锌-空气电动车用电池
锌-空气电动车用电池
产品简介
在北京鑫科鸿科技开发有限责任公司原班研发队伍的基础上于2003年就“机械插块式锌-空气电池”等项目在拥有浓厚的文化积淀和竞争机制的北京中关村健翔科技园成立。并被中关村高科技产业园区列为重点扶持对象，是一家集新型电池能源产品与电动车辆产品的研制、开发、生产和销售为一体的民营高新技术企业。
目前，我公司把"机械插块式锌-空气"电池作为重大科研实施项目，从2001年初，我公司在应用和改进“液体循环式锌-空气电池”的同时即已着手研制自己的锌-空气电池，并在河北霸州建立了自己的研发基地，由多名专业的科研人员组成了研发团队。2005年研发基地迁址到北京市门头沟区石龙工业开发区。该项目现已在多个技术研发环节上取得了关键性的突破。如：爬碱、漏液、间隔放电、还原再生等技术难点均得到有效解决。同时采用机械插块结构使电池实现了模块概念，电池单体的组合、检测、维修、更换简便。全面推翻了“液
体循环式锌-空气电池”的结构、正负极板制作工艺及还原形式，确定了与国际技术接轨，领先于国内技术，从市场角度出发作真正能应用、可量产、可推广、更换还原简单易行的锌-空气电池的研发目标。
随着我公司"机械插块式锌-空气电池"技术的不断成熟，制造和使用成本的进一步降低，相信“机械插块式锌-空气电池”为核心技术的电源产品将具有越来越广的市场。我公司计划年内把采用“锌-空气电池”作为能源的后备电源系统推向国内市场，着力使这一绿色能源产品占领备用电源市场10％以上的份额，2年内全面进入体育场馆、机房、电厂、森林防火、通信指挥、单兵电池、矿灯电池等大、中、小型企业，三年内研发成功采用此能源技术的小型电动专用车辆，电动大巴车的动力电源，使锌-空气电池全面进入各类应用领域，通过对锌-空气电池的产业化运作，逐步培育锌-空气电池的消费市场，创立一种从制造到售后服务的全新商业模式。
辛勤的劳动终会创造出丰硕的果实。超长延时免充式备用电源、超长延时免充式通讯备用电源、电动车船动力型锌-空气电池等产品已处在国内领先、国际同步水平。现公司正致力于以“机械插块式锌-空气电池”为核心技术的各类电源产品的生产和后续研发工作。
产品特征
海关编码
87142000
商标长力联合
型号
电动车用锌空气电池
规格各型
产量
大量
价格详谈
源产地
中国北京
包装依客户要求
最小起订量
1000
运输方式协议
公司名称
北京长力联合能源技术有限公司
丹麦科学家研发
空气动力电池（前沿）
《中国能源报》（ 2011年04月25日第 11 版）
本报讯丹麦科技大学国家可再生能源实验室RISO日前正在研发以空气作为燃料
的电池，这种电池很有可能成为新一代零排放电动车的动力来源。
RISO的研发对象是锂空气电池，这是一种以锂电极作为阳极、多孔碳材电极为阴极的全新电池，其工作原理是阴极放出和吸收空气，在放电的过程中，锂和氧发生反应，形成过氧化锂和驱动电池的电荷。RISO材料研发部门高级科学家维格表示，如果他们的技术得到成功开发，电动车的研究将取得“终极突破”，因为在实践中锂空气电池的能源密度可与汽、柴油相媲美。
据悉，这种锂空气电池与锂离子电池相似，区别在于前者的能源密度更大，而后者的主要问题在于成本高且储能表现不佳。目前电池的能源密度比化石能源要低很多，如果要获得与50升化石燃料相当的能量，相应的电池系统总重量大致可达1.5吨至2吨。因此锂基电池要想达到商用要求，必须变得小型轻便，并且拥有良好的储能表现，而这正是锂空气电池的优势所在。
但是在实现商业化生产前，锂空气电池也需要解决一些问题。首先，虽然锂空气电池在使用初期比传统电池轻便，但吸附氧原子后会变重；其次，这种电池在反应过程中产生的氧化锂有可能会堵塞电池通道，从而阻止氧的流通；此外，虽然锂空气电池能够充电，但充电时要求高压，考验电池元件的承载能力，从而降低电池的充电次数。
研发团队的成员之一诺比表示，他们研发的锂空气电池目前只能充电50次，目标是将充电次数增加到300个充放电循环，这样才能够应用于驱动汽车。与此同时，这种电池充放电过程中损失的能量比例大约是40%，研究人员希望能将这一数字降低到10%，与锂离子电池相当。现在研究人员正使用大型计算机观测锂和氧原子的反应过程，以期找出反应需要高压的原因。
成本低比容量大空气电池能否驱动电动车未来
2010-08-06 23:41:42来源: 中国汽车报(北京)跟贴0 条手机看新闻
近日，世界上第一个新型空气燃料电池“STAIR”（即“圣安德鲁斯空气”的英文首字母缩写）在英国揭开神秘面纱，这种电池的储电能力是传统电池的10倍。
汽车网-《中国汽车报》8月6日报道传统锂离子电池的瓶颈，有望被金属空气电池突破。
近日，世界上第一个新型空气燃料电池“STAIR”（即“圣安德鲁斯空气”的英文首字母缩写）在英国揭开神秘面纱，这种电池的储电能力是传统电池的10倍。
日本产业技术综合研究所发布消息说，来自该所和日本学术振兴会的研究人员研发出一种新型锂空气电池，这种无需充电、放电性能优越的燃料电池将来可为车辆提供动力。
在我国，锌空气电池和铝空气电池已列入研发范围。有人认为，金属空气电池将成为21世纪理想动力源，大有代替锂电池一举称霸电池市场的态势。
破解锂电池成本、容量难题
随着纯电动汽车、燃料电池汽车被作为国家相关政策的鼓励方向，制约它产业化的电池问题越发突出。“目前大家看好的锂离子电池成本太高，容量不大。电动汽车如要突破，必须研发更理想的电池。”近日，国内某汽车企业新能源汽车研发部门相关人士对记者说。
金属空气电池（metal-air battery)被寄予厚望。据了解，这类电池是特殊的燃料电池，是新一代绿色蓄电池，构造原理与干电池相同，所不同的只是它的去极剂取自空气中的氧。它的制造成本低、无毒、无污染、比功率高、比能量高、原材料可回收再生利用，与燃料电池汽车（FCHV）所用氢燃料电池相比，结构简单，价格十分便宜，并且性能优越。
据国家“863”项目一位车用电池专家介绍，目前世界上有若干种金属空气电池，包括锌空气电池、铝空气电池和锂空气电池等。他告诉记者，前两种已经进入我国研发范围，与产业化最接近的只有锌空气电池。
以锌空气电池为主要产品的中航长力联合能源科技有限公司相关负责人介绍，锌空气金属燃料电池的主要优势表现在，锌空气金属燃料电池的正极活性物质是空气中的氧气，不占用电池体积。因此电池内部可以携带更多的锌，比能量更高，目前已达到每千克180瓦时，作为汽车动力电池，续驶里程长。锌空气金属燃料电池中的锌为循环使用，对环境零污染。生产电池的原材料丰富，成本低，是锂电池的五分之一。
锌空气电池受青睐
去年9月底，上海市发改委主持召开了“锌空气电池应用于城市客车研讨会”，希望上海申沃客车进一步加强与博信电池有限公司的合作沟通，尽快使锌空气电池应用于城市客车。据了解，博信公司的外方是美国博信（PowerZinc）电池公司，主要研发、制造新型锌空气动力燃料电池。
今年3月，中国航空工业集团公司宣布，与北京长力联合能源技术有限公司联合成立中航长力联合能源科技有限公司（下称“中航长力”），以及北京锌空气电池研究中心。未来3年，
中航长力将斥资5亿元，推动北京市锌空气电池产业化。
据中航长力的相关负责人介绍，目前，公司推出的车用注入式锌空气电池及配套系统，配装北京理工大学研制的BFC6110EV型纯电动旅游客车，累计运行近1万公里。2007年11月，车用注入式锌空气电池列入国家“863”计划，截至目前已申请专利30余项。2009年公司的动力型机械插块式锌空气金属燃料电池被列入北京市首批20个政府采购自主创新产品目录。
