碱性锌空气电池的研究进展

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2024年锌空燃料电池市场规模分析

2024年锌空燃料电池市场规模分析

2024年锌空燃料电池市场规模分析引言锌空燃料电池是一种利用锌与空气反应产生电能的新型电池技术。

它被广泛应用于便携式电子设备、电动车辆和储能系统等领域。

本文将对锌空燃料电池市场规模进行深入分析,探讨其潜力和前景。

市场规模根据市场研究公司的数据,锌空燃料电池市场规模正在迅速增长。

2019年,全球锌空燃料电池市场规模达到X亿美元。

预计到2025年,市场规模将增长至X亿美元。

这显示出锌空燃料电池市场的巨大潜力。

市场驱动因素锌空燃料电池市场的增长主要得益于以下几个因素:1.环保优势:与传统燃料电池相比,锌空燃料电池无需氢气供应,减少了氢气储存和输送的安全隐患。

同时,锌空燃料电池的废弃物为可回收和再利用的金属锌,具有较低的环境污染程度。

2.高能量密度:锌空燃料电池具有较高的能量密度,提供更长的使用时间和更高的功率输出。

这在便携式设备和电动车辆等领域具有重要意义。

3.广泛应用:锌空燃料电池广泛应用于便携式电子设备、电动车辆和储能系统等领域,以满足人们对长时间使用和高功率需求的追求。

市场分析锌空燃料电池市场可以根据应用领域进行细分。

以下是不同领域的市场分析:便携式电子设备便携式电子设备是锌空燃料电池市场的主要应用领域之一。

随着人们对便携性和高能量密度的需求增加,便携式电子设备市场规模呈现出快速增长的趋势。

预计到2025年,该领域的市场规模将超过X亿美元。

电动车辆电动车辆是另一个重要的市场领域。

由于锌空燃料电池具有高能量密度和快速充电特性,被视为未来电动车辆的理想能源解决方案。

锌空燃料电池电动车辆市场预计将在未来几年内快速增长。

预计到2025年,该市场规模将突破X亿美元。

储能系统锌空燃料电池在储能系统领域也有广阔的应用前景。

受益于其高能量密度和可重复充放电特性,锌空燃料电池储能系统在微电网和可再生能源等领域具有重要意义。

预计到2025年,锌空燃料电池储能系统的市场规模将超过X亿美元。

市场挑战尽管锌空燃料电池市场具有巨大的潜力,但仍然面临一些挑战:1.成本:目前,锌空燃料电池的成本较高,导致其在某些领域中无法与传统能源解决方案竞争。

锌空气电池的研究现状及发展前景

锌空气电池的研究现状及发展前景

ResearchandApplicationProspectsofZinc-airBattery
ZouXiaokang,HeJiancheng,GuoLei,YangHong,WangChangmei,LiChangzhen
(SchoolofMaterialandChemicalEngineering,TongrenUniversity,Tongren 554300,China)
第 2期
邹小康,等:锌 -空气电池的研究现状及发展前景
·67·
电时电压变化平 稳。 此 外,对 于 更 换 下 来 的 锌 电 极,可 以 将 锌 进行回收二次利用,既降低了成本,也减少了现有资源的浪费, 是我国走可持续发展道路的基本国策的体现。
收稿日期:2018-10-31 基金项目:国家自然科学基金项目(21706195);贵州省科技基础研究计划项目(黔科合基础 2016-1149);贵州省教育厅普通
高等学校科技拔尖人才项目(黔教合 KY字 2016-105);贵州省大学生创新创业训练计划项目(2018521250) 作者简介:邹小康 (1997—),贵州思南人;通信作者:郭 雷(1987—),河南商丘人,博士,教授,主要从事应用电化学方面的研 究工作。
的电解质为强碱(KOH、NaOH)和盐(NH4Cl)溶液,其能量密度 可达到锂离子电池的 3~4倍。此外,锌在水溶液中相对比较
稳定,是能从水系电解液中电沉积的比容量最高和最活泼的金
属,因此锌 -空气电池有重要的研究意义和应用价值。图 1给
出了碱性锌 -空气电池的工作机理示意图,其电极反应原理如
下[4]:
负极:4OH-→Zn(OH)24- +2e-
(1)
Zn(OH)2 4- →ZnO+H2O+2OH-

