Химически реакции с алуминиеви въздушни батерии. Air алуминиева батерия използва солена вода за зареждане. Комбинирани източници на ток

Химичните източници на ток със стабилни и високи специфични характеристики са едно от най-важните условия за разработване на средства за комуникация.

Понастоящем необходимостта от потребители на електроенергия за комуникации се покрива главно поради използването на скъпи галванични елементи или батерии.

Батериите са относително автономни източници на енергия, тъй като те се нуждаят от периодичен заряд от мрежата. Зарядните устройства, използвани за тази цел, имат висока цена и не винаги могат да предоставят благоприятен режим на зареждане. Така, Sonnenschein батерията, изработена чрез технология за сушилни и с тегло от 0.7 kg, и капацитет от 5 A · Н се зарежда в продължение на 10 часа и при зареждане е необходимо да се спазват регулаторните текущи стойности, напрежения и времето за зареждане . Такса се извършва първо в постоянен ток, след това с постоянно напрежение. За това се прилага скъпо зареждане на устройството със софтуерния контрол.

Абсолютно автономни са галванични елементи, но те, като правило, имат ниска мощност и ограничен контейнер. При изчерпване на енергията, вградена в тях, те са разположени, замърсяващи околен свят. Алтернатива на сухи източници са механично акумулаторни източници на въздух, някои от енергийните характеристики са показани в таблица 1.

маса 1 - параметри на някои електрохимични системи

Електрохимична система	Теоретични параметри		Практически изпълнени параметри
		Специфична енергия, w · h / kg	Напрежение, B.	Специфична енергия, w · h / kg
Въздушен алуминий
Въздушен магнит
Въздушен цинк
Никел-метал хидрид
Никел кадмиева
Манганско-цинк.
Манган-литиев

Както може да се види от таблицата, източниците на въздух-метали, в сравнение с други широко използвани системи, притежават най-големите теоретични и практически реални енергийни параметри.

Системите за въздух и метал са изпълнени значително по-късно и тяхното развитие все още е по-малко интензивно от другите източници на други електрохимични системи. Въпреки това, тестването на прототипи, създадени от местни и чуждестранни фирми, показва тяхната достатъчно конкурентоспособност.

Показано е, че алуминиевите и цинковите сплави могат да работят в алкални и солни електролити. Магнезий - само в солни електролити и интензивното му разтваряне върви както при генериране на ток и паузи.

За разлика от магнезиевия алуминий в солевите електролити се разтварят само при генериране на тока. Алкалните електролити са най-обещаващи за цинков електрод.

Източници на въздушен алуминий (Вит)

На базата на алуминиеви сплави, се създават механично акумулаторни токови източници с електролит, базиран на сол за готвене. Тези източници са абсолютно автономни и могат да бъдат използвани за захранване не само средство за комуникация, но и за такса батерии, хранене на различни домакински съоръжения: радиоприемници, телевизори, кафене, електрически бормашини, лампи, електрофис, поялник, нисък Захранващи хладилници, центробежни помпи и др. Абсолютна автономия на източника ви позволява да го използвате в областта, в региони, които нямат централизирано захранване, на местата на катастрофа и природни бедствия.

Таксата се извършва за няколко минути, които са необходими за пълнене на електролита и / или заместващи алуминиеви електроди. За зареждане са необходими само готварска сол, вода и доставка на алуминиеви аноди. Като един от активните материали се използва въздушен кислород, който се възстановява при въглерод и флуоропластични катоди. Катоди са доста евтини, осигуряват операцията на източника за дълго време и следователно имат лек ефект върху цената на генерираната енергия.

Цената на електроенергията, получена във Вит, се определя главно, само цената на периодично заместените от анодите, тя не включва разходите за окислител, материали и. \\ T технологични процесиСледователно осигуряването на ефективност на традиционните галванични елементи и следователно тя е 20 пъти по-ниска от цената на енергията, получена от такива автономни източници като алкални манганови-цинкови елементи.

Таблица 2. - параметри на алуминиеви ток източници

вид батерия	Марка на батерията	Брой елементи		Маса на електролита, кг	Капацитет на запаса на електролита и · h	Маса на набора от аноди, кг	Капацитет на запаса на анодите и · h	Батерия, кг
Потопяем
Попълнен

Продължителността на непрекъснатата работа се определя от стойността на консумирания ток, обемът на електролита се пълни в елемента на електролита и е 70 - 100 A · B / l. Долната граница се определя от вискозитета на електролита, при който е възможно неговият свободен източник. Горната граница съответства на намаляване на характеристиките на елемента с 10-15%, но чрез постигането му за отстраняване на електролитната маса е необходимо да се използва механични устройствакоето може да повреди кислородния (въздух) електрод.

Вискозитетът на електролита се увеличава като суспензията на алуминиев хидроксид. (Алуминиев хидроксид се появява в природата под формата на глина или алуминиев оксид, е отличен продукт за производството на алуминий и може да бъде върнат в производството).

