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Jan 05, 2024 Pageview：95
Una batería de aluminio-aire es un tipo de batería de metal-aire que genera energía eléctrica mediante la reacción del aluminio con el oxígeno atmosférico. En esta celda electroquímica, el aluminio sirve como ánodo (electrodo negativo) y el oxígeno del aire sirve como cátodo (electrodo positivo). La reacción general implica la oxidación del aluminio y la reducción del oxígeno, lo que da como resultado la producción de electricidad.
Las reacciones electroquímicas básicas en una batería de aluminio-aire son las siguientes:
Reacción anódica (oxidación)
Aluminio (Al)→Iones aluminio (Al3+) + 3e
En el ánodo, el aluminio se oxida, libera electrones y forma iones de aluminio.
Reacción catódica (reducción)
23 O2 +6e +6H+→3H2?O
En el cátodo, el oxígeno del aire se combina con electrones y protones para formar agua.
La reacción general es la combinación de las reacciones del ánodo y del cátodo:
¿Aluminio?(Al)+23?O2?+3H2?O→Al3++3H2?O
La batería de aluminio-aire tiene varias ventajas, entre ellas:
Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C
Alta densidad de energía
El aluminio tiene una alta densidad energética y la reacción con el oxígeno puede liberar una cantidad significativa de energía.
Abundancia de aluminio
El aluminio es un metal abundante y ampliamente disponible, lo que hace que el material del ánodo sea fácilmente accesible.
Ligero
El aluminio es liviano, lo que contribuye a la naturaleza liviana general de la batería.
Sin embargo, las baterías de aluminio-aire también enfrentan desafíos, como la corrosión del ánodo de aluminio y la necesidad de una gestión eficiente del aire para facilitar las reacciones del oxígeno. Se están realizando esfuerzos de investigación y desarrollo para abordar estos desafíos y mejorar la eficiencia y la practicidad de las baterías de aluminio-aire para diversas aplicaciones, incluida la electrónica portátil y los vehículos eléctricos.
¿Cómo funcionan las baterías de aire de aluminio?
Las baterías de aluminio-aire generan energía eléctrica mediante la reacción electroquímica entre el aluminio y el oxígeno del aire. Estas baterías pertenecen a la categoría más amplia de baterías de metal-aire, donde un metal sirve como ánodo y el oxígeno del aire actúa como cátodo. El principio de funcionamiento básico de las baterías de aluminio-aire implica los siguientes procesos clave:
Oxidación en el ánodo
Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas
Reacción anódica
¿Aluminio?(Al)→¿Iones de aluminio?(Al3+)?+?3e?
En el ánodo, el aluminio sólido se oxida, libera electrones y forma iones de aluminio.
Reducción en el cátodo
Reacción catódica
23 O2 +6e +6H+→3H2?O
En el cátodo, el oxígeno del aire se combina con electrones y protones para formar agua.
Reacción general
¿Aluminio?(Al)+23?O2?+3H2?O→Al3++3H2?O
La reacción general implica la combinación de las reacciones del ánodo y del cátodo, produciendo iones de aluminio y agua.
Transporte de iones
Los iones de aluminio (Al3+Al3+) producidos en el ánodo se mueven a través del electrolito hasta el cátodo.
Flujo de electrones
Los electrones liberados durante la oxidación del aluminio en el ánodo viajan a través de un circuito externo, creando una corriente eléctrica que puede aprovecharse para realizar trabajo (por ejemplo, alimentar dispositivos electrónicos).
Administracion del Agua
El agua producida en el cátodo debe gestionarse para evitar inundaciones o deshidratación de la batería. La gestión adecuada del agua es esencial para sostener las reacciones electroquímicas.
La batería de aluminio-aire ofrece ventajas como una alta densidad de energía y la abundancia de aluminio. Sin embargo, los desafíos incluyen la corrosión del ánodo de aluminio y la necesidad de una gestión eficiente del aire. Estos desafíos afectan la implementación práctica y la eficiencia de las baterías de aluminio-aire, y la investigación y el desarrollo en curso tienen como objetivo abordar estos problemas para diversas aplicaciones, incluidos vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos portátiles.
