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金属铝燃料电池以具有高能量密度的铝合金做燃料，直接将金属铝中蕴藏的化学能转变成电能。金属铝理论比能量可达到4050Wh/Kg，制成电池后实际比能量也可达到350 Wh/Kg，是锂离子电池(150Wh/Kg)的2倍多。铝燃料电池做手机电池，待机时间超过60天；做电动汽车电源，在相同的发动机重量下，补充一次燃料可以行驶1600Km。 作为一种特殊的燃料电池, 金属铝电池已被证实具有在军事、民用、以及水底动力系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面的商业可行性。作为水下探索的动力系统，铝燃料电池可以提供比镍-镉电池大十倍的电力，并极大地减少充电所耗时间。与内燃机和普通的电池相比, 金属铝燃料电池具有更大的能量密度和更高的能量效率，不存在环境污染，燃料储存极其安全，成本十分低廉，再充电只需更换金属燃料（仅需几分钟），是目前最有发展前途的电源，将成为近期实用化的高能电池技术。 金属铝燃料电池由阳极铝合金、石墨空气阴极和电解液组成，通过铝的“燃烧”产生电能。铝作为电池的燃料，空气中的氧气则是助燃剂，金属铝与空气中的氧气之间发生电化学反应产生电流，电极反应生成的Al(OH)4-1，由流动的电解液带走，电池采用机械充电方式，通过置换铝板与添加电解液的方式进行充电。 金属铝燃料电池中铝电极易腐蚀析氢气、铝表面氧化膜使得铝的电化学活性受到抑制以极昂贵的电催化剂也制约着其走向市场。因而，金属铝燃料电池的研究主要是围绕着阳极配方、阴极制备、催化剂研究、电解液添加剂和电池结构设计以及机理方面进行，以消除铝电池的应用瓶颈。 金属铝燃料电池具有原料丰富、成本低、无毒害、功率密度高、能量密度高等较优的电化学性能，在电动车、电动工具、航天电池、海洋船舶动力、城市动力电源、工厂备用电源等方面均有应用。无论从民用还是从军用角度看，金属铝燃料电池都具有巨大的发展潜力和很好的产业化前景。 中国化学与物理电源学术年会论文集燃料电池Ｅ 高能金属铝燃料电池的研究 唐有根，卢凌彬 （中南大学化学电源与材料研究所，湖南长沙，４１００８３） 金属铝燃料电池以具有高能量密度的铝合金做燃料，直接将金属铝中蕴藏的化学能转变成电能。金属铝理论比能量可达到４０５０Ｗｈ／Ｋｇ，制成电池后实际比能量也可达到３５０Ｗｈ／Ｋｇ，是锂离子电池（１５０Ｗｈ／Ｋｇ）的２倍多。铝燃料电池做手机电池，待机时间超过６０天；做电动汽车电源，在相同的发动机重量下，补充一次燃料可以行驶１６００Ｋｍ。金属铝燃料电池发电效率高，不存在环境污染，燃料储存极其安全，成本十分低廉，再充电只需更换金属燃料（仅需几分钟），是目前最有发展前途的电源，将成为近期实用化的高能电池技术。 金属铝燃料电池由阳极铝合金、石墨空气阴极和电解液组成，通过铝的“燃烧”产生电能。铝作为电池的燃料，空气中的氧气则是助燃剂，金属铝与空气中的氧气之间发生电化学反应产生电流，电极反应生成的Ａ１（ＯＨ）４－Ｉ＇由流动的电解液带走，电池采用机械充电方式，通过置换铝板与添加电解液的方式进行充电。 由于铝在电解液中的腐蚀速度太快，产生大量的氢气，导致阳极的法拉第效率极低；同时铝表面所覆盖的氧化膜，致使铝阳极过电位升高，降低了阳极的电压效率，所以往往需要加入其它的元素进行改性。通常在铝合金加入能降低氧化膜电阻，形成低共熔体合金，并且具有高氢超电位的金属元素。镓、铟是提高铝合金电化学性能最重要的元素，而铅、铋、锡、锌、镁、镉等也可提高材料综合性能，锰可以与铁形成ＦｅＭｎＡＩ；，从而抑制Ｆｅ对铝阳极库仑效率的降低。以Ａｌ—Ｇａ、Ａ１一Ｉｎ、Ａ１一Ｇａ—Ｉｎ合金为基质，再辅以铅、铋、锡、锌、镁、镉、铁等元素可以制成系列阳极材料。加拿大铝业公司ＥＬＴＥＣＨ已研制了几种不同成分的具有高功率密度和高能最产出的铝合金。此外，铝阳极的形状对电池性能也有一定影响，适宜的电极形状可以减小铝电极的腐蚀率，增大电池功率和放电密度。 金属铝燃料电池的核心是空气电极。空气阴极主要包含载体、催化剂、透气膜等。金属铝燃料电池中存在的一些主要问题都与空气电极有关，高效空气电极的开发将会使电池功率得到极大提高。在金属铝燃料电池的价格中贵金属催化剂占了很大一部分，寻找廉价高效的催化剂以替代传统的贵金属催化剂是使金属铝燃料电池走向商业化、实用化的关键。目前已发现金属化石墨，大环化合物，金属氧化物，掺杂电极等廉价的催化剂也能起到促使氧气还原的催化作用。 金属铝燃料电池的电解液可以是中性盐溶液，也可以是碱性溶液。但由于在盐溶液中电池放电产物会成凝胶状，增大电池电阻，降低电池效率，而在碱液中则不会出现这种情况，所以从电池效率上来讲，使用碱溶液要比使用盐溶液好。但对于海用电池，使用盐溶液也有其优势。电解液除了支持电池反应外，还有一个重要的作用是溶下电极上的电解产物，使电解产物能随电解液移出电池。如果电极上附着电解产物，将会增大电池内阻，降低电池效率，一个好的高效的电池体系必须有一个有效的电解液处理系统。因此，电解液的组成对金属铝燃料电池的性能有重要影响。 金属铝燃料电池具有原料丰富、成本低、无毒害、功率密度高、能量密度高等较优的电化学性能，在电动车、电动工具、航天电池、海洋船舶动力、城市动力电源、工厂备用电源等方面均有应用。无论从民用还是从军用角度看，此类电池都具有巨大的发展潜力和很好的产业化前景。 |
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