Смяната на електролита се извършва в минути. С новите части на електролита, добре дошли, може да работи до изтощението на анодното ресурс, което с дебелина 3 mm е 2.5 A · CH / cm2 от геометричната повърхност. Ако анодите бяха разтворени, те се заменят с нови за няколко минути.

Той е много малък самозаръстник, дори когато се съхранява с електролит. Но Б. отТова, че в прекъсването между освобождаването може да се съхранява без електролит - самодоволството му е незначително. Ресурсът на работата е ограничен до експлоатационния живот на пластмасите, от които е направен без електролит може да се поддържа до 15 години.

В зависимост от изискванията на потребителя, той може да бъде модифициран с факта, че 1 елемент има напрежение от 1 V при плътност на ток 20 mA / cm2, а токът от VIT се определя от зоната на електрода.

Проучванията, провеждани в Мей (TU) на процесите, протичащи върху електродите и в електролита, позволиха да се създадат два вида въздушни алуминиеви източници на ток - попълване и потопяеми (Таблица 2).

Обърната остроумие.

Полите се състоят от 4-6 елемента. Елементът на гъбели ще бъде (фиг. 1) е правоъгълен резервоар (1), в противоположните стени, от които е инсталиран катод (2). Катодът се състои от две части електрически свързани с една електродна гума (3). Между катодите има анод (4), чиято позиция е фиксирана от ръководствата (5). Дизайнът на елемента патентовано от авторите / 1 / позволява да се намали отрицателният ефект на алуминиевия хидроксид, генериран като крайния продукт, поради организацията на вътрешната циркулация. За тази цел елементът в равнината, перпендикулярна на равнината на електродите, е разделен на прегради в три секции. Преградите също така изпълняват ролята на водещия анод на прехвърлянето (5). В средната част има електроди. Газовите мехурчета, освободени по време на работа, се повишават заедно с електролитния поток, суспензията на хидроксида, която се спуска до дъното в другите две части на елемента.

Снимка 1. - Диаграма на елементите

Доставка на въздух за катоди във вит (фиг. 2) се извършва чрез пропуските (1) между елементите (2). Екстремните катоди са защитени от външни механични ефекти от странични панели (3). Незапазливостта на структурата се осигурява чрез бързо сменяем капак (4) с уплътнителен уплътнението (5) от пореста гума. Напрежение гумено уплътнение Той се постига чрез натискане на капака към тялото и го оправя в това състояние с помощта на пружинни брави (не са показани на фигурата). Възстановяването на газ се извършва чрез специално проектирани порести хидрофобни клапани (6). Елементи (1) в батерията са свързани последователно. Пластмасови аноди (9), дизайнът на който е проектиран в Мей, имат гъвкави разговори с елемент на съединителя в края. Конекторът, частта отговор, която е свързана с катодния блок, ви позволява бързо да изключите и прикрепите анод, когато го заменяте. Когато са свързани всички аноди, елементите са свързани последователно. Екстремните електроди са свързани към отворите (10), също чрез съединители.

1 - въздушна междина, 2 - елемент, 3 - защитен панел, 4 - капак, 5 - катодни гуми, 6 - уплътнение, 7-клапан, 8 - катод, 9 - анод, 10 - роден

Фигура 2. - По-голямата част.

Потопена потая.

Потъмнеми води (фиг. 3) е претоварена полирана върху грешния. Катоди (2) са разположени на активния слой навън. Капацитетът на елемента, при който електролитът е бил наводнен, е разделен на два разделя и служи за отделно подаване на въздух за всеки катод. В пролуката, през която въздухът е бил снабден с катоди, е монтиран анод (1). Не се активира чрез електролит, но потапяне в електролита. Електролитът е предварително инсталиран и съхраняван на прекъсване между изхвърлянията в резервоара (6), който е разделен на 6 не взаимосвързани секции. Като резервоар батерията моноблок е 6T-60TM.

1 - анод, 4 - катодна камера, 2 - катод, 5 - Топ панел, 3 - инсулт, 6 - Електро резервоар

Фигура 3. - потопен въздушен алуминий в панела модул

Този дизайн ви позволява бързо да разглобите батерията, да извадите модула с електроди и манипулиране при пълнене и разтоварване на електролита не с батерията, но с капацитет масата от която с електролит е 4.7 kg. Модулът съчетава 6 електрохимични елемента. Елементите са прикрепени към горния панел (5) на модула. Маса на модула с набор от аноди 2 кг. Серийно съединение Модулите се получават от 12, 18 и 24 елемента. Недостатъците на източника на въздушния алуминий включват доста висока вътрешна резистентност, ниска специфична мощност, нестабилност на напрежението по време на разтоварване и повреда на напрежението при включване. Всички тези недостатъци са изравнени при използване на комбиниран източник на ток (WHP), състоящ се от властта и батерията.

