باتری آلمینیوم هوا (هوا آلمینیوم) چگونه کار می‌کنند (به علاوهDIY)

یک باتری آلمینیوم هوا بر این مسئله غلبه می‌کند.

از هوا به عنوان کاتد استفاده می‌کند و وزن آن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

باتری‌ها می‌توانند بسیار سنگین باشند.

این عیب از وجود باتری‌ها در بسیاری از کاربردها و جاهایی که سبک بودن مهم میباشد جلوگیر می‌کند.

درباتری آلمینیوم هوا از آلومینیوم به عنوان آند استفاده می‌شود و از هوا (اکسیژن موجود در هوا) به عنوان کاتد استفاده میشود. این منجر به چگالی انرژی بسیار زیاد – یعنی انرژی تولید شده در واحد وزن باتری – در مقایسه با سایر باتری های معمولی میشود.

با وجود این ، باتری هوا آلومینیومی بصورت تجاری تولید نمیشود ، عمدتا به دلیل هزینه بالای تولید آند و همچنین مشکلات مربوط به خوردگی آند آلومینیوم به دلیل دی اکسید کربن موجود در هوا، استفاده از این باتری فقط به کاربردهای نظامی محدود میشود.

چگالی انرژی بالای باتری هوا آلومینیوم بدین معنی‌است که از پتانسیل بالایی برای استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی برخوردار هستند.

ساخت باتری هوا آلومینیومی بسیار ساده‌است.

– و می‌توان با استفاده از وسایل خانگی ساده این کار را انجام‌داد.

————————————————–

آزمایش باتری هوا آلومینیومی

برای ایجاد این آزمایش به صورت تجربی به وسایل زیر نیاز داریم ،

فویل آلومینیوم.
محلول اشباع‌شده از آب و نمک
کاغذهای اسفنجی
گرد و غبار ذغال سنگ.
دو قطعه کوچک سیم برق
یک دیود ساطع کننده نور.

طرز تهیه باتری هوای آلومینیومی ساده

فقط کافی است یک تکه فویل آلومینیومی را برداشته و آن را روی یک میز پخش کنید.

در ظرف یک محلول اشباع شده از آب و نمک درست کنید.

یک تکه کاغذ اسفنجی به را با محلول نمکی اشباع خیس‌کنید.

سپس قسمت خیس‌شده از کاغذ اسفنجی را روی فویل آلومینیوم پخش‌کنید. حالا مقداری غبار ریز ذغال را روی کاغذ اسفنجی قرار‌دهید. پس از نگه داشتن سیم غیر عایق در گرد و غبار ذغال سنگ ، آن را با یک قطعه دیگر از محلول نمکی آغشته به کاغذ اسفنجی‌شده به همان اندازه بپوشانید. حالا کل شی را محکم گردد به گونه ای که هیچ غبار ذغال نمی تواند مستقیماً فویل آلومینیوم را لمس کند و قسمت عایق سیم سرب از یک انتهای رول خارج شود.

حالا سیم دیگری را بگیرید و قسمت غیر عایق سیم را به فویل آلومینیوم وصل کنید. حال اگر یک دیود LED)) را با این دو سیم وصل کنیم (یکی از ذغال و دیگری از فویل آلومینیوم) و رول را با انگشتان خود فشار می‌دهیم ، LED روشن می‌شوند. اینگونه‌است که می‌توان یک باتری هوای آلومینیومی در خانه ایجادکرد.

————————————————–

اصول کارباتری آلمینیوم هوا

عملکرد باتری هوا آلومینیومی

همانطور که در شکل مشخص‌است ، یک باتری هوای آلومینیومی دارای کاتدی از هوا‌است

که می‌تواند از کاتالیزور مبتنی بر نقره ساخته‌شود و به انسداد CO₂ برای ورود به باتری کمک می‌کند

اما اجازه می‌دهد تا O₂ وارد الکترولیت‌شود. سپس این اکسیژن با H₂O در محلول الکترولیت KOH واکنش نشان‌می‌دهد

و الکترونها را از محلول گرفته و یونهای -OH را ایجاد می‌کند. این یونها سپس با Al آند در ارتباط هستند و آلومنیوم (OH) ₃ ایجاد می‌کنند و الکترون‌ها را آزاد می‌کنند. سپس این الکترونها به دلیل جبران کمبود الکترون ها در محلول الکترولیت به دلیل واکنش کاهش کاتد ، از کاتد آلومینیوم به آند هوا منتقل می‌شوند.

واکنش شیمیایی باتری هوای آلومینیوم

چهار اتم آلومینیوم با 3 مولکول اکسیژن و 6 مولکول آب واکنش نشان‌داده

و 4 هیدروکسید آلومینیوم تولید می‌کنند

معادله باتری آلمینوم هوا

اکسیداسیون آند (نیمه واکنش) ،

کاهش کاتد (نیمه واکنش) ،

واکنش کامل ،

Phinergy ، یک شرکت توسعه دهنده مشهور ، بر استفاده از باتری هوای فلزی مانند باتری هوای آلومینیوم و باتری هوای روی متمرکز شده‌است. ویژگی باتری فلز هوا این‌است که اکسیژن را از هوای محیط می‌گیرند. باتری هوای آلومینیومی از چگالی انرژی بسیار بالایی برخوردار‌است ، به ازای هر واسطه آلومینیوم 300 وات‌است. چگالی توان آن نیز بسیار زیاد‌است ، در حدود 30 وات برپوند.

این نوع باتری قابل شارژ شدن‌نیست. در اصل این یک باتری اولیه‌است. اما مشکل شارژ مجدد با فرایند شارژ مکانیکی قابل غلبه‌است. شارژ مکانیکی سلول هوایی آلومینیوم با تعویض الکترود آلومینیومی انجام می‌شود. در این فرآیند ، باتری را می‌توان به حالت کاملاً شارژ شده خود از پشت سلول باتری تخلیه‌شده تبدیل‌کرد.

باتری هوا از جنس آلومینیوم به دلیل داشتن انرژی و چگالی بالا ، امکان شارژ مکانیکی در آینده نزدیک مناسب ترین گزینه برای سوخت نفتی برای خودروها می‌باشد. این باتری ها همچنین تأثیرات محیطی بسیار کمی‌دارند.

ضرر اصلی این فناوری ، واکنش CO₂ با آلومینیوم‌است. آلومینیوم به دلیل وجود CO₂ در هوا به راحتی در برابر خوردگی تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

با معرفی الکترود مخصوص هوا که می‌تواند مانع از رسیدن CO₂ به ورق آلومینیوم شود

، این مشکل برطرف می‌شود. Phynergy الكترود هوايي را با كاتاليزگر مبتني بر نقره ايجا‌كرده‌است

و اين ساختار به O₂ اجازه مي‌دهد تا وارد ورق آلومينيوم شود و از ورود CO₂ جلوگيري كند.

————————————————–

مقالات مرتبط :

کاربردهای الکترولیز، آبکاری الکتریکی، الکتروفورمینگ، پالایش الکترولیتی

ساختار باتری های قلیایی (آلکالاین) / عملکرد باتری های قلیایی

انواع مختلف پیل و باتری و کاربردهای آنها

تفاوت بین یک باتری و یک خازن

انواع باتری

لینک زبان اصلی مقاله :