锌空气电池电解质的发展

锌空气电池电解质的发展

锌空气电池电解质的发展【摘要】锌空气电池是一种新型环保能源储存技术,其电解质的研究一直备受关注。

本文主要围绕锌空气电池电解质的发展展开讨论。

首先介绍了锌空气电池电解质的背景,然后分析了目前的研究现状和存在的问题与挑战。

接着探讨了锌空气电池电解质的发展趋势和关键技术,重点讨论了材料选择的重要性。

展望了锌空气电池电解质的未来发展前景。

通过本文的介绍,读者可以更全面地了解锌空气电池电解质的研究现状和未来发展方向,为相关领域的研究提供参考和借鉴。

【关键词】锌空气电池电解质、发展背景、研究现状、问题与挑战、发展趋势、关键技术、材料选择、未来展望1. 引言1.1 锌空气电池电解质的发展背景在这样的背景下,本文将对锌空气电池电解质的研究现状、问题与挑战、发展趋势、关键技术和材料选择进行深入探讨,以期为锌空气电池的进一步发展提供参考和启示。

2. 正文2.1 锌空气电池电解质研究现状锌空气电池是一种新型的可再充电电池,具有高能量密度和环保的特点,因此备受研究者们的关注。

电解质作为锌空气电池中的重要组成部分,影响着其性能和稳定性。

目前,关于锌空气电池电解质的研究主要集中在改善其导电性、稳定性和溶解度上。

研究人员通过优化电解质组分的配比,设计合适的添加剂,以及改变电解液的结构等方法,不断提高了电解质的离子传导性能,延长了锌空气电池的循环寿命。

还有一些研究表明,采用固态电解质可以有效提高锌空气电池的安全性和循环稳定性,成为未来研究的重点方向之一。

而在电解液中添加一些锂盐或多原子阴离子也被证明可以改善电解质的溶解度和离子传导性能,进一步提升锌空气电池的性能。

锌空气电池电解质的研究取得了一定的进展,但仍然面临着许多挑战。

未来的研究需要继续深入探索新型电解质材料,提高电解质的性能和稳定性,为锌空气电池的商业化应用奠定更加坚实的基础。

2.2 锌空气电池电解质的问题与挑战在锌空气电池电解质研究中,虽然取得了一些进展,但仍然面临着一些问题与挑战。

锌空气电池原理及应用

锌空气电池原理及应用

锌空气电池原理及应用锌空气电池是一种新型的碱性电池,它以锌为负极材料,空气为正极材料,利用空气中的氧气与锌负极化学反应产生电能。

锌空气电池具有体积小、容量大、能量密度高、可充电性好等优点,成为目前电动汽车、储能设备等领域的重要电池。

1.高纯度锌锭被放入负极材料中,锌与电解液中的氢氧根离子发生反应,生成锌离子和电子;2.负极上的电子通过外部电路流动到正极,形成电流;3.正极是由氧气和水组成的多孔隔板,当电子到达正极时,与来自空气中的氧气进行化学反应,生成氢氧根离子;4.氢氧根离子与锌离子结合形成氢氧化锌,同时释放出电子;5.电子通过外部电路再次回到负极,与锌离子结合形成锌。

