话说铝燃料电池：铝是一种节能环保绿色金属

第2章《化学反应与能量》检测题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.核聚变是人类未来获取能源的理想方式之一。

人类从受控热核聚变反应中可得到无穷尽的清洁能源，相当于为自己制造了一个个小太阳。

下列关于能量转换的认识中不正确的是( )A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能2.下列各组实验中，过氧化氢分解最快的是( )A．答案A B．答案B C．答案C D．答案D3.某温度下，在密闭容器中浓度都为1.0 mol·L－1的两种气体X2和Y2，反应生成气体Z。

10min后，测得X2、Z的浓度分别为0.4 mol·L－1、0.6 mol·L－1。

该反应的化学方程式可能为( )A． X 2＋2Y22XY2 B． 3X2＋Y22X3YC． 2X 2＋Y22X2Y D． X2＋3Y22XY34.下列金属性质的比较中，能说明甲的金属性比乙强的是( )①甲与水反应比乙与水反应剧烈②单质甲能从乙的盐溶液中置换出单质乙③甲的最高价氧化物对应水化物的碱性比乙的最高价氧化物对应水化物的碱性强④以甲、乙金属为电极构成原电池，甲作负极A．①④B．③④C．①②③④D．①②③5.据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2O===2H2↑＋O2↑。

下列说法正确的是( )A．水的分解反应是放热反应 B．此反应是把化学能转化为热能而储存起来C．使用氢气作燃料有助于控制温室效应 D．在这一反应中，热能转化为化学能6.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。

某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( ) A． Li作正极，电极反应为Li－e－===Li＋B． Li作负极，电极反应为Li－e－===Li＋C．该电池可以选用硫酸为电解质D．该电池使用一段时间后可以补充蒸馏水来补偿散失的水分7.下列过程中化学反应速率的加快对人类有益的是( )A．金属的腐蚀 B．食物的腐败 C．塑料的老化 D．氨的合成8.Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。