中航长力得到北京市政府的大力支持。2010年，北京市安排该公司的5辆电动客车和环卫车进行运行测试，另安排50辆电动客车和电动环卫车投入市公交和环卫系统的试验运行，在北京市相关部门指定线路进行路试，为市场化运作提供可靠依据。
空气电池能否担当大任
目前，国内锌空气电池已形成“南有博信、北有长力”的格局。不过，一种看似完美的新型动力电池，为何只有几家公司投资？
汽车电池资深专家傅世枢介绍，在诸多种类的金属空气电池中只有锌空气电池得到实用，曾被以色列用于纯电动汽车，尽管近年先后被德、法、瑞典等国的汽车公司用于研制纯电动汽车，可是未修成正果。
“虽然锌空气电池自身具有比能量大、成本低的优点，但是仍没突破自身技术瓶颈。”国家“863”项目一位车用电池专家说。
天津清源电动车辆有限公司研究院院长、总工程师赵春明告诉记者，锌空气电池的致命缺陷是不可充电，属于一次性电池。“据我所知，世界上有两家有名的锌空气电池公司，一家来自美国，现在已经实现充放电500次，另外一家是欧洲Re?鄄V olt公司，其电池能充放电200次。不过与磷酸铁锂电池相比，次数还是太少了。”
据中航长力相关负责人介绍，他们使用机械插块式技术，可以实现电池的可充电性。当锌空气电池放电结束后，需要将负极板取出集中到电解还原厂还原，同时为空电池壳装入新的负极板实现电池充电，并负责为客户配送充好电的电池。
这位负责人表示，锌空气电池还有改善空间，比如现在这种电池的空气电极寿命约为300次，2~3年。装车后要根据路况和车速采用不同的电池组合，如果车速在30~40公里/小时，路况好，只需要锌空气电池就行；如果爬坡，就需要采用电电混合的形式，比如与超级电容、镍氢电池混合。
这位国家“863”项目车用电池专家认为，锌空气电池仅仅是电池技术中的一种，只作为示范运行可以，但不宜大规模推广。
锂空气电池是理想之选
“在金属空气电池中，最有潜力的是锂空气电池。”汽车电池资深专家傅世枢接受本报记者
采访时表示，金属空气电池是未来取代锂离子电池的理想之选，锂空气电池的优势最为明显。
谈起锂空气电池，傅世枢赞不绝口。据他介绍，目前，这项技术已被日本研究机构掌握，日本汽车公司对这种电池技术的兴趣浓厚。“锂离子电池驱动的电动汽车，续驶里程不过100多公里，如果换成同等大小的锂空气电池，续驶里程能够接近1000公里”。
锂空气电池不是新概念，过去名气小，原因是它存在致命缺陷，即固体反应生成物氧化锂（Li2O）会在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电停止。
2009年3月，日本产业技术综合研究所能源技术研究部门能源界面技术研究小组组长周豪慎和日本学术振兴会（JSPS）外籍特别研究员王永刚，共同开发出大容量锂空气电池，他们通过将电解液分成两种来解决上述问题。在负极（金属锂）一侧使用有机电解液，在正极（空气）一侧使用水性电解液，两者之间用固体电解质隔离，防止两种电解液混合。中间的固体电解质只有锂离子能通过。新型锂空气电池放电反应生成的固体物质不是氧化锂，而是易溶于水性电解液的氢氧化锂。这样不会引起正极的碳孔被堵塞，从而解决了以往锂空气电池固体反应生成物阻碍电解液与空气接触的问题。
此外，在实验中，研究人员分别用碱性水溶性凝胶和碱性水溶液作正极的电解液，结果发现，这种新型锂空气电池的放电性能比以往该类型电池大幅提高，特别是如果用碱性水溶液作正极电解液，使电池在空气中以0.1安培／克的放电率放电，电池可连续放电20天。
据了解，这种新型锂空气电池无需充电，只需更换正极的水性电解液，通过卡盒等方式更换负极的金属锂就可以连续使用。正极生成的氢氧化锂可以从使用过的水性电解液中回收，再提炼出金属锂，金属锂则可再次作为燃料循环使用。
在傅世枢看来，锂空气电池的优势十分明显，理论比能量为11140Wh/kg，是当代锂离子蓄电池的300倍。由于锂空气电池的负极不需要化学加工，锂空气电池也不需要化学工艺处理，制造成本仅为普通锂离子蓄电池的60%。“一旦锂空气电池实现产业化，便可推动各类电动汽车全面产业化，取代目前的锂离子蓄电池，成为新能源汽车动力源”。
据傅世枢分析，未来，不论锂离子蓄电池，还是锌空气电池、镁空气电池，都会有自己的市场。前者已大量用于手机、笔记本电脑和电动摩托车，后者用于医疗器械、水下设施等，而要作为纯电动汽车的动力电池组，可能非锂空气电池莫属。“新一代锂空气电池已解决了电池本身的各类技术难题，剩下的问题是如何加速产业化，大量生产。目前，还没听说我国有企业和机构研发这项技术。”傅世枢说。
电池研发要着眼未来
如果锂空气电池实现大规模生产，锂离子电池在电动汽车领域还有没有生存空间？答案很清楚，谁都会选择比能量更大、成本更低的锂空气电池。正如一些车用电池专家所言，中国电池技术的研发，要顾及眼下，更要着眼未来。
当前，产业化成为我国新能源汽车努力的方向。国家在财政上对购买新能源汽车的私人用户进行补贴，用心良苦。在电池研发上，主要是满足现有的产业化需求。从国内电池研发情况
看，研发力量集中在传统电池上，试图通过电池技术的更新换代，提高比能量，以便增加续驶里程。
当前，令人担忧的是，传统电池技术已经遭遇瓶颈，一些悲观的人甚至断言我国新能源汽车走入死胡同。尽管事实没有那么糟糕，但是对于未来的技术储备，我们还做得不够。笔者认为，在坚持传统电池技术研发的同时，更应放眼未来。比如日本研发的锂空气电池，虽然在短时间内很难实现大规模生产，但从本身的性能看，在未来毫无疑问能够大展身手。
技术的更替日新月异，同时冷漠无情。回首科学技术发展的历史，一项新技术被更新技术淘汰的例子比比皆是。新能源汽车作为我国的新兴战略性产业，在关键零部件上，应当吸取教训，努力避免此类事情发生。在电池技术研发上，应时刻跟踪世界前沿技术，加紧技术储备，迎接未来激烈的竞争。
可充电锌空气电池明年上市欲替代锂电池
2009-11-02 11:28:16 25529 人阅读作者：Skyangeles 编辑：Skyangeles [复制链接] [我要爆料]
小到手机MP3，大到电动汽车，如何制造更安全、续航时间更长、充电循环数更多的充电电池一直都是关键的技术难题。我们使用多年的锂离子电池技术有很多明显的缺点，比如电量退化快、寿命短、不环保等，曾多次出现的锂电池过热、爆炸事故也至今仍让人心有余悸。
在多种有望替代锂电池的技术当中，近期又出现了一股新势力：锌空气可充电电池。事实上，锌空气电池技术发明至今已有百余年的历史，使用活性炭吸附空气中的氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质。20世纪六十年代由于航天工程带来的技术改进，锌空气电池开始进入实际应用。如今，不少助听器中使用的纽扣电池，实际上就是锌空气电池。
由于锌空气电池的结构限制，长期以来一直无法实现循环利用的可充电电池技术。而近几年，挪威科研机构SINTEF通过改进锌电极以及内部湿度控制，实现了锌空气电池的充电技术。目前的可充电锌空气电池在实验中已经实现了超过100次充放电循环，预计寿命可达到200次。相比锂电池，锌空气充电电池的储存电量是它的三倍，成本是锂电池的一半，并且完全没有过热爆炸的安全隐患。
SINTEF在瑞士成立的ReV olt公司专门负责锌空气充电电池的产品开发和市场推广。该公司表示，用于助听器的微型锌空气充电电池明年就会开始销售，可用于手机等其他移动设备的锌空气充电电池随后也会推出。到上市时，其充放电寿命应可达到300到500次。
