镁空气电池研究进展.

中学化学原电池实验的创新设计作者：***来源：《中学教学参考·理科版》2022年第05期[摘要]文章借助数字化传感器对高中化学必修1的原电池实验进行了创新性的改进，探究了将水果电池、锌铜苹果醋电池和镁空气电池三种电池运用于多种用电器（包括LED二极管、电子手表、风扇、玩具小车、手机等）中的情况，取得了很好的实验效果。

[關键词]原电池;用电器;实验改进;创新设计[中图分类号] G633.8 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2022）14-0076-03一、问题的提出在中学化学课程中，原电池实验具有十分重要的地位和作用，对于学生学习原电池的历史、掌握原电池原理、感受化学能转化为电能的过程有较大的帮助。

受篇幅的限制，化学教材内容的编排略为简洁，教材中仅仅用铜锌原电池（锌片和铜片连接电流表浸泡在稀硫酸溶液中）来证明“化学能可转化为电能”。

但这种简易的铜锌原电池连接用电器（小灯泡等）时难以得到明显的实验现象，在实际教学中，学生普遍感到证据不足，说服力不强，无法直观地感受化学能到电能的转化过程。

文献调研发现，水果电池、盐水伏打电池等演示实验一直存在电压小、电流不稳定、现象不明显等问题，导致相关的实验不易成功。

因此，创新设计中学化学课堂的原电池实验很有必要，也很有意义。

二、原电池实验的创新设计利用实验室和生活中常见的材料，笔者设计了三种可用于中学化学教学演示的原电池实验，即水果电池实验、铜锌苹果醋电池实验以及镁空气电池实验，并使用便携的数字化传感器，对比探究了不同原电池实验的优缺点并逐步加以改进，最终设计出的简易电池装置能够使生活中多种常见的用电器工作（包括LED二极管、电子手表、风扇、玩具小车、手机等），达到了很好的实验演示效果。

（一）传统的水果电池实验选用苹果、香蕉、橙子、柠檬等水果以及土豆，将它们均匀切成四份，每份相当于一个电池组;铜片和锌片作为极片，并在铜片和锌片上标注好分度值，以便做深度标记。

第14卷第6期2023年12月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.6Dec. 2023加强炼镁传热效率的研究进展郭军华1， 丁天然1， 李培艳1， 孙逸翔1， 刘洁1， 钟素娟1， 张廷安*2（1.郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室， 郑州 450000；2.东北大学冶金学院， 沈阳 110819）摘要：随着轻量化需要日益迫切，金属镁及其合金由于具有质量轻、比强度和比刚度高等特性，应用越来越广泛，镁行业的发展也愈发受人关注。

皮江法是国内炼镁的主要生产工艺，但是随着绿色低碳发展理念的推行，该炼镁工艺在生产过程中传热效率低、还原周期长、能耗高和排放大等缺点突显，一直制约着炼镁行业的发展。

经过多年的研究，学者们在提高镁冶炼传热效率，降低还原温度，缩短还原周期等方面取得一系列成果。

本文主要从还原剂、工艺条件、传热装置3个方面详细综述了提升炼镁传热效率的研究进展，并对未来炼镁技术发展提出了建议和思路，仅供参考。

关键词：镁冶炼；传热效率；还原剂；传热装置；优化工艺中图分类号：TF822 文献标志码：AResearch progress in strengthening the heat transfer efficiencyof magnesium smeltingGUO Junhua 1, DING Tianran 1, LI Peiyan 1, SUN Yixiang 1, LIU Jie 1, ZHONG Sujuan 1, ZHANG Ting ’an *2（1. State Key Laboratory of Advanced Brazing Filler Metals & Technology ， Zhengzhou Research Institute of Mechanical EngineeringCo.， Ltd.， Zhengzhou 450000， China ； 2. School of Metallurgy ， Northeastern University ， Shenyang 110819， China ）Abstract: With the increasing need for lightweight materials, magnesium and its alloys have been widely used because of their light quality, high specific strength and specific stiffness, and the development of the magnesium industry has attracted increasing attention. The Pidgeon process is the main production process of magnesium smelting in China. However, with the implementation of the green and low-carbon development concept, the process has many shortcomings, such as low heat transfer efficiency, long reduction cycle, high energy consumption and large emissions, which has been restricting the development of the magnesium smelting industry. After years of research, scholars have made a series of achievements in improving the heat transfer efficiency of magnesium smelting, reducing reduction temperature, shortening the reduction cycle, etc. In this paper, the research progress in improving the heat transfer efficiency of magnesium smelting was reviewed in detail from three aspects including reductant, process conditions and heat transfer device, and suggestions and ideas on the existing magnesium smelting technology were put forward for reference only.Keywords: magnesium smelting ； heat transfer efficiency ； reducing agent ； heat transfer device ； optimization process收稿日期：2022-11-15；修回日期：2022-12-24基金项目：国家自然科学基金辽宁联合基金资助项目（U1508217）通信作者：张廷安（1960—　），教授，主要从事有色金属冶炼、新工艺的开发、固废处理等方面的研究。