1.电动汽车:由于锌空气电池具有高能量密度和重量轻的特点,可以显著提高电动汽车的续航里程,并且充电方便快捷,因此被视为理想的电动汽车能源解决方案。

2.储能设备:锌空气电池在储能设备中,可以存储大量的电能,用于平衡供需之间的差异,为电网提供稳定的电力输出。

3.便携式电子设备:由于锌空气电池体积小、容量大,可以为便携式电子设备如智能手机、平板电脑等提供更长时间的电力供应。

4.深海探测器:锌空气电池具有耐腐蚀、高压力耐受、体积小等特点,适用于深海探测设备,为这些设备提供可靠的电力支持。

5.紧急备用电源:锌空气电池可以作为紧急备用电源,在停电等情况下提供持久的电力供应。

锌空气电池在实际应用中还面临一些挑战。

首先是氧气催化剂的稳定性问题,氧气催化剂的活性会随时间的推移而减弱,导致电池性能下降。

其次是锌电极在反应过程中容易形成枝晶,影响电池的寿命和稳定性。

针对这些问题,研究人员正在开展多方面的努力,包括催化剂的改进、电极结构的设计优化等,以提高锌空气电池的性能和稳定性。

总之,锌空气电池作为一种新型的电池技术,具有广阔的应用前景。

它能够提供高能量密度的电力输出,为电动汽车、储能设备及其他便携式电子设备提供可靠的电力支持,有望在未来能源领域发挥重要作用。

锌空气电池的研究与应用

锌空气电池的研究与应用

锌空气电池的研究与应用1. 介绍近年来,随着能源危机日益加剧和环境污染问题的日益严重,新能源技术的研究和应用备受关注。

锌空气电池作为一种具有很高潜力的新能源技术,正逐渐走进人们的视野。

锌空气电池以其高能量密度、低成本和环保无污染等优势,被认为是未来替代传统锂离子电池的一种重要选择。

本文将就锌空气电池的研究进展及应用前景展开讨论。

2. 锌空气电池的工作原理锌空气电池是一种以氧气和锌为正极、负极材料的电池,其工作原理是将氧气还原成氢氧根离子,同时氧化锌成锌离子,通过电解液中的离子传输实现电荷传递的过程。

在放电过程中,氧气在正极还原成氢氧根离子,锌在负极氧化成锌离子,释放出电子,从而产生电能。

3. 锌空气电池的优势与传统的锂离子电池相比,锌空气电池具有诸多优势。

首先是能量密度高,由于氧气是锌空气电池的主要正极材料,相比锂离子电池的钴、镍、锂等金属,氧气更容易获取,容量更大,能量密度更高。

其次是成本低廉,锌是一种廉价的金属,而且在地壳中丰富,所以锌空气电池的制造成本更低。

同时,锌空气电池还具有环保无污染的特点,不含有有害金属元素,对环境友好。

4. 锌空气电池的研究进展目前,锌空气电池的研究已经取得了一系列的突破。

在正极材料方面,研究人员正在寻找更高效的氧还原催化剂,以提高电池的性能。

同时,针对锌负极的问题,如枝晶生长、活性物质丢失等,也在开展相关研究,以提高电池的循环寿命和稳定性。

此外,锌空气电池的电解液和电解质也是研究的热点之一,研究人员正在寻找更稳定、更高效的电解液,以提高电池的能量输出和循环寿命。

5. 锌空气电池的应用前景锌空气电池由于其优势明显,应用前景广阔。

首先,在电动汽车领域,锌空气电池可以取代传统的锂离子电池,提高电动汽车的续航里程,减少充电次数,降低成本。

其次,在储能系统中,锌空气电池可以作为储能设备使用,储存电网低谷时段的电能,提高电网的稳定性和可靠性。

此外,在航空航天领域,锌空气电池也具有广阔的应用前景,可以为航空器和卫星提供可靠的动力。

金属空气电池的研究进展与应用前景探讨

金属空气电池的研究进展与应用前景探讨

金属空气电池的研究进展与应用前景探讨一、引言金属空气电池是一种新型高能量密度的电池,其电化学反应基于金属颗粒和空气中的气体反应,具有能量密度高、环保、无污染、可重复使用、可持续发展等优点,被认为是未来绿色能源的发展方向之一。

本文将就金属空气电池的研究进展和应用前景进行探讨。

二、金属空气电池的基本原理金属空气电池底物主要是金属颗粒和空气中的气体,电池工作时,金属颗粒与空气中的氧气发生化学反应,释放出电子和氢离子,形成氧化物及其它化合物,并产生电能。

其基本反应式可以表示为:Me + O2 + 2H2O → Me(OH)2 + 2e- + 2OH-其中,Me表示金属;O2表示氧气;H2O表示水;Me (OH) 2表示对应金属的氢氧化物。

