Алюминиевая батарея

Были исследованы различные типы батарей на основе алюминия . Некоторые из них перечислены ниже: ^[1]

Воздушно-алюминиевая батарея — это неперезаряжаемая батарея. Воздушно-алюминиевые батареи (Al–air battery) вырабатывают электричество в результате реакции кислорода воздуха с алюминием . Они имеют одну из самых высоких плотностей энергии среди всех батарей, но они не получили широкого распространения из-за проблем с высокой стоимостью анода и удалением побочных продуктов при использовании традиционных электролитов.
Алюминиево-ионные аккумуляторы — это класс перезаряжаемых батарей, в которых источником энергии являются ионы алюминия.
Алюминиево-хлорная батарея была запатентована ВВС США в 1970-х годах и разработана в основном для военных целей. Они используют алюминиевые аноды и хлор на графитовых катодах-подложках. Для работы этих батарей требуются повышенные температуры.
Алюминиево-серная батарея была разработана американскими исследователями с большими заявлениями, хотя, кажется, они все еще далеки от массового производства. Перезаряжаемая алюминиево-серная батарея была впервые продемонстрирована в Университете Мэриленда в 2016 году. ^[2] В августе 2022 года исследователи Массачусетского технологического института заявили, что разработали новый тип недорогого неорганического ионного жидкого электролита — алюминиево-серная батарея, работающая при идеальной температуре 110 градусов по Цельсию ^[3] В 2024 году исследователи сообщили об эксплуатации алюминиево-серной батареи с четвертичным щелочным хлоралюминатным расплавом электролита ниже точки кипения воды, при 85 градусах по Цельсию. ^[4]
Аккумуляторы Al–Fe–O, Al–Cu–O и Al–Fe–OH были предложены некоторыми исследователями для военных гибридных транспортных средств. Соответствующие практические удельные энергии заявлены как 455, 440 и 380 Вт·ч/кг. ^[5]
Батарея Al–MnO на основе диоксида марганца с использованием кислотного электролита. Они вырабатывают высокое напряжение 1,9 вольта. Другая вариация использует основание (гидроксид калия) в качестве анолита и серную кислоту в качестве католита. Две части разделены слегка проницаемой пленкой, чтобы избежать смешивания электролита в обеих половинных ячейках. Такая конфигурация вырабатывает высокое напряжение 2,6–2,85 вольта.
Система Al–стекло. Как сообщается в итальянском патенте Байокки ^[6], в интерфейсе между обычным кварцевым стеклом и алюминиевой фольгой (никаких других компонентов не требуется) при температуре, близкой к точке плавления металла, генерируется электрическое напряжение при прохождении электрического тока, когда система замкнута на резистивную нагрузку. Это явление впервые наблюдал Байокки, а затем Делл'Эра и др . (2013). ^[7] начали изучение и характеристику этой электрохимической системы.

Ссылки

^ Эрфани, Амир; Мухаммади, Милад; Нешат, Сохейл Асгари; Шалчи, Мохаммад Масуд; Вараминян, Фаршад (01 января 2015 г.). «Исследование алюминиевых первичных батарей на основе метода Тагучи». Энергетические технологии и политика . 2 (1): 19–27 . Бибкод : 2015EneTP...2...19E. дои : 10.1080/23317000.2014.999292 .
^ Гао, Тао (2016). «Перезаряжаемая батарея Al/S с ионно-жидким электролитом». Angewandte Chemie International Edition . 55 (34): 9898– 9901. doi :10.1002/anie.201603531. PMID 27417442.
^ Дэвид Л. Чандлер (24 августа 2022 г.). «Новая концепция недорогих аккумуляторов» . Получено 25 августа 2023 г.
^ Мэн, Цзяшен; Хун, Сюйфэн; Сяо, Чжитун; Сюй, Линьхан; Чжу, Луцзюнь; Цзя, Юнфэн; Лю, Фанг; Май, Лицян; Панг, Цюаньцюань (2024). «Быстрозарядные алюминиево-серные аккумуляторы, работающие при температуре 85 ° C, с четвертичным электролитом из расплавленной соли». Природные коммуникации . 15 (596): 596. Бибкод : 2024NatCo..15..596M. дои : 10.1038/s41467-024-44691-8. ПМЦ 10796388 . ПМИД 38238327.
^ Технологии компонентов гибридной системы питания: технические проблемы и приоритеты исследований. Национальная академия наук. 2002. doi : 10.17226/10595. ISBN 978-0-309-54230-2. Получено 28.04.2014 .
^ Л. Байокки, Заявка на патент Италии RM2005A000175 (2005).
^ Dell'Era, A.; Pasquali, M.; Curulli, A.; Zane, D. (2013). «Электрохимическая характеристика реакций стекло/Al при высокой температуре». Журнал некристаллических твердых тел . 370 : 37– 43. Bibcode :2013JNCS..370...37D. doi :10.1016/j.jnoncrysol.2013.03.033.

[1] Эрфани, Амир; Мухаммади, Милад; Нешат, Сохейл Асгари; Шалчи, Мохаммад Масуд; Вараминян, Фаршад (01 января 2015 г.). «Исследование алюминиевых первичных батарей на основе метода Тагучи». Энергетические технологии и политика . 2 (1): 19–27 . Бибкод : 2015EneTP...2...19E. дои : 10.1080/23317000.2014.999292 .

[2] Гао, Тао (2016). «Перезаряжаемая батарея Al/S с ионно-жидким электролитом». Angewandte Chemie International Edition . 55 (34): 9898– 9901. doi :10.1002/anie.201603531. PMID 27417442.

[3] Дэвид Л. Чандлер (24 августа 2022 г.). «Новая концепция недорогих аккумуляторов» . Получено 25 августа 2023 г.

[4] Мэн, Цзяшен; Хун, Сюйфэн; Сяо, Чжитун; Сюй, Линьхан; Чжу, Луцзюнь; Цзя, Юнфэн; Лю, Фанг; Май, Лицян; Панг, Цюаньцюань (2024). «Быстрозарядные алюминиево-серные аккумуляторы, работающие при температуре 85 ° C, с четвертичным электролитом из расплавленной соли». Природные коммуникации . 15 (596): 596. Бибкод : 2024NatCo..15..596M. дои : 10.1038/s41467-024-44691-8. ПМЦ 10796388 . ПМИД 38238327.

[5] Технологии компонентов гибридной системы питания: технические проблемы и приоритеты исследований. Национальная академия наук. 2002. doi : 10.17226/10595. ISBN 978-0-309-54230-2. Получено 28.04.2014 .

[6] Л. Байокки, Заявка на патент Италии RM2005A000175 (2005).

[7] Dell'Era, A.; Pasquali, M.; Curulli, A.; Zane, D. (2013). «Электрохимическая характеристика реакций стекло/Al при высокой температуре». Журнал некристаллических твердых тел . 370 : 37– 43. Bibcode :2013JNCS..370...37D. doi :10.1016/j.jnoncrysol.2013.03.033.