河南省百师联盟2023-2024学年高一1月联考语文试题一、现代文阅读（35分）（一）现代文阅读I（本题共5小题，17分）阅读下面的文字，完成1～5题。

材料一：距今100多万年前，人类学会了利用自然界中的火，从此开启了能源时代。

在经历过漫长的柴薪时代后，随着工业革命兴起，蒸汽机和内燃机的发明与应用，推动了生产力的高速发展，同时也带来了巨大的能源缺口。

所幸，当木材已无法满足人类需求时，煤和石油等高热值的化石燃料登上了历史舞台，并迎来了大爆发。

然而在短短200多年间，人类燃烧了数千亿吨煤炭、石油和天然气，按照目前的储采比，全球已探明的化石燃料仅够人类再使用百年左右，化石燃料大量燃烧所导致的气候危机更是迫在眉睫，留给人类完成能源转型的时间屈指可数。

在2021年联合国举行的能源高级别对话会议中，联合主席阿奇姆·施泰纳强调：2021年必须成为可持续能源转型的“历史性转折点”，为了实现2050年全球净零排放和《巴黎协定》的主要目标，世界各国必须大力发展可再生能源。

电是太阳能、风能、水能等可再生能源的重要形式，而电池作为储存电能的主要装置，已成为新能源时代最重要的器件之一。

然而，目前大规模使用的各种电池，都存在各自的短板，例如铅酸电池重量体积大、能量密度低、使用寿命短且含有对人体和环境都有害的重金属铅；锂离子电池，虽然在电子设备和新能源汽车上应用广泛，但也存在安全隐患，易燃易爆且成本相对较高。

金属空气电池是一种新型电池，是利用锌、镁、铝等常见金属与氧气、海水制成的，具有许多电池所不具备的优势。

由于性能卓越，金属空气电池有望成为大规模应用的未来绿色储能设备，多个国家都在积极推进这项研究。

首先，金属空气电池的蓄电量特别高，由于它消耗的是空气中的氧气，取之不尽用之不竭，理论上正极容量是无限的，再加上氧气不需要存储在电池内，使得金属空气电池的理论蓄电量比常用的锂电池大得多，理论电量是锂离子电池的6～10倍，实际蓄电量可达锂离子电池的3倍。

收稿日期:2010 03 30; 修订日期:2010 06 07基金项目:陕西理工学院校级项目,项目编号:SLGQD0745作者简介:侯军才(1980 ),河南漯河人,讲师.主要从事高性能电位镁阳极的制备工艺方面的研究.Email:teddy0719@今日铸造 综述 Today s Foundry Statem ent镁基牺牲阳极研究进展张秋美1,侯军才1,梁国军2(1.陕西理工学院材料科学与工程学院,陕西汉中723003;2.鹤壁市永丰金属制品厂,河南鹤壁458000)摘要:综述国内外镁基牺牲阳极的最新研究进展及应用,重点介绍了纯镁高电位镁阳极、M g M n 高电位镁阳极、分别添加Ca 、Sr 、Zn 元素新型高电位镁阳极、低电位镁牺牲阳极电化学性能和组织特点,分析了合金元素、杂质元素、熔铸工艺对镁基牺牲阳极电化学性能和组织的影响,指出镁阳极存在的问题和发展方向。

关键词:镁牺牲阳极;电流效率;开路电位;合金元素中图分类号:TG174.1;TG171 文献标识码:A 文章编号:1000 8365(2010)07 0938 04Current Status of Magnesium based Sacrificial AnodesZHANG Qiu mei 1,HOU Jun cai 1,LIANG Guo jun2(1.School of Material Science and Engineering,Shaanxi University of Science and Technology,Hanzhong 723003,C hina;2.Hebi Yongfeng Metal Product C o.,Ltd,Hebi 458000,China)Abstract:Th e cu rrent status of the stu dy and the application on the magnesium based sacrificial an odes and the ch aracteristics on the ch em ical com position ,the microstru cture an d the electrochemical properties of magnesium an odes were reviewed.Th e effects of Mn con tents on the electrochemical properties of the Mg Mn anodes and Ca 、Sr contents on the microstru ctu re and the electrochemical perform ance of th e Mg (Mn) X an odes and the effects of melting and casting process and extrusion process on the electrochemical perform ance of th e magnesium an d the working principle of th e low poten tial resistance magnesium anode were discu ssed.The existing problem s an d develop trends were pu t forward.Key words:Magnesium sacrificial anodes;Efficiency;Open potential;Alloy elem en ts采用牺牲阳极进行金属结构的腐蚀防护,具有不需要外加电源、不会干扰邻近金属设施、电流分散能力强、易于管理和维护等优点,在防腐工程中应用非常广泛[1,2]。

mof材料镁离子电池
MOF材料是金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks），是由金属离子与有机配体构成的晶态材料。