第51卷㊀第5期2021年㊀㊀10月电㊀㊀㊀池BATTERY㊀BIMONTHLYVol.51,No.5Oct.,2021作者简介:张思雨(1996-),女,山西人,北京化工大学机电工程学院硕士生,研究方向:铝空气电池废电解液的处理;周俊波(1960-),男,河北人,北京化工大学机电工程学院教授,研究方向:废水废气处理;陈良超(1989-),男,河南人,北京化工大学信息科学与工程学院博士后,博士,研究方向:工业大数据,通信作者;郭㊀睿(1989-),男,河北人,北京天玮立新能源科技有限公司副总经理,研究方向:铝空气电池研发及应用㊂㊀㊀DOI:10.19535/j.1001-1579.2021.05.023铝空气电池研究和应用趋势综述张思雨1,周俊波1,陈良超2∗,郭㊀睿3(1.北京化工大学机电工程学院,北京㊀100029;㊀2.北京化工大学信息科学与技术学院,北京㊀100029;㊀ 3.北京天玮立新能源科技有限公司,北京㊀100022)摘要:对铝空气电池的技术研究情况及应用进行总结㊂总结典型铝空气电池结构原理和特点,梳理阴极㊁阳极和电解液等3个方面的研究进展㊂聚焦于铝空气电池的应用研究,重点阐述在水下电源㊁电动汽车㊁供电站和通信基站等领域的应用现状及优势㊂分析总结铝空气电池未能实现大规模应用的原因为关键性技术未突破和铝用电成本高;展望铝空气电池在车载移动充电桩和充电宝领域应用的趋势,提出浆液回收制备增值产品以形成循环产业链的模式㊂关键词:铝空气电池;㊀阴极;㊀阳极;㊀电解质;㊀应用研究;㊀废液回收中图分类号:TM911.41㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1579(2021)05-0526-04Review on research and application trends of aluminum-air batteryZHANG Si-yu 1,ZHOU Jun-bo 1,CHEN Liang-chao 2∗,GUO Rui 3(1.College of Mechanical and Electrical Engineering ,Beijing University of Chemical Technology ,Beijing 100029,China ;2.College of Information Science and Technology ,Beijing University of Chemical Technology ,Beijing 100029,China ;3.Beijing Tianweili New Energy Technology Co .,Ltd .,Beijing 100022,China )Abstract :The technology research and application of aluminum-air battery were summarized.By summarizing the structureprinciple and characteristics of typical aluminum-air battery,the latest research progress in anode,cathode and electrolyte was sorted out.The application research of aluminum-air battery was focused,its application status and advantages in underwater power supply,electric vehicle,power supply station and communication base station were expounded.The technical and commercial reasons for its failure to achieve large-scale application were the lack of breakthroughs in key technologies and the high cost of aluminum electricitywere analyzed and summarized,the trend of application of aluminum-air battery in vehicle mobile charging pile and power bank wasprospected,a mode of slurry recovery and produce of value-added products to form a circular industrial chain were proposed.Key words :aluminum-air battery;㊀cathode;㊀anode;㊀electrolyte;㊀applied research;㊀waste