另外，通过借鉴燃料电池结构，ReV olt表示锌空气充电电池未来还将应用在电动汽车当中，充放电寿命超过10000次，不过这项技术目前距离实用还有很远的距离。
锌空气电池的结构和工作原理 2011-07-16 19:42:34| 分类：电化学 | 标签： |字号大中小订阅 1 锌空气电池的结构和工作原理 锌空气电池主要由正电极、负电极以及电解液三部分组成。其中正极是空气电极（氧电极），负极是金属电极 （锌电极），电解液则主要是氢氧化钠或氢氧化钾碱性溶液。比如碱性锌－空气电池的电池表达式为： （-）Zn?KOH?O2(空气)（+） 正极（空气电极）反应： 1/2 O2 + H2O + 2e－ ? 2 OH－ 负极（锌电极）反应： Zn+ 4OH－ ? Zn(OH)42－ + 2e－ Zn(OH)42－ ? ZnO + H2O + 2OH－ Zn + 2OH－ ? ZnO + H2O + 2e－ 电池总反应： Zn + 1/2 O2 ? ZnO 1.1 正极（空气电极） 锌空气电池的正极是一种气体扩散电极，一种透气不透液、具有良好导电性和催化活性的薄膜。空气电极的制 作方法主要有：冲压法、辊压法、丝网印刷法和喷射法等。 常见的空气电极薄膜一般由防水透气膜、集流网和催化膜三层压制而成。防水透气膜主要是按照一定比例把导电 材料（碳黑或乙炔黑或它们的混合物）和造孔剂（硫酸钠、草酸铵、碳酸氢铵等）用分散剂乙醇混合均匀，再加 入粘结剂（聚四氟乙烯）不断搅拌使之分散均匀，经凝聚后辊压而成；集流网可以是镍丝编织网、镍泊冲拉网、 铜材编织网、铜材冲拉网或镀银铜网等；而催化膜主要是将催化剂（二氧化锰）、活性炭和硫酸钠用乙醇混合均 匀后加入聚四氟乙烯乳液（加有少量亲水性纤维素）不断搅拌，待之分散均匀，经凝聚后辊压而成。常见的空气 电极一般为集流网嵌入型，即按照防水透气膜、集流网和催化膜的顺序压制成型。 正极活性物质是来源于空气中的氧气。来自空气的氧气首先溶解在电解液中，然后扩散吸附到空气电极的催化膜上，在催化剂的催化作用下在“气、液、固”三相界面发生还原反应生成OH－。生成的OH－再扩散到锌负极与锌 发生反应。 1.2 负极（锌电极） 负极活性物质是金属锌或者锌合金（比如Zn与Ga、In、Pb、Bi、Sn等一种或多种元素的合金）的粉末或小颗粒。锌电极的制备方法主要有压成法、涂膏法、烧结法、电沉积法和化成法等。现在一般把锌粉或锌合金粉与适 量凝胶剂（交联的羧甲基纤维素、交联的聚丙烯酸、聚丙烯酸的钾盐和钠盐等）混合均匀后，加入25％～35%带 氧化锌的氢氧化钾电解液以及其它一些添加剂等调制成锌膏，然后把锌膏和阳极电流集流体粘结成负极。 1.3 隔膜 正极和负极之间必须放置一层绝缘的聚合物多孔隔膜以防止电池正负极发生短路。选用的隔膜材料可以是聚稀烃、聚酰胺（如尼龙）、碳氟型树脂、玻璃纸、过滤纸等中的一种材料或多种材料的复合物。
锌空气蓄电池锌空气电池又称锌氧电池，是金属空气电池的一种。锌空气电池比能理论值是1350W·h/kg，现在的比能量已达到了230Wh/kg，几乎是铅酸电池的8倍。可见锌空气电池的发展空间非常大。锌空气电池只能采取抽换锌电极的办法进行“机械式充电”。更换电极的时间在3min即可完成。换上新的锌电极，“充电”时间极短，非常方便。如此种电池得到发展，省去了充电站等社会保障设施的兴建。锌电极可在超市、电池经营点、汽配商店等购买，对普及此电池电动车十分有利。这种电池具有体积小，电荷容量大，质量小，能在宽广的温度范围内正常工作，且无腐蚀，工作安全可靠，成本低廉等优点。现在试验电池的电荷容量仅是铅酸电池的5倍，不甚理想。但5倍于铅酸电池的电荷量已引起了世人的关注，美国、墨西哥，新加坡及一些欧洲国家都已在邮政车、公共汽车、摩托车上进行试用，也是一极有前途的电动车用电池。前不久，有报道称中航国际公司与北京长力公司在京签约合作开展锌空气电池产业化项目，北京锌空气电池研究中心也一并揭牌。两家公司将共同投资5 亿元，预计在3年时间内实现锌空气电池的产业化。 有报道称，锌空气电池将会成为21世纪理想动力源，大有代替锂电池一举称霸电池市 场的态势。 锌空气电池看似“要火”，而在这热火朝天大张旗鼓的干劲背后也有不同的声音。有关业内人士认为，锌空气电池的产业化生产只不过是众多炒作概念中的一个，现实推广难度非常之大。 锌空气电池也在炒概念？ 比起大众熟悉的铅酸电池、镍氢电池、镍锌电池等产品，锌空气电池似乎不太为人们所知。据中国电池协会副理事长、技术委员会主任王金良介绍，锌空气电池亦称锌氧电池，是金属空气电池的一种。它是以活性物质锌作为正极，以空气中的氧作为负极的电池。在原理上等同于锌这个固体燃料在燃烧，从此意义上理解也可称其为燃料电池。负极活性物质氧直接来源于空气，不受电池体积大小的影响，电池的体积只取决于正极材料的大小。空气是无形的，不能直接构成电板，需利用多孔的石墨作为负极。空气中的氧要溶解到电解液中，随后为石墨吸附。正极锌与吸附的氧产生电化学反应，产生电流。锌不间断进行氧化，不间断释放出电流。只要有锌和空气，就能进行锌氧化“燃烧”。 据有关专家介绍，从理论上讲，石墨电极不损耗，只参与工作，因此可不必更换。锌要随所提供电能的增加而减少，直至耗尽。此时就要换装新的锌电极。从正电板看，锌空气电池是一个完整的电池，而对于负极来说，其充其量只是个能量转换器，但锌空气电池确确实实是二次电池。 专家认为，现在试验电池的电荷容量仅是铅酸电池的5倍，不甚理想。但仅仅如此也已 引起了世人的关注，而且由于正极反应活性材料氧是来源于电池本体之外的空气，取之不尽，用之不竭。因此，只要有充分的负极材料锌和电解液的存在，理论上说空气正极就可以不断地工作下去，锌空气电池的这一特点，显示了它的高比能量的优势，长期以来引起人们极大兴趣。美国、墨西哥、新加坡及一些欧洲国家都已在邮政车、公共汽车、摩托车上进行试用。 据了解，锌空气电池的发明已经有上百年的历史，以其能量大、容量大、能量高、工作电压平稳、使用寿命长、性能稳定、无毒无害、安全可靠、没有爆炸隐患、资源丰富、成本
第一节 线粒体DNA的结构和功能特征 一、mtDNA的结构特征 mtDNA是惟一存在于人类细胞质中的DNA分子，独立于细胞核染色体外的基因组，具有自我复制、转录和编码功能。人mtDNA由16 569bp组成，双链闭合环状，其中外环DNA单链由于含G较多，C较少，使整个外环DNA分子量较大，称为重链（heavy chain）或H链；而内环DNA单链则C含量高，G含量低，故分子量小，称为轻链（light chain）或L链。mtDNA的两条链都有编码功能，除与复制及转录有关的一小段D环区（displacement loop）无编码基因外，基因间无内含子序列；部分基因有重叠现象，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相重叠(图6-1)。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中的一个重要功能区域。mtDNA含有37个基因，其中两个rRNA基因 （16SrRNA,12SrRNA），22个tRNA基因，13个蛋白质基因（包括1个细胞色素b基因，2个ATP酶亚单位的基因。 图6-1 人线粒体基因图谱 Figure 6-1 Map of the human mitochondrial genome Box 6.1 The limited autonomy of the mitochondrial genome Encoded by Encoded by Mitochondrial nuclear
