中國粉體網(wǎng)訊 鎂是一種對環(huán)境友好的金屬,用鎂作電池的電極,可以有效降低電池對環(huán)境的污染。鎂空氣電池的構(gòu)造與普通的電池大體上沒有太大的不同,它由陰陽兩極,、電解液和隔膜組成。其中,,陽極部分是由鎂材料組成的,。而陰極則是空氣,也就是說,,鎂空氣電池是一種金屬-空氣電池,。
鎂空氣電池的工作原理是通過鎂和氧氣的反應(yīng)過程,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,。具體來說,,在陰極一側(cè),空氣和水蒸氣通過導(dǎo)電隔板進入電池中,,當(dāng)氧氣減少時,,通過活性物質(zhì)的催化作用產(chǎn)生負離子和電子,這些電子從電解質(zhì)中流動到陽極,鎂離子則從陽極向電解液中流動,,與氧氣相遇,,從而形成氧化物和鎂離子的結(jié)合物質(zhì),釋放大量熱量,,在此過程中,,電能得到了產(chǎn)生。
鎂在中性電解液或弱堿性電解液中有電活性,,故可以采用中性鹽或弱堿性鹽作為電解液,,提高鎂空氣電池的化學(xué)活性,制造出高性能的鎂空氣電池,。通常采用濃度3.5%的NaCl水溶液作為電解液,。
在20世紀(jì)60年代,美國GE公司就對中性鹽鎂燃料電池進行了研究,。隨后美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學(xué)以及BAE Systems公司共同研制成功了用于自主式潛航器的鎂-過氧化氫燃料電池系統(tǒng),。該電池采用海水作電解質(zhì),鎂合金作陽極材料,,液態(tài)過氧化氫作陰極氧化劑,。該電池提供了一個成本較低并且更為安全的高能動力,是低速率,、長壽命的自主式潛航器的理想驅(qū)動電源,。
鎂-空氣電池優(yōu)勢
我國鎂資源充足,是世界上鎂資源最為豐富的國家之一,,鎂資源礦石類型全,分布廣,。同時我國是世界上最大的原鎂生產(chǎn)國,,占全球總產(chǎn)量的80%以上。這意味著未來鎂電池一旦實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,,我國在新能源領(lǐng)域所需鋰資源對海外依存度將大幅下降,,同時電池制造成本將顯著降低。
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一般電池的能量是儲藏在它的兩個電極材料內(nèi)的,,而鎂-空氣電池則不同,,只有陽極即金屬電極儲存能量,空氣電極是轉(zhuǎn)變能量的工具,。與其它原電池系統(tǒng)比較,,它具有一個長壽命的多孔陰極,其活性物質(zhì)來自周圍的空氣,。因此,,鎂-空氣電池既是儲能工具,又是一種燃燒電池。既可作為原電池用,,又可以作為可充的電池用,,只要不斷提供燃料金屬,就能連續(xù)地輸出電能,。
中性鹽電解質(zhì)鎂-空氣燃料電池放電反應(yīng)
鎂燃料電池有望打開低空飛行方面的應(yīng)用空間
根據(jù)中日合作MIJBC在2023年披露的鎂燃料電池投資項目,,六個最小模塊容量為250Wh,最高輸出功率為250W,、尺寸20cm×14cm×10厘米的鎂燃料電池單元組容量達409.2kWh,、容量電池33kg,對比同容量鋰電池重量超200kg,。鎂燃料電池可通過更換鎂燃料卡套實現(xiàn)反復(fù)多次使用,。根據(jù)MIJBC的披露,鎂-空氣電池在無人機,、飛行汽車上的飛行時間為3小時,,高于鋰電池的23分鐘,主要形態(tài)為手動式,、薄膜型,、片狀、圓盤型四種,,均在美國和中國取得專利,。
鎂燃料電池應(yīng)用于電動車電堆相比鋰電池具有質(zhì)量輕、安全,、可大量保存,、換電速度快的優(yōu)點,同樣滿足低空航空器的電源需求,,隨著相關(guān)技術(shù)的成熟有望打開低空飛行方面的應(yīng)用空間,。
參考來源:
耿健媛.鎂電池的研究進展
矢部孝.鎂燃料體及鎂空氣電池
華寶證券
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/月明)
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