liquid recovery㊀㊀铝空气电池主要由铝阳极㊁电解液和空气电极等3部分构成,在运行过程中不产生有毒有害物质,且铝资源丰富㊂此外,铝空气电池还具有比能量高㊁质量轻㊁噪音低㊁适应性强和性能稳定等优点,但也存在比功率较低,易引起电压滞后,不能反复充放电等不足[1]㊂当前科研人员在铝空气电池的性能和结构方面已经取得了一定的研究成果,提高了铝空气电池的性能[2]㊂为实现铝空气电池的商业化,需要探索新的模式,将铝空气电池的研发与应用相结合,突破用电成本因素的局限㊂本文作者总结了典型铝空气电池的结构原理和特点,综述铝空气电池在铝阳极㊁空气电极和电解液等3个方面的研究进展,阐述其在水下电源㊁电动汽车㊁供电站和通信基站等领域的应用现状及优势,对铝空气电池未能实现产业化应用的技术和商业原因进行分析,展望铝空气电池在车载移动充电桩和充电宝领域的应用趋势,提出浆液回收制备增值产品新模式,为实现市场化应用提供思路㊂㊀第5期㊀张思雨,等:铝空气电池研究和应用趋势综述1㊀铝空气电池的研究现状1.1㊀阳极材料的研究纯铝在水性电解液中用作阳极时,会迅速腐蚀并发生剧烈的反应,生成氢气[3]㊂为了克服纯铝的局限性,提高阳极的电化学效率,可以在负极中加入其他金属元素,改善其电化学性能㊂合金元素种类及在电池中所起的作用列于表1㊂另一种提高铝空气电池性能的技术手段是热处理㊂该工艺通过对电池铝合金进行加工,改变微观组织结构,改善铝合金的电化学性能[7]㊂有研究发现,46Cu-25Ni-19Fe-10 Al-La合金采用热处理工艺,在900ħ下热处理24h,然后进行水淬处理,再进行均匀化处理,20A电解还原铝,杂质含量低于0.8%,可降低合金阳极的腐蚀反应[8]㊂表1㊀铝阳极合金化添加元素的作用Table1㊀Functions of added elements in aluminum anode alloying 元素种类作用Sn㊁Ga㊁Mg㊁Pb㊁Bi㊁Zn㊁Hg㊁In破坏铝合金阳极致密的钝化膜[4-5] Sn㊁Mn㊁In缓解铝板自身杂质引起的腐蚀Zn㊁Mg㊁Ce改善阳极组织结构[6]金属氧化物抑制其他合金元素在Al基体中的沉积和自腐蚀1.2㊀空气电极的研究铝空气电池的空气电极需要考虑氧化反应缓慢㊁空气电极注水㊁碳酸盐沉淀和电解液干燥等问题,其中氧还原反应的缓慢效率是铝空气电池应用的主要障碍之一[9]㊂探索合适的电催化剂是提高反应效率㊁降低过电位的关键㊂当前空气电极常用的催化剂及特点和研究成果见表2㊂表2㊀常用催化剂的特点和研究成果㊀Table2㊀Characteristics of common catalysts and research achievements 催化剂名称特点研究成果贵金属及合金催化活性高且性能稳定,资源短缺难获取,价格较高,应用领域受限常用的是Pt㊁Pd㊁Au和Ag[10]㊂Pt金属合金的催化活性远高于纯Pt纳米粒子,可归因于压应变和电子配体效应[11],可利用合金的组成㊁尺寸和结构优化催化活性[12]碳基催化剂成本相对较低,可以多种结构形式存在采用等离子体处理和氮掺杂两种方法的制备双功能氮掺杂石墨烯和Co9S8/石墨烯催化剂,性能与工业Pt/C催化剂相当[13];Co-N/CNs-800催化剂可提高氧还原反应效率,改善析氢腐蚀,且催化效率高,寿命长[14]钙钛矿型氧化物贵金属低成本替代物使用LaMnO3和LaNiO3组成的复合电极,在碱性电解液中的双功能活性较好,两者结合具有良好的协同作用[15];将SiO2模板合成的3D多孔钙钛矿,具有良好的化学性能[16]过渡金属氧化物原料丰富㊁成本低廉㊁环境友好,应用广泛用Ar等离子体方法研制的MnO2催化剂,氧空位和边缘丰富,制备的铝空气电池电化学性能良好[17];Co3O4纳米片/石墨烯复合电催化剂在碱性介质中的活性和稳定性优于现有的Pt/C催化剂[18]1.3㊀电解液的研究铝空气电池的中性盐溶液一般以NaCl作为电解质㊂这种溶液可抑制阳极的腐蚀反应,但存在导电性差㊁电压滞后的缺点,容易在电极表面生成氢氧化铝[Al(OH)3]胶体,降低输出功率,因此适用于低功率放电装置;碱性溶液与之相反,可增大铝空气电池的电导率,但会加剧阳极的析氢反应㊂近年来,混合型电解质的研发也取得了进展㊂S.A.Wu等[19]研发的碱性铝空气电池使用低成本混合型高浓度醋酸钾氢氧化钾电解质(HCPA-KOH),可抑制阳极的自腐蚀㊂铝空气电池电解液的研究重点在于添加缓蚀剂,目的是提高氧还原反应速率,改善电化学性能㊂铝空气电池的添加剂主要分为有机㊁无机和复合缓蚀剂3种㊂无机添加剂中的锡酸钠㊁In3+㊁K2MnO4㊁Zn2+和卤素离子等效果良好[20]㊂有机添加剂中,表面活性剂㊁植物提取物㊁酚类和醇等,可以提高电导率[21],如将壬基酚-9添加到4.0mol/L NaOH溶液中,可延缓铝空气电池的氢气析出和铝腐蚀速率[22]㊂碱性电解液中的羧甲基纤维素和氧化锌,有助于提高铝空气电池中AA5052铝合金的放电性能[23];由有机和无机添加剂组合而成的复合缓蚀剂,具有协同作用[24]㊂2㊀铝空气电池的应用现状和瓶颈2.1㊀铝空气电池的应用现状随着技术的发展,铝空气电池的应用领域逐渐扩大,并已在一些设施中得到应用,人们开始探索更好的应用领域和应用模式㊂铝空气电池的应用现状及趋势见图1㊂图1㊀铝空气电池应用现状及趋势Fig.1㊀Application