通过逆反应,可以对电池进行再生。

三、金属空气电池的研究进展目前,金属空气电池的研究主要集中在以下几个方面:1、金属空气电池的电极材料金属空气电池的电极材料主要包括阳极和阴极。

其中,阳极是金属颗粒,可以使用锌、铝、铁等金属;阴极材料一般采用铂、碳、氧化锌等材料。

此外,近年来,石墨烯等新型材料也被尝试用于金属空气电池的电极材料。

2、金属空气电池的反应机理金属空气电池的电化学反应机理至今尚未完全清楚。

一些研究进展表明,在金属空气电池中,金属衰减现象和氧还原过程是主要限制因素。

因此,深入研究金属空气电池的反应机理是提高其性能和稳定性的关键。

3、金属空气电池的性能与稳定性金属空气电池的性能和稳定性是影响其应用前景的重要因素。

当前主要研究方向包括增加电池的能量密度和电化学反应效率,降低电解质的阻抗和改善电池的循环寿命等。

四、金属空气电池的应用前景金属空气电池在移动电源、储能、新能源汽车等领域有着广泛的应用前景。

1、移动电源金属空气电池具有高能量密度、轻便的特点,可以应用于移动电源,在手机、笔记本电脑等移动设备中替代电滑板车,改善电源历史中的闪存现象,使使用更加便捷。

2、储能金属空气电池在储能方面也具有广泛的应用前景。

车辆用锌空气电池的研制和试验

车辆用锌空气电池的研制和试验

车辆用锌空气电池的研制和试验
锌空气电池是一种新型的电池类型,其基本结构为锌负极、空气正极和电解液。

该电
池具有高能量密度、环保无污染、安全性高、成本低等优点,具有广泛的应用前景。

一、研制背景及意义
二、研究方法
本次研究采用了实验研究与模拟计算的方法。

首先,在实验室中搭建了锌空气电池试
验装置,采用不同比例的锌粉、碱性电解液、碳纤维等材料,制备了锌空气电池样品。

然后,对锌空气电池进行了充放电性能测试、恒流放电测试、抗极化能力测试等,测试了其
电化学性能。

最后,对锌空气电池的性能参数进行了模拟计算和分析。

三、研究结果
1. 锌空气电池样品制备成功,其中锌负极为锌粉电极、空气正极为碳纤维电极、电
解液为碱性电解液。

2. 锌空气电池在不同比例的锌粉和电解液条件下,其电化学性能表现出不同的特征,其中以锌粉10g,电解液80ml的比例表现最佳。

3. 锌空气电池的充放电性能、恒流放电性能等方面,均表现出良好的性能。

4. 锌空气电池具有较强的抗极化能力,能够对不同的负载变化做出及时的响应,为
电动车提供可靠的动力支持。

5. 锌空气电池的性能参数模拟计算表明,其能量密度达到了420 Wh/kg,比锂离子电池高出近40%。

四、结论
本次研究成功制备了锌空气电池样品,分析了其电化学性能和其他性能参数。

通过试
验结果和模拟计算,表明锌空气电池具有高能量密度、环保无污染、安全性高等优点,且
成本较低,具有广泛的应用前景。

未来,锌空气电池在汽车领域的应用将会得到更加广泛
的推广和应用。

锌空气电池发展历史

锌空气电池发展历史

锌空气电池的发展历史
一、早期研究
锌空气电池的研究可以追溯到20世纪初。

在那个时代,科学家们开始探索利用空气中的氧气作为电池的氧化剂,以实现更高效和环保的能源储存和转化。

早期的研究主要集中在理论研究和实验室规模的实验上,以探索锌空气电池的原理和潜在的应用前景。

二、商业化应用
随着技术的不断进步,锌空气电池逐渐进入商业化应用阶段。

20世纪60年代,一些公司开始生产锌空气电池,并将其应用于各种领域,如汽车、电子设备和通信等。

然而,由于电池的寿命和性能有限,以及成本较高,这些应用并未得到广泛推广。

三、技术进步
近年来,随着科技的进步和环保意识的提高,锌空气电池的研究和开发逐渐受到重视。

技术的进步使得锌空气电池的效率和性能得到显著提高,同时也降低了生产成本。

这使得锌空气电池在某些领域的应用逐渐变得可行。

例如,在一些地区,锌空气电池已经开始用于为电动汽车提供动力。

四、环保能源
锌空气电池是一种环境友好的能源储存和转化技术。

与传统的化石燃料相比,锌空气电池在使用过程中不会产生有害的废气和废水,因此对环境的影响较小。

此外,锌空气电池使用的原材料如锌和空气都是可再生的,因此具有可持续性。

五、未来展望
随着人们对环保和可持续发展的重视程度不断提高,锌空气电池的应用前景越来越广阔。

未来,随着技术的进一步发展和成本的降低,锌空气电池有望在更多领域得到应用,如家庭能源储存、大规模储能系统等。

此外,随着电动汽车市场的不断扩大,锌空气电池作为一种高效、环保的能源储存和转化技术,也有望在电动汽车市场中得到广泛应用。

锌空气电池可研报告范文

锌空气电池可研报告范文

锌空气电池可研报告范文2012-11-01 浏览:【引言】锌空气电池(zincairbattery),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。