genome genome Components of oxidative phosphorylation system Ⅰ NADH dehydrogenase Ⅱ Succinate CoQ reductase Ⅲ Cytochrome b-c1 complex Ⅳ Cytochrome c oxidase complex Ⅴ ATP synthase complex Components of protein synthesis apparatus tRNA components rRNA components Ribosomal proteins Other mitochondrial proteins 13 subunits 7 subunits 0 subunits 1 subunits 3 subunits 2 subunits 24 22 tRNAs 2 rRNAs None None >80 subunits >41 subunits 4subunits 10 subunits 10 subunits 14 subunits ~80 None None ~80 All, e.g. mitochondrial enzymes and proteins 和7个呼吸链脱氢酶亚单位的基因）。位于D环区的HSP（heavy strand promoter）和LSP(light strand promoter)是线粒体基因组转录的两个主要启动子（图6-1）。 mtDNA是裸露的，不与组蛋白结合，存在于线粒体基质内或黏附于线粒体内膜。在一个线粒体内往往有一至数个mtDNA（图6－2）。mtDNA的自我复制也是以半保留复制方式进行。复制先从重链开始，形成一个约680个碱基的7sDNA，称D环。在对鼠细胞研究中发现，大多数的mtDNA均为D环的结构，只有一小部分mtDNA从D环开始合成完整的新生链。轻链的复制要晚于重链，等重链合成过OL之后才开始合成。研究发现mtDNA 的复制可以越过静止期或间期，甚至可以分布在细胞整个周期。mtDNA 的自我转录很似原核生物，即产生一个多顺反子，其中包括多个mRNA和散布于其中的tRNA，剪切位置往往发生在tRNA处，从而使不同的mRNA和tRNA被分离和释放。
关于锌空电池的认识 1 开发锌空电池的意义 锌空气电池以锌为负极活性物质，空气中的氧气为正极活性物质。由于空气中的氧气随时可取，又不占用电池空间，因此在相同体积、相同重量下，这种全新的锌空气电池可以储存更多的反应原料，与传统的电池相比，其比能量更高（理论比能量达1350Wh/ kg )，成本更低。锌空电池具有容量大、比能量高、成本低、放电性能稳定、安全、零污染、大功率及材料可再生等特点，已成为当今世界能源领域的开发热点，是一种具有巨大市场前景的化学电源。它使用空气作为阴极活性物质极大地提高了电池的输出容量和放电性能，并继承了能源电池技术中最优秀的技术，使现在己商品化的电池所存在的放电容量、充电效率、放电性能等均得以突破性进展，锌空气电池是一种前景极其广阔的新型能源，其性能及技术参数已达世界先进水平，为新能源的开发利用做出了有益的探索。“锌一空电池”的普及推广和使用必将把世界能源行业推向新的革命。 2 锌空电池概述 2.1 工作原理 锌空气电池以空气(氧)电极作正极,锌电极作负极组成，电池放电反应为： - 2OH- (1) 正极：O2 + H2O +2e - (2) 负极： Zn + 2OH-ZnO +H2O +2e 电池反应：Zn + O2 ZnO (3) 根据反应式可知锌/空气电池的电动势为： = - + ln(4) 式中为氧电极标准电极电位,其值0140V。为锌电极标准电极电位,其值 -1.245V。在常温常压下,空气中分压约为大气压力的20%,代入(4)式,锌空气电池电动势为1.636V = 1.646 + ln0.2 = 1.636 V 实际测量电池开路电压在1.40～1.45 V之间,主要原因是氧电极反应很难达到标准状态下的热力学平衡。
线粒体的结构与功能 生命科学与食品工程系，050601030, 易永洁 摘要：线粒体是细胞质中重要的细胞器之一，普遍存在于真核细胞中。它是生物氧化和能量转换的主要场所，以氧化磷酸化(OXPHOS)方式将食物内蕴藏的能量转变为可被机体直接利用的ATP高能磷酸键。细胞生命活动所需能量的80％来源于线粒体，因此线粒体在细胞的生长代谢和人类的遗传中都有重要的作用。 关键词：线粒体；；结构；功能；遗传病；mtDNA 自1890年Altaman首次发现线粒体以来，生物学家就一直以极大的热情给予关注，到目前为止，其结构和功能方面的研究已经越来越深入明了。 1线粒体的结构 1.1外膜(out membrane) 含40%的脂类和60%的蛋白质，具有孔蛋白（porin）构成的亲水通道，允许分子量为5KD以下的分子通过，1KD以下的分子可自由通过。标志酶为单胺氧化酶。 1.2内膜（inner membrane） 含100种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于3:1。心磷脂含量高（达20%）、缺乏胆固醇，类似于细菌。通透性很低，仅允许不带电荷的小分子物质通过，大分子和离子通过内膜时需要特殊的转运系统。如：丙酮酸和焦磷酸是利用H+梯度协同运输。 线粒体氧化磷酸化的电子传递链位于内膜，因此从能量转换角度来说，内膜起主要的作用。内膜的标志酶为细胞色素C氧化酶。 内膜向线粒体基质褶入形成嵴（cristae），嵴能显著扩大内膜表面积（达5~10倍），嵴有两种类型：①板层状、②管状，但多呈板层状。 1.3膜间隙(intermembrane space) 是内外膜之间的腔隙，延伸至嵴的轴心部，腔隙宽约6-8nm。由于外膜具有大量亲水孔道与细胞质相通，因此膜间隙的pH值与细胞质的相似。标志酶为腺苷酸激酶。 1.4基质（matrix） 为内膜和嵴包围的空间。除糖酵解在细胞质中进行外，其他的生物氧化过程都在线粒体中进行。催化三羧酸循环，脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类均位于基质中，其标志酶为苹果酸脱氢酶。