Características de la batería de aire de aluminio
Las baterías de aluminio-aire tienen varias características que las hacen interesantes para determinadas aplicaciones. Estas son algunas de las características clave de las baterías de aluminio-aire:
Alta densidad de energía
Las baterías de aluminio-aire pueden ofrecer una alta densidad de energía, lo que significa que pueden almacenar una cantidad significativa de energía en relación con su peso. Esta característica los hace atractivos para aplicaciones donde el peso es un factor crítico, como en los vehículos eléctricos.
Abundancia de aluminio
El aluminio es uno de los metales más abundantes en la Tierra. La disponibilidad de aluminio lo convierte en una opción rentable y sostenible para el material del ánodo de estas baterías.
Ligero
El aluminio es liviano, lo que contribuye a la naturaleza liviana general de la batería. Esto es particularmente beneficioso en aplicaciones donde es importante minimizar el peso, como en la electrónica portátil o los vehículos eléctricos.
Amigable con el medio ambiente
El principal subproducto de la batería de aluminio-aire es el hidróxido de aluminio, que es benigno para el medio ambiente. Las reacciones involucradas en la batería son relativamente limpias en comparación con otras tecnologías de almacenamiento de energía.
Potencial de recargabilidad
Las baterías de aluminio-aire tienen el potencial de ser recargables. El ánodo de aluminio se puede reemplazar o reponer, lo que permite recargar la batería con aluminio nuevo.
Material de ánodo de bajo costo
El aluminio es un material de costo relativamente bajo, lo que puede contribuir a la rentabilidad general de las baterías de aluminio-aire.
Si bien las baterías de aluminio-aire tienen estas características atractivas, es importante señalar que también enfrentan desafíos que deben abordarse para su implementación práctica. Los desafíos incluyen cuestiones relacionadas con la corrosión del ánodo de aluminio, la necesidad de una gestión eficiente del aire y el desarrollo de electrolitos eficaces y duraderos. Se están realizando esfuerzos de investigación y desarrollo para mejorar la eficiencia y confiabilidad de las baterías de aluminio-aire para diversas aplicaciones.
Aplicación de batería de aire de aluminio
Las baterías de aluminio-aire tienen aplicaciones potenciales en diversos sectores debido a su alta densidad energética y su naturaleza liviana. A continuación se muestran algunas aplicaciones potenciales para las baterías de aluminio-aire:
Vehículos eléctricos (EV)
Las baterías de aluminio-aire se consideran para su uso en vehículos eléctricos (EV) como una alternativa liviana y de alta densidad energética a las baterías tradicionales de iones de litio. Su potencial para un alto almacenamiento de energía y un reabastecimiento de combustible relativamente rápido (reemplazando los ánodos de aluminio) los hace atractivos para ciertas aplicaciones de transporte.
Electrónica portátil
Las baterías de aluminio-aire podrían usarse en dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y tabletas. Su naturaleza liviana podría resultar ventajosa para estas aplicaciones donde reducir el peso de la batería puede contribuir a la portabilidad general del dispositivo.
Sistemas de energía de respaldo
Las baterías de aluminio-aire pueden encontrar aplicaciones en sistemas de energía de respaldo, proporcionando energía de emergencia durante cortes. Su capacidad para almacenar una gran cantidad de energía en un espacio relativamente pequeño los hace adecuados para este fin.
Energía remota y fuera de la red
En lugares remotos o fuera de la red donde las fuentes de energía tradicionales pueden ser limitadas, se podrían usar baterías de aluminio-aire para almacenar y proporcionar energía eléctrica. Esta aplicación es particularmente relevante para áreas sin acceso confiable a la red eléctrica.
Aplicaciones militares
Se han explorado las baterías de aluminio-aire para determinadas aplicaciones militares, como la alimentación de vehículos aéreos no tripulados (UAV) u otros equipos militares portátiles. El peso ligero y la alta densidad energética son ventajosos en escenarios donde el peso es un factor crítico.
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