En
9. Generationsmekanism för Aluminium-luftgenerator kraftlampan som drivs av alkalisk elektrolytlösning och dess karakteristiska produktion av löslig kaliumaluminat '(aluminiumplatta + elektrolytpulver + vatten = generator).
Om saltvatten ersätts med en alkalisk elektrolyt kommer kraftproduktionsprincipen och reaktionsprocessen för aluminium-luftbatteriet att skilja sig åt. Nedan följer en detaljerad analys:
Aluminium-luftbatteriet genererar elektricitet genom att använda aluminium som anod och syre från luften som katoden i en kaliumhydroxid (KOH) alkalisk elektrolytlösning genom en redoxreaktion.
Detaljerad reaktionsprocess:
1. Anod (aluminiumelektrod): aluminium genomgår en oxidationsreaktion i en alkalisk miljö, förlorar elektroner och bildar aluminatjoner. På grund av närvaron av kaliumhydroxid finns den genererade aluminationen främst i form av tetrahydroxoaluminatjoner [Al (OH) ₄] ⁻) i lösningen.
AL + 4OH⁻ → [AL (OH) ₄] ⁻ + 3E-
2. Katod (luftelektrod): Syre från luften reduceras på katodytan och reagerar med vatten för att bilda hydroxidjoner (OH⁻). Denna process kräver vanligtvis en katalysator för att sänka aktiveringsenergin, såsom aktivt kol eller andra icke-ädelkatalysatorer.
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Elektrolyt (KOH -lösning): Kaliumhydroxidlösningen ger en hög koncentration av hydroxidjoner, vilket främjar oxidationen av aluminium och reduktion av syre. Samtidigt fungerar det som en jonisk ledare och upprätthåller laddningsbalansen i batteriet.
4. Övergripande reaktion: Kombination av anoden och katodreaktionerna ger den totala reaktionsekvationen. För att balansera laddningarna och antalet atomer är det vanligtvis baserat på 4 aluminiumatomer:
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
Eller skriven i jonisk form:
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [AL (OH) ₄] ⁻
5. Reaktionsprodukter: Huvudprodukten av reaktionen är kaliumtetrahydroxoaluminat (K [AL (OH) ₄]), som upplöses i KOH -lösningen. I vissa fall, om lösningen är övermättad, kan aluminiumhydroxid (AL (OH) ₃) utfällning bildas.
En
dditionell anteckningar:
Passiveringsfilm: I icke-alkaliska eller svagt alkaliska miljöer bildas en oxidfilm lätt på aluminiumytan, vilket hindrar reaktionen. I KOH-lösningar med hög koncentration löses emellertid denna oxidfilm, vilket säkerställer att aluminium kan fortsätta att oxidera.
Väteutvecklingsreaktion (HER): Under alkaliska förhållanden kan aluminium också genomgå en väteutvecklingsreaktion, som är en sidoreaktion som minskar batteriets effektivitet.
2Al + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [AL (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
För att undertrycka väteutvecklingsreaktionen tillsätts vanligtvis vissa legeringselement eller hämmare.
Praktiska tillämpningar: Aluminium-luftbatterier har en mycket hög teoretisk energitäthet, men praktiska tillämpningar påverkas av olika faktorer, såsom koncentrationen av elektrolyt, temperatur och strömtäthet.
Sammanfattning :
Batteriet genererar elektrisk energi genom oxidation av aluminium och reduktion av syre, varvid den slutliga produkten främst är kaliumtetrahydroxoaluminat
K [AL (OH) ₄] upplöst i elektrolyten.
I elektrolytpulverkaliumhydroxid KOH) lösning är reaktionsprincipen som följer:
Steg |
Ekvation |
Förklaring |
|
Anod (huvud) |
AL + 4OH⁻ → [AL (OH) ₄] ⁻ + 3E⁻ |
Aluminiumoxidation |
|
Katod (huvud) |
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Syrgasreduktion |
|
Al3⁺utfällning |
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [AL (OH) ₄] ⁻ |
Al3⁺utfällning |
|
Övergripande reaktion |
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
eller
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4Kalo₂ ⋅xH2O
|
Slutprodukter av huvudreaktionen är vattenlöslig 4k [Al (OH) ₄] eller Kalo₂ |
|
Anodsida reaktion |
2Al + 6H₂O → 2Al (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Väteutveckling |
|
10. Lagring, rengöring och vattenversion och underhåll
Stoppande användning i mer än 2 timmar
Om du inte kommer att använda lampan i mer än 2 timmar, häll ut elektrolyten eller saltvatten för att helt stoppa den elektrokemiska reaktionen, vilket hjälper till att förhindra onödig effektförlust.
Daglig kontroll för flödesbarhet
Övervaka aluminiumhydroxiden inuti lampan, LF de fasta partiklarna slutar flyta smidigt, häll ut den gamla lösningen och ersätta den med färsk elektrolyt eller saltvatten, LF lämnas för länge, partiklarna kan härda, vilket gör rengöringen svår.
Långvarig lagring
Innan du lagrar lampan, töm elektrolytlösningen eller saltvatten, rengör batterifacket och elektrodplattorna och håll dem torra. Detta förhindrar skador och håller lampan i gott skick för framtida användning.
⚠ Varning:
Kontrollera elektrolytfluiditet regelbundet ⚠
Med hjälp av
Aluminium-luftgenerator i mer än 8 timmar: Om du behöver använda generatorn kontinuerligt i mer än 8 timmar finns det två alternativ. Först, när du närmar dig 8-timmarsmärket, kontrollera vätskenivån i kamrarna för att säkerställa att den fortfarande sänker elektrodplattorna helt. Om vattennivån har sjunkit, tillsätt en liten mängd vatten vid behov. Om vatten inte är tillgängligt och du måste fortsätta använda generatorn, öppna den övre gängade locket för att hjälpa till att sprida värme. Detta kommer att förhindra överhettning och säkerställa stabil prestanda.
Kontrollera saltvattenfluiditet regelbundet ⚠
Saltvattens flytande bör kontrolleras var 4-6: e timme, beroende på den anslutna anordningens strömförbrukning.
❌ Om vätskan blir tjock eller mindre flytande kan den påverka prestandan.
✅ För att säkerställa optimal drift, rengör och ersätt den med färskt saltvatten omedelbart om det behövs.
Att fortsätta del 3