status and trend of aluminum-air battery目前,铝空气电池已在水下电源㊁电动汽车㊁供电站和通信基站等领域得到了应用,应用实例及优点列于表3㊂2.2㊀铝空气电池应用发展瓶颈铝空气电池未能产业化的主要原因有:①还存在一些关键性技术难题未攻克㊂铝阳极在电解质中发生析氢反应,会加速铝的溶解,同时,在阳极和阴极积聚的Al2O3和Al(OH)3等副产物会阻止铝产生能量,使电导率降低,引起电压滞后㊂研究时,存在既要考虑减少铝阳极的腐蚀现象,又不能降低铝电子转移效率的难点[30]㊂725电㊀㊀㊀㊀池BATTERY㊀BIMONTHLY㊀第51卷表3㊀铝空气电池的应用领域及应用优势㊀Table3㊀Application fields and advantages of aluminum-air battery 应用领域应用设施应用实例应用优势水下电源舰艇㊁水下自主巡航器㊁监视器㊁远距鱼雷㊁潜水设施等挪威海军研制了以铝空气电池为动力的水下自主巡航器[25];Altek公司开展了以铝空气电池作为动力的不依赖空气动力推进装置(AIP)潜艇试验[26]以海水为电解质,不会造成海水污染;增加一次性水下航行里程电动汽车铝空气电池纯电动汽车㊁冷链物流车X.Zhang等[27]研发了用于纯电动汽车的铝空气电池,最大功率75kW,质量489kg,一次可以行驶1600km;云南创能斐源金属燃料电池有限公司将铝空气电池应用于冷链物流车[28]质量轻,减少车身质量,减少消耗,经济环保;可通过更换铝电极,快速进行机械充电供电站㊁通信基站小型铝空气电站㊁通信基站备用电源云南创能斐源公司将铝空气电池备用电源与原有的电池组共同构成基站备用电源系统[28];烯铝公司开发出3kW功率输出的铝燃料电源系统,可应用于通信基站领域[29]与传统通信基站用电池相比,体积小㊁质量轻㊁使用寿命长;噪音小,不扰民㊀㊀②用电成本较高㊂铝阳极通常用高纯铝或添加合金元素的高纯铝,而99.9%的精炼铝需要通过铝土矿制成氧化铝,再由电解氧化铝制备,成本为2.33美元/kg[31],有研究表明,1kg铝可发电4kW㊃h[32],因此铝空气电池发电成本中,仅铝的成本就达0.5825美元/kW㊃h㊂与我国2018年用电成本0.78元/kW㊃h相比,铝空气电池用电成本高,推广困难㊂3㊀铝空气电池应用发展的趋势近年来,为使铝空气电池在市场上广泛投入使用,科研人员一方面关注研究该电池的应用方向,以加快投入市场的进程;另一方面,开始探索反应浆液的回收利用,通过制备成高附加值产品,提高废电解液利用率,使铝电及后端产品形成循环产业,获得利润,从而实现商业化㊂3.1㊀车载移动充电桩和充电宝由于新能源电动汽车的普及和使用量日益增多,传统的固定式充电桩满足不了电动汽车日常的充电需求,移动充电装置因具有可移动的便捷性以及充电速度快的高效性,已在部分地区得到应用[33]㊂目前,市面上的移动充电装置主要是锂离子电池,存在安全性低㊁成本高和质量大等缺点㊂将铝空气电池应用于移动车载充电桩,有以下效果:①铝空气电池质量轻㊁安全性高;②不依赖电网,可缓解电网高峰期的用电压力;③将充电桩安装在车内,可增加电动汽车续驶里程,且充电便捷㊂由此可见,铝空气电池在移动车载充电桩领域,具有很好的应用前景㊂铝空气电池因具有安全性高和便携等特点,可应用到充电宝领域㊂当前充电宝使用的电芯主要有聚合物锂离子电池和18650型电池两种㊂云南冶金集团研制的铝空气充电宝,具有质量轻㊁寿命长和安全性高等优点,而且不需要给充电宝充电,当电量用尽之后,可通过更换电解液或铝板来恢复充电能力,有望成为铝空气电池应用的一个方向[34]㊂3.2㊀浆液回收增值模式铝空气电池在停止工作后,形成的废弃电解液中含有大量NaAlO2和Al(OH)3㊂可将废电解液进行回收,再造金属铝,或回收电解液制备高附加值超细氧化铝粉㊁精密抛光粉等产品,实现能量及原料的闭路循环,降低用电成本,以推动铝空气电池商业化,形成 铝-电-材 的完整产业链㊂当前,已有研究者通过提纯废电解液中的物质,回收制成超细氢氧化铝㊁高纯氧化铝等高附加值产品,提高资源利用率㊂施辉献等[35]以铝空气电池的反应浆液为原料生产超细氢氧化铝,产品的粒径分布范围窄,阻燃性能优良,达到ATH-1一等品的要求㊂施辉献等[36]采用晶种控制沉淀法,以铝空气电池发电产物的主要成分铝酸钠为原料制备高纯氧化铝,产品的纯度在99.99%以上,证明了反应浆液制备增值产品的可行性㊂非常新能源科技有限公司利用电化学方法,将废电解液制成了高附加值的纳米级氧化铝[37]㊂虽然冶炼精炼铝耗能高,造成铝用电成本高,但用于铝空气电池进行发电,再将得到的反应浆液回收,可制备增值产品㊂采用循环增值模式,可平衡前端铝的高用电成本,是推动铝空气电池商业化发展的一种可行模式㊂4㊀结论铝空气电池作为一种清洁电池,具有比能量高㊁适应性强㊁安全性高㊁质量轻等优点㊂由于纯铝易发生腐蚀和钝化,导致铝空气电池的电化学效率不高,为此科研人员通过研究阳极材料合金化和热处理工艺㊁空气电极催化剂㊁电解液中添加缓蚀剂,提高了铝空气电池的电化学性能,并且已在水下电源㊁备用电源等领域得到应用㊂车载移动充电桩和充电宝等领域,成为铝空气电池应用的趋势,具有广阔的应用前景㊂铝空气电池未能实现规模化的商品应用,除了存在一些技术难题和用电成本高外,还因为存在后端精细化工处理问题㊂对浆液回收模式的不断研究和深入,将促进铝空气电池浆液回收利用产业逐渐成熟,有望降低用电成本,从而带动铝空气电池的发展,逐步实现产业化应用㊂参考文献:[1]㊀沈虹宁,方奕栋,胡天恩,等.