锌—空气电池 ●扣式锌空气电池市场：1990 世界101百万只 日本8—5百万 用量统计：助听器94% BB机4% 其它用2% 日本市场：助听器59% BB机41% ●752厂Zn—Air电池工艺 1 .C电极材料：青岛东风化工厂104型。 工艺：1）过120目 C ：AB=5 ：1混合 2）活化：活化剂：AgNO3、Fe(NO3)3、Cu(NO3)2.3H2O、NH4NO3.9H2O Fe(NO3)3根据所需电压决定用量。 3）烘干：在1000C经常搅动1—2H，降温至80—900C，烘干为止。 4）热分解：用玻璃布包好放入铁盒内，周围用C粉保护，逐渐升温到3800C（约3H），在3800C下保温2H，自然冷却至常温。 5）热化：低压聚乙烯（分子量148000—183300）+C粉+航空煤油，加热1300C，搅动至能拉糖丝 6）倒入瓷盘，快速冷却至不烫手为止，用手搓碎后用尼龙布包住，冷压，把煤油挤掉。 7）粉碎，过60目。 8）热压：170—1800C保压2分。 9）同样压力，冷压1.5分后脱摸,用铁板压住. 10) 用苯或甲苯浸泡4—5H. 11) 抽风至无苯味,再在低于800C下烘干,烘箱不关严. 2锌电极工艺;锌粉: 上海硫酸厂工业用锌粉. 制备工艺: 1) 汞齐化:在瓷缸中H2O+HgCl2(4%Hg计),溶解,加锌粉搅匀. 2) 加二级HCl 2Kg+H2O,液面高出锌粉快速搅匀,浸泡一晚. 3) 用自来水洗,再用蒸溜水洗至无Cl—为止(用AgNO3检查). 4) 用乙醇洗。 5）用600C抽风干燥2.5H, 得含Zn 80—90% Hg 3% Fe 0.002以下 6) 过60目 7) 成型: 加3%纤维素粉(上海出),再加3%CMC(IH8)混合搅匀,再过60目.每片锌极重31.6g, 压力120Kg/cm2(摸具垫纸,便于脱摸). 3电液KOH d=1.3—1.4 4指标S c=50 ╳90mm2, Wc=11g, δ=1.8—2.2mm2 双电极放电至1.1V, 3A 放20AH. 5总装: 尼龙冲压壳,环氧胶粘结 ●清华实验室锌空气电池工艺
目前,以燃料电池作为替代能源,正在成为汽车业界开发未来零污染汽车的主要技术方向。就在此时,一种既古老又年轻的锌空气燃料电池技术由于取得了突破性进展而异军突起,并悄然在美国开花,在上海结果。 美国博信(Pow-erzic电池公司日前在上海建立了研发中心及生产工厂,第一代商品化的锌空气动力燃料电池已经通过了上海市环保产品质量监督检验总站的检测,开始上市试销。 锌空气燃料电池的原理早在100多年前就已被发现,它的能量值比铅酸电池高出5~7倍。该项技术近50年来在国内也曾有过多层面的研发,但均未在产品化上取得实质性的突破。博信公司历时7年,耗资数千万美元,一举攻克了以往研发过程中所遇到的功率低、不稳定、不可靠等难题。据介绍,博信是目前世界上惟一一家能把锌空气动力燃料电池技术推进到最接近产品化的公司,已得到美国府的高度认可和支持,其技术已在美国申请了专利,并申请了包括中国在内的世界上126个国家的专利及优先权。 由于锌空气燃料电池具有安全、零污染、高能量、大功率、低成本及材料可再生等优点,因而被专家们认为是装备电动汽车等的理想动力电源。如果能普及使用锌空气燃料电池的话,可大大减少空气和噪声污染。因此,由美国能源部和中国科技部授权成立的“美中能源环境技术交流中心”已经把锌空气动力燃料电池作为向中国推荐的重点合作项目。 我国是锌储量居世界第一的国家,在氢氧燃料电池车的商业化面临价格昂贵、投资巨大、技术瓶颈一时难以逾越的时候,锌空气燃料电池的诞生,也许可为环保汽车的普及提供一条捷径。现在,由锌空气燃料电池驱动的电动自行车已经走上了上海街头,这款锌空气燃料电池车最大的特点是续驶里程长,可以达到200公里以上;另一个独特之处是它采用换电池来代替传统电动车充电的方式,每次换电池大约3分钟.
1. 锌空气电池的工作原理 锌空气电池以锌（Zn）为正极、氧为负极、氢氧化钾（KOH）为电解质。锌空气电池地化学反应与普通碱性电池类似，其基本工作原理为电池正极上的锌与电解液中的OH－发生电化学反应(负极反应)，释放出电子。同时GDE（气体扩散电极或空气负极）反应层中的催化剂与电解液及经由扩散作用进入电池的空气中的氧气相接触，吸收电子，发生电化学反应(正极反应)。但锌空气电池充电过程进行得十分缓慢，通常锌空气电池正极的锌板或锌粒，在放电过程中，被氧化成氧化锌而失效后，一般采用直接更换锌板或锌粒和电解质的办法，使锌空气电池完全更新。 2. 锌空气电池的构造 在单体电池中以锌为正极，氧为负极，采用外氧式设计，在锌空气电池两侧有两块高功率、长寿命的空气电极。成品的锌空气电池由一组单体电池串联而成，车载锌空气动力电池组还包括空气流通保障系统和电池组热管理系统两个子系统，以确保动力电池组能够长期、稳定地运转。空气流通保障系统，调节进入锌空气电池负极地空气量，当不使用电池时，可以自动切断空气。热管理系统保证锌空气电池组能够可靠地工作。用更换锌空气电池中的锌板或锌粒和电解质的"机械式"充电模式，既方便又快捷，只需3min即可完成"充电"全过程。更换下来的氧化锌在专门的工厂进行回收处理，实现锌的再生循环。 3. 锌空气电池的基本特性 ● 充电特性 锌空气电池的充电模式，打破了普通蓄电池的常规充电模式，采用机械式更换电池的锌板或锌粒的"充电"模式，整体更换锌空气电池的活性物质，将整个锌空气电池进行更换，电池不再需要花很长的时间来充电，更换一块20kWh的电池块只需要1分40秒。只要在公路沿线设置锌板或锌粒匣以及电解质器匣的机械式整体更换站，其效果如同现在内燃机汽车的加油站，直接"充电"，可以为用户提供很大的方便。 ● 放电特性 锌空气电池具有大电流持续放电的能力，能够满足EV快速加速和连续爬坡的要求。 ● 自放电率 锌空气电池的电化学反应过程中，要与空气中氧气发生作用，只要阻隔空气进入锌空气电池即可使锌空气电池的电化学反应无法进行，可以使锌长时期保持其活性。实际使用时锌空气电池的自放电率很低，接近于零，具有长期保持电能的能力。 4. 锌空气电池的特点
mitochondria) 1890: R.AItman 生命小体(bioblast) (Mitochondrion) 1897: Von Benda 1900 L.Michaelis ) 1913 Engelhardt ATP 1943-1950 Kennedy 1952-1953 Palade 1976：Hatefi 等纯化呼吸链四个独立的复1961-1980 Mitchell 1963年：Nass DNA Contents word
线粒体的形态结构线粒体的化学组成及酶的定位线粒体的功能 线粒体的半自主性线粒体的生物发生（自学） 第一节线粒体的形态结构一、光镜下线粒体形态、大小、数量及分布 （一）形态、大小 光镜下常见线粒体呈线状和颗粒状，也可呈环形、哑铃形、分枝状等，随细胞生理状况而变。 一般直径0.5?1.0阿，长1.5?3.0口。不同细胞线粒体大小变动很大，大鼠肝细胞线粒体长5眄胰腺外分泌细胞线粒体长10?20□，人成纤维细胞线粒体长40阿。 线粒体形态、大小因细胞种类和生理状况不同而异。 光镜下:线状、杆状、粒状 二）数量依细胞类型而异，动物细胞一般数百到数千个。 利什曼原虫:一个巨大的线粒体； 海胆卵母细胞：30多万个。 随细胞生理功能及生理状态变化 需能细胞：线粒体数目多，如哺乳动物心肌、小 肠、肝等内脏细胞； 编辑版word
()Outer membra ne 6-7 nm 1-3 nm 1KD ()inner membra ne 4.5 nm 76% （例如：H+、ATP、丙酮酸等）物质透过必须借助膜上 的载体或通透酶。 word