Комбинирани източници на ток

Кривата на разреждане на "пълнителя" на 6VIT50 (фиг. 4) при зареждане на запечатана оловна батерия, 2 WG10 с капацитет 10 A · Н се характеризира като захранване на други товари, повреда на напрежението в първите секунди когато товарът е свързан. В рамките на 10-15 минути напрежението се увеличава до работник, което остава постоянно по време на целия разряд. Дълбочината на повредата се определя от състоянието на повърхността на алуминиевия анод и нейната поляризация.

Фигура 4. - крива на разреждане 6vit50 при зареждане 2RSE10

Както е известно, процесът на зареждане на батерията се появява само когато напрежението при източника, което дава енергия, е по-високо, отколкото на батерията. Неуспехът на първоначалното напрежение ще доведе до факта, че батерията започва да се освобождава върху нея и следователно на електродите се стартират обратни процеси, което може да доведе до пасивация на анодите.

За да се предотвратят нежелани процеси във верига между вит и батерията, е инсталиран диод. В този случай, изключващото напрежение се използва, когато зареждането на батерията се определя не само от напрежението на батерията, но и спада на напрежението на диода:

U wate \u003d u acc + δu диод (1)

Въведение във верига от диод води до увеличаване на напрежението както във вит, така и на батерията. Ефектът на диода във веригата илюстрира Фиг. 5, което представлява промяна в разликата в напреженията и батерията, когато зареждате батерията последователно с диод във веригата и без него.

В процеса на зареждане батерията в отсъствието на диод, разликата в напрежението има тенденция да намалява, т.е. Намаляване на ефективността на работата, докато в присъствието на диод разликата и следователно ефективността на процеса има тенденция да се увеличава.

Фигура 5. - разлика в напрежението 6VAT125 и 2 sg10, когато се зарежда с диод и без него

Фигура 6. - промяна на тока на разтоварването 6VAT125 и 300kk11 по време на потребителското захранване

Фигура 7. - промяна на специфичната енергия на комплекта (VIT - оловна батерия) с увеличаване на съотношението на пиковото натоварване

Средствата за комуникация се характеризират с консумация на енергия в променлив режим, включително пик, натоварвания. Такава естество на потреблението е моделирана от нас, когато потребителят е захранвал с базов товар от 0.75 а и пик 1.8 и от кит, състоящ се от 6VIT125 и 3KNGK11. Естеството на промяната в теченията на генерираните (консумирани) компоненти на кита е представено на фиг. 6.

От фигурата се вижда, че в основния режим, токът генерира текущо генериране, достатъчно за захранване на базовия товар и заряда на батерията. В случай на пиков товар, консумацията се осигурява от ток, генериран от и батерия.

Ние похарчали теоретичния анализ показа, че специфичната енергия на кита е компромис между специфичната енергия на вит и батерията и се увеличава с намаление на съотношението на пиковата енергия (фиг. 7). Специфичната мощност на кита е по-висока от специфичната мощност и се увеличава с увеличаване на съотношението на пиковото натоварване.

Заключения

Нови източници на ток въз основа на електрохимичната система "въздушен алуминий" с разтвор на таблицата сол като електролит, енергийната интензивност от около 250 а · Н и със специфична енергия от повече от 300 W · h / kg.

Зареждането на развитите източници се извършва в рамките на няколко минути чрез механична подмяна на електролит и / или анод. Източникът на саморазреждане е незначителен и следователно, те могат да се съхраняват в продължение на 15 години преди активирането. Разработени източници, характеризиращи се с метода на активиране.

Разследва се произвеждането на алуминиеви източници по време на заряда на батерията и в комбинирания източник. Показано е, че специфичната енергия и специфичната мощност на WHC са компрометират стойностите и зависят от съотношението на пиковото натоварване.

VIT и кит на базата на тях са абсолютно автономни и могат да бъдат използвани за захранване не само средство за комуникация, но и храненето на различни домакински оборудване: електромаши, лампи, хладилници с ниска мощност и др. Абсолютна автономия на източника ви позволява Използвайте го в полеви условия в региони, които нямат централизирано захранване, на местата на катастрофа и природни бедствия.

Библиография

1. RF Patent No. 2118014. Метален въздушен елемент. / Дячков Е.В., Клеменов Б.в., Коровин N.V., // MPK 6 H 01 m 12/06. 2/38. Прог. 06/17/97 publ. 20.08.98.
2. Коровин Н.в., Клеменов Б.В., Волигова I.А. & Voligov I.A.//. Втори симп. В нов матер. За горивни клетки и съвременни батерии. 6-10 юли. 1997. Монреал. Канада. V 97-7.
3. Коровин Н.в., Клеменов Б.В. Мей Бюлетин (в печат).

Работата е извършена в рамките на програмата "Научни изследвания на висшето училище по приоритетни насоки на науката и технологиите"

Феновете на електрическите превозни средства отдавна са мечтани за батерии, които ще позволят на четириколесни приятели да преодолеят повече от една и половина хиляди километра на едно обвинение. Управлението на израелската стартираща финежи смята, че алуминиевата батерия, разработена от специалистите, ще се справи перфектно с тази задача.