低温下电解液浓度对铝-空气电池的影响[J].电池,2019,49(6):470-472.[2]㊀柯浪,胡广来,田程,等.大功率铝-空气电池系统结构设计[J].电池,2018,48(4):253-256.[3]㊀LAMECHE-DJEGHABA S,BENCHETTARA A,KELLOU F,et al.Electrochemical behaviour of pure aluminium and Al-5%Zn alloy in 3%NaCl solution[J].Arab J Sci Eng,2014,39(1):113-122.[4]㊀SRINIVAS M,ADAPAKA S K,NEELAKANTAN 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一、选择题1．化学与生产、生活、科技等密切相关，下列说法错误的是A ．开发利用太阳能、风能和氢能等新能源代替化石能源，利于实现低碳经济B ．利用膜材料将含油污水中的油水分离，发生的是化学变化C ．研究人员在分子水平上了解新型冠状病毒的病理，研制抗毒疫苗D ．屠呦呦从青蒿中提取青蒿素对治疗疟疾有特效2．下列说法正确的是A ．风力发电机所利用的风能是二次能源B ．石油催化重整是获得芳香烃的主要途径C ．煤的干馏是煤在敞开体系中加强热后发生复杂变化的过程D ．植物的细胞壁棉花、木材中均存在大量的淀粉3．“绿色化学”提倡，设计制备物质的方案时，要从经济、环保和技术等方面考虑，以下由铜制取硝酸铜的四种方案中，比较符合“绿色化学”概念且可行的方案是A ．Cu → Cu(NO 3)2B ．Cu → CuO →Cu(NO 3)2C ．Cu → CuCl 2 →Cu(NO 3)2D ．Cu → CuSO 4 →Cu(NO 3)24．利用海水提取溴和镁的过程如图，下列说法不正确的是A ．工业上常利用电解熔融MgCl 2冶炼金属镁B ．工业溴中含少量Cl 2，可用NaOH 溶液除去C ．富集溴元素过程中，空气吹出法利用了溴易挥发的性质D ．若提取1mol 工业溴，至少需要标准状况下44.8 L 的Cl 25．海水是重要的资源，可以制备一系列物质．下列说法错误的是A ．步骤②中，应先通3NH ，再通2COB ．步骤③中可将22MgCl 6H O 晶体在HCl 气流中加热脱水C ．除去粗盐中2-4SO 、+2Ca 、+2Mg 等杂质，加入试剂及相关操作顺序可以是：NaOH 溶液2BaCl →溶液23Na CO →溶液→过滤→盐酸D．步骤④、⑤、⑥反应中，溴元素均被氧化6．著名的Vanviel反应为：12H2S+6CO2hυ光合硫细菌C6H12O6+6H2O+12S↓，下列说法错误的（）A．该反应将光能转变为化学能B．该反应原理应用于废气处理，有利于环境保护和资源再利用C．每生成1molC6H12O6转移24×6.02×1023个电子D．H2S、CO2均属于弱电解质7．化学与生活密切相关，下列说法中正确的是（）A．瘦肉精可提高生猪的瘦肉量，我们应向养猪厂家大力推广B．推广使用一次性塑料袋和纸巾有利于节约资源C．化学家无法合成自然界中并不存在的新物质与新材料D．银器久置后表面变暗，是因为发生了化学反应8．铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，如图所示：下列说法错误的是()A．反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨B．反应②、③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向A12(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液D．工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度9．从海带中提取I2的实验流程如图所示，下列说法正确的是A．操作①用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗B．操作②用到的玻璃仪器有长颈漏斗、烧杯C．操作③用到的玻璃仪器有烧杯、酒精灯、温度计、漏斗D．将操作②中的苯换为酒精可以达到同样的效果10．海藻中含有丰富的、化合态的碘元素。