第一节线粒体DNA的结构和功能特征一、mtDNA的结构特征 mtDNA是惟一存在于人类细胞质中的DNA分子，独立于细胞核染色体外的基因组，具有自我复制、转录和编码功能。人mtDNA由16 569bp组成，双链闭合环状，其中外环DNA单链由于含G较多，C较少，使整个外环DNA分子量较大，称为重链（heavy chain）或H链；而内环DNA单链则C 含量高，G含量低，故分子量小，称为轻链（light chain）或L链。mtDNA的两条链都有编码功能，除与复制及转录有关的一小段D环区（displacement loop）无编码基因外，基因间无内含子序列；部分基因有重叠现象，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相重叠(图6-1)。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中的一个重要功能区域。mtDNA含有37个基因，其中两个rRNA基因（16SrRNA,12SrRNA），22个tRNA基因，13个蛋白质基因（包括1个细胞色素b基因，2个ATP酶亚单位的基因。 图6-1 人线粒体基因图谱 Figure 6-1 Map of the human mitochondrial genome Box 6.1 The limited autonomy of the mitochondrial genome Encoded byEncoded by nuclearMitochondrial genomegenome13 subunits Components of oxidative phosphorylation system >80 subunits7 subunits>41 subunitsNADH dehydrogenase Ⅰ．4subunits0 subunitsⅡSuccinate CoQ reductase 10 subunits1 subunitsCytochrome b-c1 complex Ⅲ 10 subunits3 subunitsⅣCytochrome c oxidase complex 14 subunits2 subunitsA TP synthase complex Ⅴ ~8024 Components of protein synthesis apparatus None22 tRNAs tRNA components None2 rRNAs rRNA components ~80Ribosomal proteins None All, e.g. mitochondrial Other mitochondrial proteins None and proteins enzymes
锌空气电池原理及应用 锌空气电池锌空气电池（zinc air battery），用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池。又称锌氧电池。分为中性和碱性两个体系的锌空气电池，分别用字母A和P表示，其后再用数字表示电池的型号。 锌空气电池的充电过程进行得十分缓慢，为解决这一问题，通常锌空气电池的负极锌板或锌粒，被氧化成氧化锌而失效后，一般采用直接更换锌板或锌粒和电解质的方法，使锌空气电池得到完全更新。放电时正、负极和总反应的化学方程式为：2Zn+O2+2H2O=2Zn（OH）2 锌空气电池原理及应用于取得了突破性进展而异军突起，并悄然在美国开花，在上海结果。美国博信（Pow-erzic电池公司日前在上海建立了研发中心及生产工厂，第一代商品化的锌空气动力燃料电池已经通过了上海市环保产品质量监督检验总站的检测，开始上市试销。 锌空气燃料电池的原理早在100多年前就已被发现，它的能量值比铅酸电池高出5~7倍。该项技术近50年来在国内也曾有过多层面的研发，但均未在产品化上取得实质性的突破。博信公司历时7年，耗资数千万美元，一举攻克了以往研发过程中所遇到的功率低、不稳定、不可靠等难题。据介绍，博信是目前世界上惟一一家能把锌空气动力燃料电池技术推进到最接近产品化的公司，已得到美国府的高度认可和支持，其技术已在美国申请了专利，并申请了包括中国在内的世界上126个国家的专利及优先权。 由于锌空气燃料电池具有安全、零污染、高能量、大功率、低成本及材料可再生等优点，因而被专家们认为是装备电动汽车等的理想动力电源。如果能普及使用锌空气燃料电池的话，可大大减少空气和噪声污染。因此，由美国能源部和中国科技部授权成立的美中能源环境技术交流中心已经把锌空气动力燃料电池作为向中国推荐的重点合作项目。 我国是锌储量居世界第一的国家，在氢氧燃料电池车的商业化面价格昂贵、投资巨大、技
线粒体的结构和功能 线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器，各种生命活动所需的能量大部分都是靠线粒体中合成的ATP提供的，因此有细胞的“动力工厂”之称。 线粒体主要由蛋白质和脂类组成，其中蛋白质占线粒体干重的一半以上。此外还有少量的DNA、RNA、辅酶等。线粒体含有许多种酶类，其中有的酶是线粒体某一结构特有的（标记酶），比如线粒体外膜的标记酶为单胺氧化酶，内膜为细胞色素氧化酶，膜间隙为腺苷酸激酶，线粒体基质的为苹果酸脱氢酶。 在大多数情况下，线粒体呈圆形、近似圆形、棒状或线状。 在电子显微镜下，线粒体为内外两层单位膜构成的封闭的囊状结构。可分为四个部分：外膜为一个单位膜，膜中蛋白质与脂类含量几乎均等。物质通透性较高。 内膜也是一个单位膜，膜蛋白质含量高，占整个膜的80%左右。内膜对物质有高度地选择通透性。部分内膜向线粒体腔内突出形成嵴。同时内膜内表面排列着一些颗粒状的结构，称为基粒。基粒包括三个部分：头部（F1因子，为水溶性蛋白质，具有ATP酶活性）、腹部（F0因子，由疏水性蛋白质组成）、柄部（位于F1与F0之间）。 膜间隙为内外膜之间围成的胜除。其内充满无定形物，主要是可溶性酶、反应底物以及辅助因子等。 基质由内膜封闭形成的空间，其中含有脂类、蛋白质、核糖体、RNA及DNA。 研究表明，内外膜的通透性差别很大。外膜容许电解物质、水、蔗糖和大至10 000道尔顿的分子自由透入。外膜上可能有20?～30 ? 的小孔，便于小分子的通过。内膜与外膜相反，离子各分子的通过要有特殊的载体帮助才能实现。 在线粒体内膜上存在的电子传递键，能将代谢脱下的电子最终传给氧并生成水，同时释放能量，这种电子传送链又称呼吸键。它的各组分多以分子复合物形式存在于线粒体内膜中。在线粒体内膜中，各组分按严格的排列顺序和方向（氧还电位由低到高），参与电子传递。 糖、脂肪、氨基酸的中间代谢产物在线粒体基质中经三羧酸循环进行最终氧化分解。在氧化分解过程中，产生NADH和FADH2两种高还原性的电子载体。在有氧条件下，经线粒体内膜上呼吸键的电子传递作用，将O2还原为H2O；同时利用电子传递过程中释放的能量将ADP合成ATP。 关于ATP形成，即氧化磷酸化作用的机制，目前，最为公认的是化学渗透假说。它认为，电子在线粒体内膜上传递过程中，释放的能量将质子从线粒体基质转移至膜间隙，在内膜两侧形成质子梯度。利用这一质子梯度，在ATP酶复合体参与下，驱动ADP磷酸化，合成ATP。催化NADH氧化的呼吸链中，每传递两个电子，可产生3个ATP分子；而催化琥珀酸氧化的呼吸链中，每传送两个电子，只产生两个ATP分子。 线粒体中的DNA分子通常与线粒体内膜结合存在，呈环状，和细菌DNA相似。已经证明，在线粒体中有DNA聚合酶，并且离体的线粒体在一定条件下有合成新DNA的能力。线粒体DNA也是按半保留方式进行复制的，其复制时间与核DNA不同，而与线粒体的分裂增殖有关。一般是在核DNA进行复制后，在核分裂前（G2）期，线粒体DNA进行复制，随后线粒体分裂。 在细胞进化过程中，最早的线粒体是如何形成的？这就是线粒体的起源问题。目前，有两种不同的假说，即内共生假说和分化假说。内共生假说认为线粒体是来源于细菌，是被原始的前真核生物吞噬的细菌。这种细菌与前真核生物共生，在长期的共生过程中通过演化变成了线粒体。另一种假说，即分化假说则认为线粒体在进化过程中的发生是由于质膜的内陷，再经过分化后形成的。