锌空气电池的电压为1.4V左右,放电电流受活性炭电极吸附氧及扩散速度的制约。

每一型号的电池有其最佳使用电流值,超过极限值时活性炭电极会迅速劣化。

电池的荷电量一般比同体积的锌锰电池大3倍以上。

大型锌空气电池的电荷量一般在500~2000Ah,主要用于铁路和航海灯标装置上。

纽扣形锌空气电池的电荷量在200~400mAh,已广泛用于助听器中。

【目录】第一部分锌空气电池项目总论总论作为可行性研究报告的首要部分,要综合叙述研究报告中各部分的主要问题和研究结论,并对项目的可行与否提出最终建议,为可行性研究的审批提供方便。

一、锌空气电池项目概况(一)项目名称(二)项目承办单位(三)可行性研究工作承担单位(四)项目可行性研究依据本项目可行性研究报告编制依据如下:1.《中华人民共和国公司法》;2.《中华人民共和国行政许可法》;3.《国务院关于投资体制改革的决定》国发(2004)20号;4.《产业结构调整目录2011版》;5.《国民经济和社会发展第十二个五年发展规划》;6.《建设项目经济评价方法与参数(第三版)》,国家发展与改革委员会2006年审核批准施行;7.《投资项目可行性研究指南》,国家发展与改革委员会2002年8.企业投资决议;9.……;10.地方出台的相关投资法律法规等。

(五)项目建设内容、规模、目标(六)项目建设地点二、锌空气电池项目可行性研究主要结论在可行性研究中,对项目的产品销售、原料供应、政策保障、技术方案、资金总额及筹措、项目的财务效益和国民经济、社会效益等重大问题,都应得出明确的结论,主要包括:(一)项目产品市场前景(二)项目原料供应问题(三)项目政策保障问题(四)项目资金保障问题(五)项目组织保障问题(六)项目技术保障问题(七)项目人力保障问题(八)项目风险控制问题(九)项目财务效益结论(十)项目社会效益结论(十一)项目可行性综合评价三、主要技术经济指标表在总论部分中,可将研究报告中各部分的主要技术经济指标汇总,列出主要技术经济指标表,使审批和决策者对项目作全貌了解。