Главният изпълнителен директор Финергията, Авив Сидон, онзи ден обяви началото на партньорствата с голям автомобилен производител. Очаква се допълнителното финансиране да позволи на компанията да установи масова продукция Революционни батерии за 2017 година.

На видеото ( в края на статията) Репортерът на агенцията Bloomberg, Elliot Kotkin, пътува около колелото на малките влакове, което се превръща в електрическо превозно средство. В същото време, в багажника на тази кола, алуминиевата батерия на финега е инсталирана.

Електрическият автомобил Citroen C1 с литиево-йонна батерия може да премине не повече от 160 км на едно зареждане, но алуминиевата батерия финежи му позволява да преодолее допълнителни 1600 километра.

Видеото показва, че инженерите попълват специални резервоари в демонстрационното превозно средство с дестилирана вода. Прогноза бордов компютър На дисплея се показва диапазонът на автоматичното движение. мобилен телефон Генерален директор Финергията.

Водата служи като основа за електролит, чрез който йони преминават, като подчертават енергията. Електричеството се захранва с електрически двигатели на автомобили. Според инженерите на стартирането, доставката на вода в резервоарите на демонстрационния автомобил трябва да се попълва "на всеки няколкостотин километра".

Алуминиевите плочи се използват като анод в акумулаторните батерии, а външният въздух излиза на катода. Алуминиевият компонент на системата бавно унищожава, тъй като металните молекули са свързани към кислород и отделят енергия.

По-точно: четири алуминиеви атома, три кислородни молекули и шест водни молекули се комбинират, за да се създадат четири хидратирани алуминиеви оксидни молекули с освобождаване на енергия.

Исторически алуминиевите батерии се използват само за нуждите на армията. Необходимостта от периодично отстраняване на алуминиевия оксид и сменете алуминиевите анодни плочи.

Представителите на финега казват, че патентовият катоден материал позволява на кислород от външния въздух свободно да влезе в клетката на батерията, докато този материал не позволява въглероден диоксид, който също се съдържа във въздуха, замърсява батерията. В повечето случаи е предотвратена нормална работа на алуминиеви батерии за дълъг период от време. Поне досега.

Специалистите на компанията също се развиват, които могат да бъдат презаредени с електричество. В този случай Металните електроди не се унищожават толкова бързо, колкото в случай на аналози от алуминий.

Сидон казва, че енергията на една алуминиева плоча помага на електрическото превозно средство да преодолее около 32 километра (това ни позволява да приемем, че специфичното производство на електроенергия на плочата е около 7 kW * h). Така че в демокрацията е инсталирала 50 такива плочи.

Цялата батерия, като топ мениджърът отбелязва, тежи само 25 кг. От това следва, че нейната енергийна плътност е повече от 100 пъти по-висока от тази на обикновените литиево-йонни батерии Модерна извадка.

Вероятно е в случай на сериен модел на електрическо превозно средство, батерията може да бъде значително по-тежка. Тя ще се осъществи оборудването на батерията с термична климатична система и защитна обвивка, която в прототипа не е наблюдавана (оценяване от ролката).

Във всеки случай, появата на батерия с плътност на енергия, която е порядък по-висока от тази на модерното литиево-йонни батерииЩе бъде отлична новина за автомобили, които са направили залог на електрически машини - тъй като по същество елиминират всички проблеми, причинени от ограничено разстояние от хода на съвременните електрокарби.

Имаме много интересен прототип пред нас, но много въпроси остават без отговор. Как ще се управляват алуминиевите въздушни батерии в серийни електрически превозни средства? Колко трудно ще бъде процедурата за замяна на алуминиеви плочи? Колко често ще ги променят? (след 1500 км? след 5000 км или по-рядко?).

На този етап маркетингови материали Не е описано каква ще бъде общата въглеродна пътека от метални въздушни батерии (тъй като производството на суровини преди инсталирането на батерията в колата) в сравнение с модерните литиево-йонни аналози.

Този момент вероятно заслужава подробно проучване. И изследователска работа трябва да бъде завършен преди началото на масовото изпълнение нова технологияТъй като добивът и преработката на алуминиеви руди и създаването на подходящ метал е много енергоемък процес.

Въпреки това, не е изключен друг сценарий на събитие. Допълнителни метални батерии могат да бъдат добавени към литиево-йон, но те ще се използват само в случай на пътуване на дълги разстояния. Тази опция може да бъде доста привлекателна за производителите на електрически превозни средства, дори ако новите батерии ще имат по-висок въглероден отпечатък.

Базиран на

Кандидат на технически науки Е. Кулаков, кандидат на технически науки S. Sevrook, кандидат на химически науки А. Фармаковска.