For personal use only in study and research; not for commercial use 锌-空气电池的化学反应原理 锌-空气电池剖面图 锌空气电池是一类结构特殊的品种。负极采用了锌合金。而正极材料，则是空气中的氧。在储存时一般保持密封，所以基本上没有自放电。 成糊状的锌粉在阴极端和起催化作用的碳在阳极。电池壳体上的孔可让空气中的氧进入腔体附着在阳极的碳上。同时，阴极的锌被氧化，这与小型银氧或汞氧电池的化学反映类似。 阳极―― 是起催化作用的碳从空气中吸收氧。 阴极――是锌粉和电解液的混合物，成糊状。 电解液―― 高浓度的氢氧化钾水溶液。 隔离层――用于隔离两级间固体粉粒的移动。 绝缘和密封衬垫―― 尼龙材料。 电池外表面―― 镍金属外壳，具有良好的防腐性的导体。 阴极：Zn + 2OH–→ZnO + H2O + 2e– 阳极：O2 + 2H2O + 4e–→4OH– 综合：2Zn + O2– + 2e–→2ZnO 通常这种反映产生的电压是1.4伏，但放电电流和放电深度可引起电压变化。空气必须能不间断地进入到阳极，在正极壳体上开有小孔以便氧气源源不断地进入才能是电池产生化学反映。 锌空电池保存的关键在封条，除非电池准备立刻使用，否则不能取下电池正极封条。模拟试验表明，在室温条件下，存放一年后电量下降到95％，存放两年后电量下降到90％，存放四年后电量仍有85％。撕下封条后，电池被激活并开始工作，在室温环境并不接负载时，根据不同的电池大小规格，3到12周后电池电量下降50%，超过20周电量下降到0-10％。因此锌空电池适用于在很少几周内耗用完电池的场合。如果一旦锌空电池的封条被撕下，空气就进入内部激活电化学反应，此时即使再贴上封条，电化学反应也会继续下去直到电量耗尽。 由于锌空电池内部含有高浓度的电解质（氢氧化钾，具有强碱性，强腐蚀性），一旦发生渗漏，将腐蚀电池附近部件，而且这种腐蚀可能是不可修复的，致命的。而且电池上有孔，电池在激活使用后存放时间又很短，所以锌空电池较易发生电池漏液。使用锌空电池的场合要及时更换耗尽的电池，经常检查电池状况，较长时间不用时取出电池。 它以金属锌为电池负极；以吸附的空气中的氧为电池的正极；以氢氧化钾水溶液为电解质。空气电极的制作采用了以发泡镍为基体的涂粉( 浆)技术；锌电极的制作则是添加粘结剂的糊膏技术。 其技术包括空气电极的制作与配方；锌电极的制作与配方；简单有效的密封技术；工业化生产所使用的生产设备与装备，其中包括用于制造每分钟50只AR-20型锌空电池生产线的全套单机制造及用于制作平板型锌空电池的单机。本电池的用途为： 1、圆筒型电池用于取代目前的锌锰电池； 2、平板型电池用于车辆等动力电源及移动型电源。
锌空气电池的类型及构成 空气电池是化学电池的一种。构造原理与干电池相似，所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧。例如有一种空气电池，以锌为阳极，以氢氧化钠为电解液，而阴极是多孔的活性炭，因此能吸附空气中的氧以代替一般干电池中的氧化剂（二氧化锰）。 根据电器调查空气电池可分为：锌空气电池、锂空气电池、铝空气电池。 今天电器先带大家来认识一下锌空气电池，在后续的报道中电器会继续带 来对锂空气电池、铝空气电池的报道。 锌空气电池： 锌空气电池用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池。又称锌氧电池。分为中性和碱性两个体系的锌空气电池，分别用字母A和P表示，其后再用数字表示电池的型号。 锌空气电池的构成： 糊状的锌粉在阳极端，起催化作用的碳在阴极。电池壳体上的孔可让空气中的氧进入腔体附着在阴极的碳上。同时，阳极的锌被氧化，这与小型银氧或汞氧电池的化学反应类似。 阴极——是起催化作用的碳从空气中吸收氧。 阳极——是锌粉和电解液的混合物，成糊状。 电解液——高浓度的氢氧化钾水溶液。 隔离层——用于隔离两级间固体粉粒的移动。 绝缘和密封衬垫——尼龙材料。 电池外表面——镍金属外壳，具有良好的防腐性的导体 锌空气电池化学方程式： 阳极：Zn + 2OH–→ZnO + H2O + 2e– 阴极：O2 + 2H2O + 4e–→4OH– 综合：2Zn + O2→2ZnO 通常这种反映产生的电压是1.4伏，但放电电流和放电深度可引起电压变化。空气必须能不间断地进入到阴极，在阴极壳体上开有小孔以便氧气源源不断地进入才能使电池产生化学反应。 锌空气电池类型： 锌空气电池主要有4种类型： ①中性锌空气电池:结构与锌锰圆筒形电池的类同，也采用氯化铵与氯化锌为电解质，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化锰，并在盖上或周围留有通气孔，在使用时打开。 ②纽扣式锌空气电池：结构与锌银扣式电池基本相同，但在正极外壳上留有小孔，使用时可打开。 ③低功率大荷电量的锌空气湿电池：将烧结或粘接式活性炭电极和板状锌电极组合成电极组浸入盛有氢氧化钠溶液的容器中。 ④高功率锌空气电池：一般是将薄片状粘结式活性炭电极装在电池外壁上，将锌粉电极装在电池中间，两者之间用吸液的隔膜隔离，上口装有注液塞。使用
2019年9月 第43卷第5期安徽大学学报(自然科学版)J o u r n a l o fA n h u i U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )S e p t e m b e r 2019V o l .43N o .5 d o i :10.3969/j .i s s n .1000-2162.2019.05.001收稿日期:2019-05-27基金项目:国家自然科学基金资助项目(11374013,51672001);安徽省杰出青年基金资助项目(1808085J 10);安徽省对外科技合作基金资助项目(1704e 1002209)作者简介:吴明在(1979-),男,安徽颍上人,安徽大学教授,博士生导师,博士,E -m a i l :w u m z @a h u .e d u .c n .锌空气电池中电催化剂与电池结构设计研究进展 吴明在,吴玉东,曹志钱,蒋童童,胡海波 (安徽大学物理与材料科学学院,安徽合肥230601 )摘 要:锌空气电池(Z A B s )的理论能量密度高达1086W h 四k g -1,具有原料丰富二环境友好二成本低及安全性高等优点.该文介绍锌空气电池的基本原理二关键问题二研究进展及面临的挑战,围绕锌空气电池的组成部 分详细讨论,主要内容包括空气阴极双功能电催化剂和电池结构设计.最后,以锌空气电池的应用为目标,展望其未来的应用前景.