锌空气电池的发展现状

锌空气电池的发展现状

锌空气电池的发展现状随着移动电子设备的普及和需求增加,电池技术也在不断发展。

锌空气电池作为一种新型电池技术,具有高能量密度、无污染、低成本等优点,受到了广泛关注。

本文将从锌空气电池的原理、发展现状以及未来展望等方面来探讨锌空气电池的发展情况。

我们来了解一下锌空气电池的原理。

锌空气电池是一种以锌和空气作为电极材料的电池。

其中,阳极为锌,阴极为空气中的氧气。

在工作过程中,锌阳极氧化产生电子,同时释放出锌离子,电子和锌离子通过外部电路流动,完成电能转化。

阴极则通过吸收空气中的氧气并与锌离子反应,形成氧化锌,从而实现电池的正常工作。

锌空气电池的发展经历了几个阶段。

早期的锌空气电池存在着一些问题,如自放电速度快、电池寿命短、低温下效能不高等。

然而,随着科学技术的进步和对锌空气电池的研究深入,这些问题逐渐被解决。

目前,锌空气电池已经进入了商业化阶段,广泛应用于电动车、储能系统等领域。

在电动车领域,锌空气电池具有巨大的潜力。

锌空气电池具有高能量密度,可以提供更长的续航里程,满足电动车用户对于续航里程的需求。

此外,锌空气电池还具有快速充电的特点,可以在短时间内完成充电,提高了用户的使用体验。

不过,锌空气电池在电动车领域的应用还面临一些挑战,如充放电效率、循环寿命等问题,需要进一步研究和改进。

除了电动车领域,锌空气电池在储能系统中也有着广泛的应用前景。

随着可再生能源的快速发展,储能技术成为了一个重要的研究方向。

锌空气电池以其高能量密度和低成本的特点,成为了储能系统的理想选择。

锌空气电池可以将多余的电能储存起来,在需要的时候释放出来,提供可靠的电力支持。

此外,锌空气电池还可以与太阳能电池板、风力发电机等结合使用,形成绿色能源系统,推动可持续发展。

未来,锌空气电池的发展仍面临一些挑战和机遇。

首先,锌空气电池需要进一步提高充放电效率和循环寿命,以满足用户对于电池性能的要求。

其次,锌空气电池的制造工艺和材料选择也需要不断优化,以减少成本和环境影响。

锌-空气电池隔膜最新研究

锌-空气电池隔膜最新研究

锌-空气电池隔膜最新研究锌-空气电池隔膜最新研究锌-空气电池是一种新型的可再充电电池技术,近年来受到了广泛关注和研究。

隔膜作为锌-空气电池中的重要组成部分,对电池的性能和稳定性起着关键作用。

最新研究表明,通过优化隔膜的材料和结构设计,可以显著提高锌-空气电池的性能。

首先,研究人员注意到隔膜的材料对锌-空气电池性能的影响。

传统的隔膜材料如聚合物薄膜在使用过程中容易受到锌离子的侵蚀,导致电池寿命较短。

因此,研究人员开始寻找更加耐腐蚀的隔膜材料。

最新的研究显示,金属有机骨架材料(MOF)可以作为一种优秀的隔膜材料。

MOF具有高度可调性和可控制的孔隙结构,能够有效防止锌离子的扩散,提高电池的循环稳定性和容量保持率。

其次,研究人员还关注隔膜的结构设计对锌-空气电池性能的影响。

最新的研究表明,设计具有多孔结构的隔膜可以提高电池的氧气传输效率和电池性能。

这种多孔结构的隔膜可以增加氧气在电极间的传输通道,减少氧气的扩散阻力,从而提高电池的能量密度和功率密度。

此外,研究人员还发现,通过控制隔膜的孔隙大小和分布,可以进一步优化电池的性能。

最后,研究人员还提出了一种新型的隔膜涂层技术,用于进一步改善锌-空气电池的性能。

这种涂层技术可以在隔膜表面形成一层保护膜,提高隔膜的耐腐蚀性和稳定性。

研究人员通过控制涂层材料的成分和厚度,可以有效阻止锌离子的侵蚀,延长电池的使用寿命。

综上所述,最新研究表明,通过优化锌-空气电池隔膜的材料和结构设计,以及引入涂层技术,可以显著提高电池的性能和稳定性。

随着进一步的研究和发展,锌-空气电池有望成为一种具有高能量密度和长循环寿命的重要能源储存技术,广泛应用于电动车辆和可再生能源等领域。

锌-空气电池隔膜关键性探究

锌-空气电池隔膜关键性探究

锌-空气电池隔膜关键性探究锌-空气电池隔膜关键性探究锌-空气电池是一种重要的电化学能源储存装置,其关键性探究包括隔膜的选择和优化。

隔膜在锌-空气电池中起到分隔阳极和阴极的作用,防止电荷直接流动而引起短路。

下面按照步骤说明锌-空气电池隔膜的关键性探究。

第一步:隔膜材料的选择和比较首先,需要选择适合锌-空气电池的隔膜材料。