Енергийната инсталация на алуминиевите елементи е само част от багажника за автомобили и осигурява редица от неговия брой до 220 километра.

Принципа на експлоатация на въздушния алуминиев елемент.

Работата на електроцентралата върху алуминиевите елементи се контролира от микропозесор.

Малкият въздушен алуминиев елемент върху солевия електролит може да замени четири батерии.

Наука и живот // Илюстрация

Енергийна инсталация ЕС 92V-240 върху елементите на въздушната алиминия.

Човечеството, очевидно, няма да се откаже от колите. Малко от: паркинг Земята скоро може да се увеличи с около два пъти - главно поради масовата моторизация на Китай.

Междувременно колите, които носят по пътищата, излъчват хиляди тонове въглероден оксид в атмосферата - самото присъствие на което във въздуха в сумата, по-големият десет процента собствения капитал, за човек е смъртоносно. И в допълнение към въглеродния оксид, много тонове азотни оксиди и други отрови, алергени и канцерогени са непълни горивни продукти на бензин.

По целия свят отдавна търсеше алтернативи на колата с двигателя вътрешно горене. И най-реалният се счита за електрическо превозно средство (вж. "Наука и живот" № 8, 9, 1978). Първите електрически превозни средства в света бяха създадени във Франция и в Англия в самото начало на 80-те години на миналия век, т.е. няколко години по-рано от автомобилите с двигатели с вътрешно горене (DVS). И това се появи, например, през 1899 г. в Русия, първият самолечащ екипаж беше електрически.

Сцепционният електрически мотор в такива електрически автомобили получава ястия от прекомерно тежки батерии на оловни батерии с енергийната интензивност само около 20 вата (17,2 килокалория) на килограм. Така че, за да "хранят" двигателя с капацитет от 20 киловат (27 конски сили) поне за един час водеща батерия С тегло 1 тон. Количеството бензин заема еквивалент на него върху складирането, взема газов резервоар с капацитет само 15 литра. Ето защо само в съответствие с изобретението на FCS, производството на автомобили започва да расте бързо, а електрическите автомобили се считат за мъртъв клон на автомобилната индустрия. И само екологичните проблеми, възникнали преди човечеството, накараха дизайнерите да се върнат към идеята за електрическо превозно средство.

Сама по себе си, подмяната на електрическия двигател на двигателя е, разбира се, изкушението: при същата сила на електричеството на електричеството и теглото на него е по-лесно, а в контрола е по-лесно. Но дори и сега, след повече от 100 години след първия външен вид автомобилни батерии, енергийната интензивност (т.е. съхранена енергия) дори най-доброто от тях не надвишава 50 вата-часа (43 килокалория) на килограм. И затова стотици килограми батерии остават еквивалент на газовия резервоар.

Ако разгледате необходимостта от многочасово зареждане на батерията, ограничен брой цикли зареждане и, в резултат на това сравнително кратък живот, както и проблеми с изхвърлянето на сервирани батерии, тогава трябва да го разпознаете Електрическата кола на батерията е неподходяща за масов транспорт.

Той обаче е дошъл, в момента казват, че електрическият двигател може да приема енергия и от други видове химически източници на ток - галванични елементи. Най-известният от тях (така наречените батерии) работят в преносими приемници и гласови рекордери, в часове и джобни фенери. В основата на такава батерия, както и всеки друг химичен източник на ток, е една или друга редокс реакция. И то, както е известно от училищния ход на химията, е придружено от предаването на електрони от атоми от едно вещество (редуциращо средство) към атомите на друг (окислител). Такова предаване на електрони може да се извършва през външна верига, например чрез електрическа крушка, чип или двигател, и по този начин се извършват електрони.

За тази цел редукционната реакция се извършва в два приета - те го разделят, така да се каже, в два полу-ресурса, които текат по едно и също време, но на различни места. На анода, редуциращият агент дава на електроните си, то се окислява и в катода, окислителят взема тези електрони, това е възстановено. Самите електрони, течащи от катода към анода през външната верига, просто правят полезна работа. Този процес, разбира се, е безкраен, тъй като окислителният агент и редуциращият агент постепенно се изразходва чрез формиране на нови вещества. И в резултат на това, източникът на текущия трябва да бъде изхвърлен. Възможно е обаче непрекъснато или от време да извлече реакционните продукти от източника и вместо новите и новите реагенти в нея. В този случай те извършват ролята на гориво и именно защото такива елементи се наричат \u200b\u200bгориво (вж. "Наука и живот" № 9, 1990).

Ефективността на такъв източник на ток се определя предимно, както и самите реагенти и техният собствен режим. С избора на окислителния агент няма специални проблеми, тъй като въздухът около нас се състои от повече от 20% от отличния окислител - кислород. Що се отнася до редуциращия агент (това е гориво), тогава е по-сложно с него: трябва да го носи с него. И следователно, когато се избират, преди всичко е необходимо да се пристъпи от така наречения индикатор за масови енергия - полезната енергия, отпусната по време на окисляването на масовото устройство.