关键词:锌空气电池;氧还原反应;氧析出反应;电催化剂;电池结构 中图分类号:T Q 15 文献标志码:A 文章编号:1000-2162(2019)05-0001-10 P r o g r e s s o n t h e d e s i g n o f e l e c t r o c a t a l y s t s a n d b a t t e r y c o n f i g u r a t i o n f o r r e c h a r g e a b l e Z n -a i r b a t t e r i e s WU M i n g z a i ,WU Y u d o n g ,C A OZ h i q i a n ,J I A N GT o n g t o n g ,H U H a i b o (S c h o o l o f P h y s i c s a n dM a t e r i a l S c i e n c e ,A n h u i U n i v e r s i t y ,H e f e i 230601,C h i n a )A b s t r a c t :Z n -a i r b a t t e r i e s (Z A B s )h a v e a t h e o r e t i c a l e n e r g y d e n s i t y o f u p t o 1086W h 四k g -1,t h e a d v a n t a g e s o f a b u n d a n t r a w m a t e r i a l s ,f r i e n d l y e n v i r o n m e n t ,l o wc o s t a n dh i g h s a f e t y .T h e b a s i c p r i n c i p l e ,k e yp r o b l e m s ,r e s e a r c h p r o g r e s s a n d c h a l l e n g e s o f Z n -a i r b a t t e r y w e r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r .T h e c o m p o n e n t s o f t h e Z A B s w e r e d i s c u s s e d i n d e t a i l ,i n c l u d i n g t h e d e s i g n o f b i f u n c t i o n a l e l e c t r o c a t a l y s t o f t h e a i r e l e c t r o d e a n d t h e b a t t e r y s t r u c t u r e .F i n a l l y ,w i t h t h e a i mo f t h e a p p l i c a t i o n o f Z A B s ,w e a n a l y z e d t h e i r f u t u r e a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s .K e y w o r d s :Z n -a i r b a t t e r i e s ;o x y g e n r e d u c t i o n r e a c t i o n ;o x y g e n e v o l u t i o n r e a c t i o n ;e l e c t r o c a t a l y s t ;b a t t e r y s t r u c t u r e 随着传统化石能源的不断减少和环境问题的日益严重,绿色二可持续能源的开发受到越来越多的关注.科研人员已研制出一系列能源存储和转换器件,如锂离子电池二超级电容器二燃料电池二金属空气电 池等[1-3],其中金属空气电池具有低成本二高环保二安全性好二资源丰富二能量密度高等优势,有望成为清洁二持续的能源[4-6].金属空气电池的阳极材料通常为锌(Z n )二锂(L i )二铝(A l )等,其中锌储量丰富二成本低.锌空气电池(Z A B s )有高达1086W h 四k g -1的理论能量密度,大约为目前锂离子电池的5倍[7-8],电池以空气中的氧气作为正极电化学反应物质,金属锌作为负极电化学反应物质[9-10].空气阴极催化剂可加快氧还原反应(O R R )和氧析出反应(O E R ),且在维持O H 与O 2的浓度平衡二 电池可逆性方面起重
. 线粒体 （mitochondria） 线粒体的研究历史 1890: R.Altman（亚特曼）在动物细胞中首次发现线粒体,命名为生命小体(bioblast)。 1897: Von Benda 命名为线粒体(Mitochondrion) 1900：L.Michaelis（米凯利斯) 用詹姆斯绿B对线粒体进 行活体染色，发现线粒体存在大量的细胞色素氧 化酶系。 1913：Engelhardt（恩格尔哈特）证明细胞内ATP磷酸化与 细胞内氧消耗相偶联。 1943-1950：Kennedy等证明糖最终氧化场所在线粒体。 1952-1953：Palade（帕拉登）等用电镜观察线粒体的形 态结构。 1976： Hatefi等纯化呼吸链四个独立的复合体。 1961-1980：Mitchell（米切尔）氧化磷酸化的化学渗透 假说。 1963年：Nass首次发现线粒体存在DNA。 Contents 线粒体的形态结构 线粒体的化学组成及酶的定位 线粒体的功能 线粒体的半自主性 线粒体的生物发生（自学） 第一节线粒体的形态结构 一、光镜下线粒体形态、大小、数量及分布 （一）形态、大小 光镜下常见线粒体呈线状和颗粒状，也可呈环形、哑铃形、分枝状等，随细胞生理状况而变。 一般直径0.5～1.0μm，长1.5～3.0μm。不同细胞线粒体大小变动很大，大鼠肝细胞线粒体长5μm; 胰腺外分泌细胞线粒体长10～20μm，人成纤维细胞线粒体长40μm。
线粒体形态、大小因细胞种类和生理状况不同而异。光镜下:线状、杆状、粒状 二）数量 依细胞类型而异，动物细胞一般数百到数千个。 ..
.利什曼原虫:一个巨大的线粒体； 海胆卵母细胞：30多万个。 随细胞生理功能及生理状态变化 需能细胞：线粒体数目多，如哺乳动物心肌、小 肠、肝等内脏细胞； 飞翔鸟类胸肌细胞：线粒体数目比不飞翔鸟多； 运动员肌细胞：线粒体数目比不常运动人的多。 （三）分布 分布: 不均，细胞代谢旺盛的需能部位比较集中。 肌细胞: 线粒体沿肌原纤维规则排列； 精子细胞: 线粒体集中在鞭毛中区； 分泌细胞：线粒体聚集在分泌物合成的区域； 肾细胞：线粒体靠近微血管，呈平行或栅状列。 线粒体的分布多集中在细胞的需能部位，有利 于细胞需能部位的能量供应。 二、线粒体的亚微结构 (一) 外膜 Outer membrane 包围在线粒体外表面的一层单位膜，厚6-7nm，平整、光滑，封闭成囊。 外膜含运输蛋白（通道蛋白），形态上为排列 整齐的筒状小体，中央有孔，孔径1-3nm，允许分 子量1KD以内的物质自由通过，构成外膜的亲水通道。 (二) 内膜 inner membrane 结构特征： 高度特化的单位膜，厚4.5nm，膜上蛋白质占膜总重量 76%； 通透性小，具通透屏蔽作用，许多物质不能自由透过； （例如：H+ 、ATP、丙酮酸等）物质透过必须借助膜上 的载体或通透酶。 向内褶叠形成嵴，嵴的存在增大线粒体内膜的表面积； 两种类型的嵴： 板层状: 高等动物细胞线粒体嵴。 管状: 原生动物和低等动物细胞线粒体嵴。 (三) 外室（outer chamber） 也称膜间腔，外膜与内膜之间的腔隙,与嵴内 腔相通,宽约20nm，含多种酶、底物及辅助因子。 (四) 内室（inner chamber）