常见的隔膜材料包括聚合物膜、陶瓷膜和纳米孔隙膜等。

可以通过比较不同材料的渗透性、电导率、耐化学性等性能来选择最合适的隔膜。

第二步:渗透性的探究隔膜的渗透性是指氧气在阳极和阴极之间的传输速度。

较高的渗透性可以提高电池的放电性能,因为它可以更快地供应氧气给阴极。

通过制备不同孔径或厚度的隔膜,可以控制渗透性并评估其对电池性能的影响。

第三步:电导率的优化隔膜的电导率直接影响电池的输出功率。

较高的电导率可减小电池内阻,提高能量转化效率。

因此,通过在隔膜中添加导电材料或优化材料的结构,可以提高电导率,从而优化锌-空气电池的性能。

第四步:耐化学性的研究锌-空气电池的电解质液通常是碱性溶液,具有一定的腐蚀性。

因此,隔膜需要具备良好的耐化学性,以保证电池的长寿命和稳定性。

通过浸泡不同材料的隔膜在碱性溶液中,并观察其化学稳定性和腐蚀情况,可以评估隔膜的耐化学性能。

第五步:实验验证和性能评估最后,通过实验验证不同隔膜材料的性能,并评估其在锌-空气电池中的适用性。

可以通过测量电池的放电性能、循环寿命、电压衰减等指标来比较不同隔膜材料的优劣,并选择最佳的隔膜材料。

通过以上步骤,我们可以全面地探究锌-空气电池中隔膜的关键性。

这有助于优化锌-空气电池的性能,提高其能量转化效率和循环寿命,从而推动锌-空气电池在能源领域的应用。

2024年锌空电池市场分析现状

2024年锌空电池市场分析现状

2024年锌空电池市场分析现状引言锌空电池,也称为锌-二氧化锰电池,是一种常见的原始电池类型,以其低成本、高能量密度和良好的环境适应性而受到广泛关注。

本文将对锌空电池市场的现状进行分析,包括市场规模、主要参与者、应用领域和发展趋势等方面。

市场规模目前,全球锌空电池市场规模庞大,呈现出稳步增长的趋势。

根据市场研究数据,2019年全球锌空电池市场规模约为10亿美元。

然而,由于不断增长的需求,预计到2025年,市场规模将进一步扩大,达到20亿美元。

主要参与者在锌空电池市场中,存在着多家主要参与者。

其中,包括一些知名的电池制造商和供应商,如松下、富士通和恒源等。

此外,在市场竞争日益激烈的背景下,新兴的锌空电池企业也逐渐崭露头角。

应用领域锌空电池在各个领域具有广泛的应用。

目前,锌空电池主要应用于便携电子设备市场,如遥控器、手持游戏机和手持数码相机等。

此外,锌空电池还广泛应用于监测设备、传感器和医疗设备等领域。

发展趋势未来,锌空电池市场有望继续保持快速发展势头。

一方面,随着便携电子设备市场的不断扩大,对锌空电池的需求也将增加。

另一方面,由于锌空电池具有低成本、无污染等优势,预计在新兴的领域,如智能家居、物联网和可穿戴设备等领域将有更广泛的应用。

然而,市场发展过程中也面临一些挑战。

首先,与其他类型电池相比,锌空电池的能量密度相对较低,需要更频繁地更换电池。

其次,锌空电池在极端环境下的性能受到限制,如高温和低温条件下的使用效果较差。

因此,未来的技术改进将是解决这些问题的关键。

结论综上所述,锌空电池市场目前处于快速发展阶段,具有广阔的发展前景。

随着需求的不断增长和技术的不断改进,预计市场规模将继续扩大。

同时,新的应用领域也将逐渐涌现,为锌空电池市场带来更多机遇和挑战。

2024年锌空气电池市场发展现状

2024年锌空气电池市场发展现状

2024年锌空气电池市场发展现状概述锌空气电池是一种新型的高性能纽扣电池,以其高能量密度、长寿命和环保的特点,逐渐受到消费者的青睐。

本文将对锌空气电池市场的发展现状进行详细介绍。

锌空气电池技术简介锌空气电池是一种基于空气的化学反应产生电能的电池。

它的正极由锌、碳黑和电解液组成,负极则为空气。

在工作时,锌与空气中的氧气发生反应,产生电流并释放电能。

这种电池具有高能量密度、较低的成本和环保的特点,被广泛应用于电子设备、电动车等领域。

锌空气电池市场规模分析根据市场研究机构的数据显示,锌空气电池市场在过去几年里保持了稳定增长的势头。

其主要原因是锌空气电池的性能优势和消费者对环保产品的需求增加。

2018年,全球锌空气电池市场规模约为1000万美元,预计到2025年将达到2亿美元。

这一增长势头主要受到电子设备行业的推动,越来越多的消费者选择锌空气电池作为纽扣电池的替代品。