高一下学期化学(必修二)《第八章 化学与可持续发展》单元测试卷及答案一、单选题1．节能减排是我国政府工作地重点之一，节约能源与开发新能源是当务之急。

下列方案中，你认为不合理的是A ．提升电解水法提供氢能的技术B ．开发将生物质转变成热值较高的可燃气体的技术C ．研制以甲醇为燃料的汽车D ．开发太阳能路灯代替传统路灯2．下列说法不正确的是A ．石油裂解的目的是提高汽油等轻质油的产量和质量B ．可用新制氢氧化铜检验糖尿病人尿糖的含量C ．蛋白质溶液可以通过盐析或者渗析来进行提纯D ．油脂是热值最高的营养物质，是生物体内储存能量的重要物质3．现代生活需要人们有一定的科学素养，下列有关化学的科学常识说法正确的是A ．碳酸钠俗名小苏打，可用作糕点膨松剂B ．食物腐败、Fe(OH)3胶体的制备都与氧化还原反应有关C ．为防止馅饼等富脂食品氧化变质，常在包装袋中放入生石灰D ．榨苹果汁时加入维生素C ，可减缓其在空气中发生颜色变化4．下列有关能源的叙述正确的是A ．化石能源包括煤、石油、核能等B ．氢能是可再生的清洁能源C ．化石燃料不是我国的主要能源D ．电能是一次能源5．下列有关化学反应的叙述中正确的是A ．电解氯化钠溶液可得到金属钠B ．光照氯气和氢气的混合物生产盐酸C ．2SO 与过量氨水反应生成423(NH )SOD ．室温下Na 与空气中2O 反应制取22Na O6．PM2.5是指大气中直径接近于2.5×10-6 m 的颗粒物，是导致雾霾的主要元凶。

下列有关PM2.5说法不正确的是A ．PM2.5表面积大能吸附大量的有毒、有害物质B ．PM2.5在空气中所形成的分散系是气溶胶C ．实施绿化工程可以有效地防治PM2.5污染D ．消除或降低机动车尾气污染可减少PM2.5污染7．随着高科技的发展，新型产品不断涌现，在2010年两会初次亮相的用碳酸钙制取的“石头纸”就是其中之一。

下列关于“石头纸”的叙述中正确的是( )①它不溶于水、可反复使用①原材料为矿物质，密度大于普通纸①该产品原料为植物纤维，密度比普通纸小①生产工艺不使用强酸、强碱①该产品韧性大、防潮、可降解，是良好的环保产品A ．①①①①①B ．①①①①C ．①①①D ．①①①①8．黑火药是我国古代四大发明之一，爆炸时反应为32222KNO +S+3C=K S+N +3CO ↑↑。

金属空气电池金属空气电池(MAB)是一类特殊的燃料电池,也是新一代绿色二次电池的代表之一,具有成本低、无毒、无污染、比功率高、比能量高等优点,既有丰富的资源,还能再生利用,而且比氢燃料电池结构简单,是很有发展和应用前景的新能源.介绍了金属空气电池的工作原理、结构和特点,以及目前各个重点研究电池的关键技术和工作进展,讨论了金属空气电池技术的发展和应用前景.金属空气电池种类随着科学技术的发展，金属空气电池已经发展出许多种类。

常见的有铝空气电池，锂空气电池，锌空气电池，铁空气电池等。

下面重点讲一下锌空气电池和锂空气电池。

锌空气电池锌空气电池（ zinc air battery），用活性碳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。

锌空气电池都充电过程进行得十分缓慢，为解决这一问题，通常锌空气电池锌空气电池的正极锌板或锌粒，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：化学方程式负极：Zn+2OHˉ=ZnO+H2O+2eˉ正极：0.5O2+H2O+2eˉ=2OHˉ总反应：Zn+0.5O2=ZnO谢在锌锰电池中用含铂的多孔性炭电极代替二氧化锰炭包，开发了锌空气干电池的技术。

电池类型主要有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，也采用氯锌空气电池[1]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（见图）；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。