MOF材料具有高度的孔隙结构和表面积，因此在能源领域具有广泛的应用潜力。

镁离子电池是一种新型的电化学能量存储技术，使用镁离子作为电池的活性物质。

相比于传统的锂离子电池，镁离子电池具有更高的能量密度、更长的循环寿命和更安全的特性，因此被认为是下一代电池技术的候选者之一。

MOF材料在镁离子电池中可以用作正极材料、负极材料或电解质材料。

作为正极材料，MOF材料可以嵌入和释放镁离子，实现电池的充放电过程。

作为负极材料，MOF材料可以吸附和储存镁离子，提高电池的能量密度。

作为电解质材料，MOF材料可以提供离子传输通道，增强电池的导电性能。

然而，目前MOF材料在镁离子电池中的应用还面临一些挑战，如MOF材料的稳定性和导电性能需要进一步改进。

研究人员正在努力开发新型的MOF材料，并优化其结构和性能，以实现MOF材料在镁离子电池中的广泛应用。

金属-空气电池具备倍率性能好、能量密度大、低碳可持续等优点，是一种半储能半燃料式电池，被认为是新一代的储能与转化装置。

著名学者于1868年研制出世界第一个金属-空气电池，现如今，已发展出多种金属-空气电池。

由于大多数金属-空气电池的正极反应以氧气参与为主（此外还有二氧化碳、氮气等），充放电过程基于正极区发生的氧气还原（ORR）和氧气析出（OER）反应，本篇仅列举这类示例。

常见金属-空气电池（图源：王焕锋，《金属空气电池双功能正极催化剂的制备及电化学性能研究》）锂-空气电池锂-空气电池的研究最早可以追溯至1976年，首次提出。

电池负极为金属锂，正极为具有合理孔结构带有ORR催化活性的复合材料，隔膜为玻璃纤维或者PP膜，电解液一般为1M的LiTFSI溶解在TEGDME或者DMSO。

放电时，负极锂失去电子变为Li+，Li+跨越隔膜后迁移至正极。

而正极侧在催化剂的协助下，氧气获得外电路电子发生ORR反应产生中间体离子O2−，Li+与O2−结合成LiO2，之后经过进一步电化学还原或者化学还原生成最终放电产物Li2O2。

充电时，Li2O2发生氧化反应生成LiO2-x后进一步被分解为Li+和O2，Li+迁移回到负极并重新生成金属锂。

锂-空气电池原理图（图源：王晓雪，《高比能锂氧气/锂二氧化碳电池正极关键问题及新型策略研究》）在整个电池的反应过程中，氧气是真正的正极反应物。

而作为锂氧气电池重要组分的多孔正极，其功能是承载活性材料，提供氧气和锂离子之间电化学反应的“气-液-固”三相界面及在充放电过程中作为ORR/OER过程的催化剂。

铝-空气电池早在19世纪，金属铝就在电池材料中使用了。

1960年，在燃料电池中研究了铝阳极在空气电池系统中的理论，并对其可行性进行了探讨。

1962年，在实验中研究了金属铝-空气电池。

之后，经过不断的发展，在1979年，使用海水作为铝-空气电池的电解液并在电动汽车上进行应用。

1990年起，各领域都有了铝-空气电池的身影，如在化学电源、电动汽车、水下潜艇方面的应用等。

河南科技Henan Science and Technology科技资讯总第804期第10期2023年5月科技资讯超冷带电原子组成同类最大二维晶体科技日报2023年4月26日报道，奥地利科学家将105个带电钙原子冷却到极低温度，使其排列成二维晶体，得到了迄今最大的同类二维晶体，这一新晶体可用于研究量子材料或构建量子计算机。

相关研究于2023年4月28日刊发在《PRX 量子》杂志。

一些晶体会表现出有趣的量子行为，如不寻常的磁性或完美的导电性等，但很难通过实验了解每个原子如何实现这一点，也不可能在计算机上进行模拟。

因此，自20世纪90年代以来，研究人员一直在尝试将极冷的原子组装成模型晶体，以精确地操纵这些晶体并对其成像，从而研究晶体的有关理论。

在最新研究中，因斯布鲁克大学海茵茨•海勒兹团队使用激光和金属芯片，在一个由金属和玻璃制成的微型真空内，用105个带电的钙原子（离子）制造出了迄今最大的同类超冷晶体。

为使离子变得非常冷，海勒兹团队用激光照射离子，使其失去足够的能量，变得几乎和绝对零度一样冷。

此外，研究人员依靠芯片施加在离子上的电磁力，以及每个离子施加在相邻离子上的电磁场，将105个离子推入一个平坦的间隔均匀的煎饼形状的网格中，形成晶体形状。

海勒兹解释称，此前曾有研究团队制造出类似的二维晶体，但从未使用过超过20个离子，因为大量离子会由于彼此之间不受控制的相互作用或各种意外加热而四处乱窜，而他们使用激光和芯片将所有抖动限制在一个方向，然后用垂直于该方向的额外激光束撞击离子，以将离子限定于特定方向。

研究人员表示，新晶体不仅稳定，而且是二维的，很像现有的超薄量子材料，晶体内的每个离子也可用作量子计算中的量子比特。

（来源：科技日报）3D 打印制成迄今最具弹性新合金科技日报2023年4月24日报道，美国国家航空航天局和俄亥俄州立大学科学家携手，开发出一种3D 打印工艺，制造出了迄今最具弹性的新合金，其抗压能力是目前合金的600多倍。