如何自製鋁空氣電池_鋁空氣電池製作方法教程詳解

2021-01-10 電子發燒友
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如何自製鋁空氣電池_鋁空氣電池製作方法教程詳解

發表於 2017-12-19 19:25:09

　　鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產生化學反應，鋁和氧作用轉化為氧化鋁。鋁空氣電池的進展十分迅速，它在EV上的應用已取得良好效果，是一種很有發展前途的空氣電池。

　　在單體電池中以鋁（Al）為負極、氧為正極，在鋁空氣電池兩側有一對輔助空氣電極，作為鋁空氣電池正極，在工作時只消耗鋁和少量的水。

　　主要特點

　　比能量大

　　鋁空氣電池的理論比能量可達8100Wh/kg，2014年的鋁空氣電池的實際比能量只達到350Wh/kg，但也是鉛酸電池的7～8倍、鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。採用鋁空氣電池後，車輛能夠明顯地提高續駛裡程，國外有關資料介紹，美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動汽車上，有過只更換一次鋁電極續駛裡程達1600km的記錄。

　　質量輕

　　我國開發和研製的牽引用動力型鉛酸蓄電池的總能量為13.5kWh，總質量為375kg。而同樣能量的鋁空氣電池總質量僅45kg，為鉛酸蓄電池質量的12%。由於電池質量大大減輕，車輛的整備質量也降低，可以提高車輛的裝載能量或延長續駛裡程。

　　無毒危險

　　鋁對人體不會造成傷害，可以回收循環使用，不汙染環境。鋁的原材料豐富，已具有大規模的鋁冶煉廠，生產成本較低。鋁回收再生方便，回收再生成本也較低。而且可以採用更換鋁電極的方法，來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。

　　雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率較低，充電和放電速度比較緩慢，電壓滯後，自放電率較大，需要採用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱。

　　鋁空氣電池的設計

　　一、實驗名稱 鋁空氣電池的設計、製作與探究

　　二、實驗目的 通過多種簡單裝置實現對鋁空氣電池的模擬，並通過簡單的實驗對鋁空氣電池的工作原理進行揭示。

　　三、實驗儀器及試劑

　　鋁皮、鋁箔、活性碳粉、活性碳棒、枯木炭、鋁皮易拉罐、自製帶U型管密封器、飽和食鹽水、瓊脂、酚酞、少量紅墨水、紗布、濾紙等。

　　四、實驗儀器裝置圖

　　（一）電池製作裝置

　　1 包紮式鋁空氣電池

　　

　　圖1．包紮式電池

　　

　　圖2．製作完成的包紮式電池

　　2 卷制式電池

　　

　　圖3．卷制過程

　　

　　圖4．製作完成

　　3生活化鋁空氣電池

　　

　　圖5．易拉罐空氣電池

　　

　　圖6．鋁箔空氣電池

　　（二）鋁空氣電池工作原理探究

　　

　　圖7． 探究空氣的消耗

　　

　　圖8．檢驗OH-離子的消耗

　　五、實驗操作部分

　　按前圖（圖1-6）所示方法即可製得有穩定工作電壓的多種鋁空氣電池，實際演示時將電池的正負極直接接於電子賀卡、電子鐘或小功率直流電機進行演示即可。

　　揭示電池工作原理時，將製作好的電池置於圖7所示密閉容器中，電池接外電路工作一段時間後，通過紅墨水高度變化可證實密閉容器中氧氣的消耗。若證實電池工作過程中有氫氧根離子的生成，則按照8所示組建簡單鋁空氣電池，圖中凝膠為食用明膠，製作明膠時在其中滴入少量酚酞。製作好電池後將電池正負極接於用電器，一段時間後會看到凝膠從中心逐漸往邊緣，慢慢變紅。從而證實電池工作工程中有氫氧根離子生成。

　　六、實驗改進的意義

　　該實驗可以加深學生對原電池工作原理的理解，提高學生學習該部分內容的興趣，同時使學生感受到化學科技的魅力。且該實驗簡單易行學生可以輕鬆地自己動手實現，大大拉近了化學與學生的距離。

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