铝空气电池研究进展阙奕鹏;齐敏杰;史鹏飞【摘要】金属空气电池以活泼的轻质金属为负极,配合燃料电池中的空气电极为正极,所以也被称为金属半燃料电池.铝是地球上已知储量最多的金属元素,且具有非常高的能量密度,因此铝空气电池自发现以来就受到了广泛的关注.本文主要从铝电极、空气电极和电解液三个方面出发,对铝空气电池研究进展进行归纳介绍,并对铝空气电池的应用前景进行展望.【期刊名称】《电池工业》【年(卷),期】2019(023)003【总页数】4页(P147-150)【关键词】铝空气电池;铝电极;空气电极;催化剂;氧还原反应【作者】阙奕鹏;齐敏杰;史鹏飞【作者单位】超威电源有限公司,浙江长兴 313100;超威电源有限公司,浙江长兴313100;哈尔滨工业大学化工学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TM911.41铝空气电池是以空气中的氧气为阴极活性物质，金属铝为阳极活性物质，与无机电解质组成的一种新型电池，其理论比能量高达8 135 Wh/kg，实际比能量可达900 Wh/kg[1]；其还具有容量大、寿命长、使用安全和环境友好等优点；因此自其诞生以来就受到了研究人员的广泛关注，被称为“面向21世纪的绿色能源”。

本文将从铝空气电池的工作原理出发，分别从铝电极、空气电极、电解液等方面论述国内外的最新研究进展，最后对铝空气电池的应用前景进行总结和展望。

1 铝空气电池的工作原理简介电池放电时，金属铝阳极发生氧化反应生成Al(OH)3，氧气在空气电极上发生阴极还原反应生成OH-，在此过程中金属铝中储存的化学能大量的转化成电能并提供给外电路，其具体的反应过程方程式如下[2]：负极：Al+3OH--3e-→Al(OH)3(1)正极：O2+2H2O+4e-→4OH-(2)电池总反应：4Al+3O2+6H2O→4Al(OH)3(3)图1 铝空气电池工作原理示意图[2]Fig.1 Schematic of the aluminum-air battery通过以上反应方程式可以看出，铝空气电池在放电过程中不会产生任何有毒性的物质，是一种清洁的能源系统[3]。

项目综述项目名称：研发铝-空气金属燃料电池建设项目★★投资规模：总投资7624万元。

其中：征用土地投入240万元，建筑费用2264万元，设备购置费4096万元，安装费1024万元。

★销售能力视研发品种在1.5-2.6亿元之间浮动。

★本项目占地面积20亩，总建筑面积9057平方米，建设周期≦24个月，建设内容包括生产区、生产辅助区、办公生活区及公用工程区等，购置设备64台套。

一、建设单位及投资方概况六和群实业控股集团属性为股份制。

主要开发建设项目是围绕新科技设备产业、新能源产业〔品〕研发与制造；从事的开发或是研发的项目：铸旋汽车轮毂制造、氢氧节能净化装置、空气燃料电池和高速公路防雾系统为核心项目。

公司是以高新研发为宗旨，以节能减排为目标。

公司拥有专业从事研发设计、制造及销售的经营团队，从事空气燃料电池研发近5年，对空气燃料电池在制造、加工及生产工艺等方面有着丰富的技术与经验．第一章总论一、编制依据报告的编制依据是国家公布的有关法律、法令、法规和政策和定额标准。

编制的依据主要有：1、《国家发展改革委关于修改<产业结构调整指导目录〔2013年修订本〕>有关条款的决定》；2、《建设项目可行性研究报告指南》；3、《国民经济和社会发展第十二个五年发展规划》；4、《中华人民共和国城乡规划法》5、《中华人民共和国环境保护法》〔2012年〕；6、《中华人民共和国固体废弃物污染防治法》〔2013年〕；7、《中华人民共和国消防法》〔2009年〕；8、国家计委发布的《建设项目经济评价方法与参数》〔第三版〕及现行财税制度；9、国家现行的有关法律、法规、标准、标准、规定及政策；10、有关建设条件、环境、产品需求和工艺技术等方面的资料；二、报告的主要内容本着“经济合理，技术可行、满足规划要求”的原则，以当前需求及发展预测、资金筹措能力等为基础，对项目建设的必要性以及项目方案的规模、项目市场、技术经济等方面进行研究分析，根据国家有关规定确定合理的建设规模和投资规模。