Най-добрите имоти в това отношение са водород, последвани от някои алкални и алкални земни метали и след това алуминий. Но газовният водород е пожар и експлозивен, а при високо налягане може да изтече през метали. Възможно е да се обядва само при много ниски температури, но за да се съхранява е доста трудно. Алкалните и алкални земни метали също са огън и освен това те бързо се окисляват във въздуха и се разтварят във вода.

Алуминият няма никой от тези недостатъци. Винаги се покрива с гъст филм на оксид, почти не се окислява във въздуха с цялата си химическа активност. Алуминият е сравнително евтин и нетоксичен, неговото съхранение не създава никакви проблеми. Това е доста разрешимо и задачата за въвеждането му към тока източник е напълно разрешима: анодичните плочи са изработени от метал гориво, което периодично - тъй като те се разтварят - подменени.

И накрая, електролитът. Той може да бъде всеки воден разтвор в този елемент: киселина, алкален или физиологичен разтвор, тъй като алуминий реагира с киселини и с алкали и когато оксидният филм е нарушен, той се разтваря във вода. Но е за предпочитане да се използва алкален електролит: той е по-прост за втората половина реакция - намаляването на кислорода. В киселата среда той също се възстановява, но само в присъствието на скъп платинен катализатор. В алкалната среда можете да направите много по-евтин катализатор-кобалтов или никел оксид или активен въглен, който се въвежда директно в порестата катода. Що се отнася до солевия електролит, той има по-малко електрическа проводимост, а източникът на ток въз основа на него е приблизително 1,5 пъти по-малко енергиен интензитет. Следователно, в мощни автомобилни батерии е препоръчително да се прилага алкален електролит.

Той обаче има и недостатъци, основната част от която е корозия на анода. Тя отива паралелно с основната термозакулация и разтваря алуминий, превръщайки го в натриев алуминат с едновременното освобождаване на водород. Вярно е, че с малко осезаема скорост, тази страна реакция е само при липса на външно натоварване, именно защото източниците на ток на въздуха не могат да бъдат - за разлика от батериите и батериите - дълго време се зарежда в режим на готовност. Алкалното решение в този случай падне от тях. Но върху нормалния ток на товара, страничната реакция е почти незабележима и коефициент полезна употреба Алуминият достига 98%. Алкалният електролит на отпадъците не се превръща в: заснемането на алуминиевите хидроксидни кристали, този електролит може да се излива отново в елемента.

Има в използването на алкален електролит в източник на ток на въздух и друг недостатък: по време на експлоатацията му се консумират доста вода. Това увеличава концентрацията на алкали в електролита и постепенно да променя електрическите характеристики на елемента. Има обаче такъв интервал на концентрации, в които тези характеристики на практика не се променят, и ако е в нея, е достатъчно, достатъчно е да се добави вода към електролита от време на време. Отпадъците в обичайния смисъл на думата при работа не се образува източник на ток на въздуха. В края на краищата, алуминиевият хидроксид хидроксид, получен чрез разлагане, е просто бяла глина, т.е. продуктът не само е абсолютно чист екологично чист, но и много ценен като суровини за много индустрии.

От нея е, че например, обикновено се произвежда от алуминий, първо нагряване, за да се получи алуминиев оксид и след това излагането на топенето на тази алуминиева електролиза. Следователно е възможно да се организира затворен цикъл на спестяване на ресурси за експлоатация на източници на въздушен алуминий.

Но алуминиев хидроксид притежава както независима търговска стойност: е необходимо в производството на пластмаси и кабели, лакове, бои, очила, коагуланти за вода, хартия, синтетични килими и линолеи. Той се използва в радиотехническата и фармацевтичната индустрия, в производството на всички видове адсорбенти и катализатори, в производството на козметика и дори бижута. В края на краищата, много изкуствени скъпоценни камъни - рубини, сапфири, александрити се извършват на базата на алуминиев оксид (корунд) с незначителни хромиални примеси, титан или берилий, съответно.

Цената на "отпадъците" на алуминиевия източник е напълно съизмерима с цената на изходния алуминий, а масата им е три пъти по-голяма от масата на първоначалния алуминий.

Защо, въпреки всички изброени предимства на източниците на ток на кислород-алуминий, те са толкова дълги - до самия край на 70-те години - не са били сериозно проектирани? Само защото те не са били претендирани от технологията. И само с бързото развитие на такива енергоемки автономни потребители като авиация и космонавтика, военно оборудване и наземен транспортситуацията се е променила.

Започна разработването на оптимални анодни състави - електролит с високи енергийни характеристики при ниски скорости на корозия, евтини въздушни самолет с максимална електрохимична активност и голям експлоатационен живот са изчислени, за това са изчислени оптимални режими дълго работаИ за кратко време.

