化学虚拟仿真数字课程丨空气燃料电池

更新时间:2024-07-29 来源:矩道科技 浏览:0


空气燃料电池

Air Fuel Cell

空气燃料电池是一种体积小、电荷容量大、质量小、能在宽广的温度范围内正常工作、无腐蚀且工作安全可靠的环保电池,被认为是装备电动汽车等产品的理想动力电源,具有广阔的应用场景与发展空间。

1991年,我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池,称之为海洋电池,是一种无污染、长效、稳定可靠的电源

下面我们将从熔融碳酸盐燃料电池的结构工作原理实际生产等方面,结合教学重难点,借助矩道化学虚拟实验室软件,带大家来了解一下此类电池。

▲空气燃料电池单池

电极与燃料



Electrodes and Fuel

极材料

空气燃料电池的负极材料通常为Zn或者Al,此类负极活性物质和锌锰电池、铅蓄电池一样被封装在电池内部具有蓄电池的特点,能够在形成闭合回路时失去电子

锌作负极

当选择使用Zn作为负极材料时,Zn能够在碱性环境下形成Zn(OH)42-离子,进而转换为ZnO。

其电极反应式可以表达为:

铝作负极

当选择使用Al作为负极材料是,Al能够在碱性环境下形成Al(OH)4-离子,进而转化为Al2O3

其电极反应式可以表达为:

正极材料

空气燃料电池的正极材料来自于电池外部空气中所含的氧气,理论上有无限的容量,氧气通过防水透气的滤膜进入电池内部,接收电子

其电极反应式可以表达为:

▲空气燃料电池结构与电极反应

Important points



新型燃料电池的反应原理难点主要在其电极反应方程式上,与常规液相原电池相似的,由于是在碱性水溶液环境中,溶液中不能有O2-离子出现,而是与H2O结合形成OH-


进液与应用



Liquid inlet and Application

进气方式

空气燃料电池在空闲时是保持电解液与装置分离的状态,尤其是使用铝作为负极材料时,也不用担心铝极在空气中的氧化问题,可以长期储存,在需要工作时,一般从下方进入电解液,使其浸满整个电池隔层空间,形成闭合回路

电池组的应用

空气燃料电池可以通过将多个单电池串联组合的方式,形成电堆,由电堆形成一套更大的供电系统,从而进行大规模供电的工业化使用

▲空气燃料电池的电堆结构

Important points



新型燃料电池的投产使用涉及到工业大规模生产,因此在学习的过程中需要带有一定的化工思维,不仅要考虑产出,还要考虑到进料、设备、操作等多种实际情况的影响。



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