Схемите на енергийните инсталации, съдържащи, освен действително източници на ток, и редица спомагателни системи - подаване на въздух, вода, циркулация на електролит и почистване, термостат и др. Всяка от тях е доста сложна и за нормалното функциониране на електроцентралите Като цяло е необходима система за контрол на микропроцесора, която определя алгоритмите за работа и взаимодействат всички други системи. Пример за изграждане на един от модерните въздушни алуминиеви инсталации е показан на фигура (стр. 63.): Той е обозначен с дебели линии на течности (тръбопроводи) и тънки информационни отношения (сигнали на сензори и контролни команди.

През последните години в Московския държавен авиационен институт (Технически университет Том) - Mai заедно с научно-производствения комплекс на текущите източници "Алтернативна енергия" - той "Алтен" е създаден цяла функционална гама от енергийни предприятия на базата на въздушен алуминий елементи. Включително - експериментална настройка 92V-240 за електрическо превозно средство. Неговата енергийна интензивност и в резултат на това пробегът на електрическия автомобил без презареждане се оказа няколко пъти по-високи, отколкото при използване на батерии - както традиционен (никел-кадмий) и новоразработен (серен натрий). Някои специфични характеристики на електрическото превозно средство на тази електроцентрала са показани на съседния цвят на цвета в сравнение с характеристиките на автомобила и електрическото превозно средство на батериите. Сравнението това обаче изисква обяснение. Факт е, че само масата на горивото (бензин) се взема предвид за автомобила, а за двете електрически автомобили - масата на текущите източници като цяло. В това отношение следва да се отбележи, че електрическият двигател има значително по-малка тежест от бензина, не изисква предаване и спестява енергия няколко пъти. Ако смятате, че се оказва, че истинската победа на текущата кола ще бъде 2-3 пъти по-малка, но все още доста голяма.

Има 92VA-240 инсталация и други - чисто оперативни - предимства. Презареждане на алуминиевите батерии не изискват електрически контакт, но се свежда до механична подмяна Изпускателните алуминиеви аноди са нови, които отнемат не повече от 15 минути. Още по-лесно и по-бързо има подмяна на електролит, за да се отстрани алуминиев хидроксид от него. На станцията "пълнене", изпускателният електролит се подлага на регенериране и се използва за повторно зареждане с гориво електрически леи и алуминиев хидроксид, отделен от него, е насочен към рециклиране.

В допълнение към електромоторната електроцентрала върху елементите на въздушния алуминий, същите специалисти са създали редица малки електроцентрали (виж "Наука и живот" № 3, 1997). Всяка от тези инсталации може механично да се презарежда най-малко 100 пъти, а броят им се определя главно от ресурса на порестия въздушен катод. А срокът на годност на тези настройки в неточно състояние не е ограничен изобщо, тъй като по време на съхранение няма загуба на капацитет - няма самоконтрол.

При малки въздушни алуминиеви източници токът може да се използва за приготвяне на електролит не само алкални, но и обичайната таблична сол: процесите в двата електрола се тестват по същия начин. Вярно е, че енергийната интензивност на източниците на сол е 1,5 пъти по-малка от алкалната, но потребителят причиняват много по-малко проблеми. Електролитът в тях е напълно безопасен и дори можете да се доверите на детето с него.

Вече се произвеждат въздушни алуминиеви източници за доставка на домакински уреди с ниска мощност, а цената е доста достъпна. Що се отнася до автомобилната мощност на 92VA-240, тя все още съществува само в опитни партии. Една експериментална проба с номинална мощност от 6 kW (при напрежение 110 V) и капацитет от 240 ампера, струва около 120 хиляди рубли през 1998 г.. Според предварителните изчисления, тази цена след изтичане на масовото производство ще намалее най-малко 90 хиляди рубли, което ще позволи да се произведе електрическо превозно средство с цена не много повече от кола с двигател с вътрешно горене. Що се отнася до цената на работата на електрическото превозно средство, сега тя е доста сравнима с разходите за работа с колата.

Делото остава за малко - да произвежда по-дълбока оценка и разширени тестове, а след това с положителни резултати за започване на пробна операция.

Френската компания Renault предлага да се използват алуминиеви батерии от финера в бъдещи електрически превозни средства. Нека да разгледаме техните перспективи.

Renault реши да направи залог на нов тип батерия, която може да позволи да се увеличи обхвата от едно зареждане седем пъти. При запазване на размерите и теглото на днешните батерии. Алуминиевите (ал-въздушни) елементи имат феноменална енергийна плътност (8000 w / kg, срещу 1000 w / kg в традиционните батерии), което го произвежда, когато реакцията на алуминиева окисление във въздуха. Тази батерия съдържа положителен катод и отрицателен анод, изработен от алуминий, а между електродите съдържа течен електролит на водна основа.

Разработчикът на батерията на компанията заяви, че е постигнал голям напредък в развитието на такива батерии. Тяхното предложение е да се използва катализатор от сребро, което ви позволява ефективно да използвате кислород, съдържащ се в конвенционален въздух. Този кислород се смесва с течен електролит и по този начин освобождава електрическата енергия, която се съдържа в алуминиевия анод. Основният нюанс е въздушен катод", Който действа като мембрана във вашето зимно яке - преминава само O2, а не въглероден диоксид.

Каква е разликата от традиционните батерии? В последните напълно затворени клетки, докато елементите на Al-AIR се нуждаят от външен елемент, "задействане" реакция. Важно предимство е фактът, че ал-въздушната батерия действа като дизелов генератор - той произвежда енергия само когато го включите. И когато "блокирахте въздуха" такава батерия, всичките му зареждане остават на място и не изчезват с течение на времето, като конвенционални батерии.

По време на работата на батерията на ал-въздух се използва алуминиев електрод, но може да бъде заменен като касета в принтера. Зареждането трябва да се извършва на всеки 400 км, ще бъде да се допълнят новия електролит, който е много по-лесен от изчакване, докато се зарежда обичайната батерия.

Фирмата Финергията вече е създала електрическа Citroen C1, която е оборудвана с 25 кг батерия с капацитет 100 kWh. Той дава инсулт от 960 км. С капацитет 50 kW (около 67 конски сили), машината развива скорост от 130 км / ч, ускорява до стотици за 14 секунди. Подобна батерия също е тествана на Renault Zoe, но нейният капацитет е 22 kWh, максималната скорост на автомобила е 135 км / ч, 13,5 секунди до "стотици", но само 210 км от хода на хода.

Новите батерии са по-лесни, два пъти по-евтини от литиево-йонната и в перспектива са по-лесни за експлоатация, а не модерни. Досега единственият им проблем е алуминиев електрод, който е съставен от производство и подмяна. Веднага след като този проблем реши - можете спокойно да очаквате още по-големи вълни на популярността на електрическите превозни средства!

• , 20 януари, 2015

Батериите са устройства, които преписват химическа енергия в електрическа енергия. Те имат 2 електрода, между тях има химическа реакция, която се използват или произвеждат електрони. Електродите са свързани с разтвор с разтвор, наречен електролит, с които йони могат да се движат чрез извършване на електрическа верига. Електроните се образуват на анода и могат да преминат през външната верига върху катода, това е движението на електрически електрони, които могат да се използват за извършване на прости устройства.
В нашия случай батерия Може да се образува с две реакции: (1) Реакции с алуминий, който генерира електрони на един електрод и (2) Кислородни реакции, които използват електрони на друг електрод. За да помогнете на електроните в батерията, да получите достъп до кислород във въздуха, можете да направите втори електроден материал, който може да извършва електричество, но не е активен, например, въглища, който се състои главно от въглерод. Активираните въглища са много порести и това понякога води до голяма площ, която се доставя в атмосферата. Един грам активиран въглен може да бъде по-квадрат от цялото футболно игрище.
В този опит можете да изградите батериякоето използва тези две реакции и най-удивителното нещо, което тези батерии могат да захранват малък двигател или електрическа крушка. За да направите това, ще ви трябва: алуминиево фолио, ножици, активен въглен, метални лъжици, хартиени кърпи, сол, малка чаша, вода, 2 електрически проводника с клипове в краищата и малко електрическо устройство, като двигател или светодиод. Нарежете парчето алуминиев фолио, който ще бъде приблизително 15x15cm., Пригответе наситен разтвор, смес от сол в малка чаша с вода, докато солта вече няма да се разтвори, сгънете хартиената кърпа до една четвърт и я захранвате със солен разтвор. Поставете тази кърпа върху фолиото, добавете лъжица активиран въглерод в горната част на хартиената кърпа, изсипете саламура при въглища, за да го овлажнете. Уверете се, че въглищата са мокри навсякъде. За да не докосвате водата директно, трябва да разтопите 3 слоя, както в сандвича. Подгответе електрическите си устройства за употреба, единият край на електрическия проводник е прикрепен към изтеглянето, а другият край на жицата е свързан с алуминиевото фолио. Плътно натиснете втория проводник към купчина въглища и вижте какво се случва, ако батерията работи добре, вероятно ще ви трябва друг елемент да включите устройството ви. Опитайте се да увеличите областта на контакта между тел и въглен, сгъване на батерията и притискане. Ако използвате двигателя, можете да му помогнете да започнете да охлаждате шахтата с пръстите си.
Първата модерна електрическа батерия е направена от редица електрохимични клетки и се нарича волт стълб. Повторете първата и третата стъпка за изграждане на допълнително алуминиев въздух елементсвързване на 2 или 3 въздушен алуминиев елемент Ще получите по-мощна батерия един с друг. Използвайте мултиметъра, за да измерите напрежението и тока, получени от батерията.
Как да промените батерията си така, че да стане повече напрежение или по-голям ток - изчислете изходната енергия от батерията с помощта на напрежението и тока. Опитайте да свържете други устройства към батерията си.