锌空气电池市场应用领域1. 电子设备随着智能手机、平板电脑、音频设备等电子设备的普及,对于高能量密度和长寿命的电池需求也大幅增加。

锌空气电池作为一种新型的高性能电池,具备了满足这些需求的潜力。

越来越多的电子设备制造商开始采用锌空气电池作为电源选择。

2. 电动车随着对环保能源的需求不断增加,电动车市场也进入了高速发展阶段。

而锌空气电池作为一种高能量密度的电池,被视为电动车市场的潜在替代品。

其相对低廉的成本和较长的寿命使其成为消费者和制造商关注的焦点。

3. 其他领域除了电子设备和电动车领域,锌空气电池还在其他领域得到了应用。

例如,无线传感器网络、军事装备和医疗器械等领域都有锌空气电池的身影。

这些领域对于长寿命、高能量密度和环保特性的需求,为锌空气电池的发展提供了新的机遇。

锌空气电池市场前景展望随着科技的不断进步和市场需求的增加,锌空气电池市场有望继续保持快速增长。

未来几年,锌空气电池的市场规模和应用领域将进一步扩大。

然而,目前锌空气电池还存在一些挑战,如电池寿命、充电速度和电池成本等。

锌空气电池电解质的发展

锌空气电池电解质的发展

锌空气电池电解质的发展一、锌空气电池电解质的基本原理锌空气电池是一种以锌为负极材料、空气中的氧气为正极材料的电化学储能装置。

在放电时,锌负极发生氧化反应生成锌离子,同时空气中的氧气参与正极的还原反应产生电流和水。

在充电时,则是将锌离子还原成固态锌,同时将氧气氧化成氧气分子释放出来。

在这一过程中,电解质起着至关重要的作用。

锌空气电池的电解质一般采用含氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)等碱性溶液,用于在电池充放电循环中传导离子。

优质的电解质应该具备低电阻、高离子传导率、良好的界面稳定性和化学稳定性等特性,以保证电池的高性能和长寿命。

1. 传统电解质的局限性传统的锌空气电池电解质常常采用碱性溶液,但存在着一些问题。

碱性电解质中的水分解反应会产生氢气,导致电解质损耗和电池效率下降。

碱性电解质对于锌负极的稳定性要求较高,需要采取一些特殊措施以防止锌负极的腐蚀和析氢现象。

传统电解质在锌空气电池中存在一定的局限性,需要不断进行改进和创新。

2. 离子液体电解质的研究为了克服传统碱性电解质的局限性,近年来研究人员开始关注离子液体电解质在锌空气电池中的应用。

离子液体具有无毒、无挥发性、高化学稳定性等优点,能够有效抑制水分解反应和提高离子传导率,有望成为锌空气电池电解质的新方向。

3. 聚合物电解质的发展聚合物电解质也成为了锌空气电池电解质研究的热点之一。

聚合物电解质具有柔韧性好、封闭性强、化学稳定性高等优点,能够有效阻止水分解反应并提高电池的安全性和稳定性。

研究人员通过改变聚合物的结构和配方,不断探索新型聚合物电解质在锌空气电池中的应用潜力。

未来的锌空气电池电解质研究将致力于提高电解质的离子传导率。

通过优化离子液体和聚合物的结构设计,加强离子与溶剂的相互作用力,减小电解质的内阻,从而提高电池的放电效率和循环稳定性。

2. 开发具有高稳定性的电解质未来的锌空气电池电解质还将注重提高电解质的稳定性。

针对锌空气电池中锌负极的特殊性,研究人员将探索开发更加稳定的电解质,以提高电池的使用寿命和安全性。

锌空气电池电解质的发展

锌空气电池电解质的发展

锌空气电池电解质的发展
锌空气电池是一种新型的环保型电池,因其高能量密度、环保、低成本等优点,备受
研究人员的关注。

其中,电解质作为锌空气电池的重要组成部分,对于其性能起着关键的
影响。

随着研究的深入,不同类型的电解质也在不断推陈出新。

首先,传统的碱性电解质在锌空气电池中的应用较早。

碱性电解质通常以氢氧化物为主,并采用氢氧化钾、氢氧化钠等强碱作为电解质,具有电导率高、成本低等优点。

然而,碱性电解质的一个主要问题是在使用过程中会产生氢气,导致能量损失和安全隐患。

为了克服碱性电解质的这些问题,一些新型电解质开始得到研究和应用。

例如,水溶
性聚合物电解质在锌空气电池中的研究逐渐增多。

这些电解质具有良好的电导率和较高的
稳定性,能够缓解氢气生成带来的问题。

另外,不少研究者也开始研究有机电解质,如丙
酮二甲酸锂、甲酸锂等,这些电解质在锌空气电池中具有较好的稳定性和导电性能。

除此之外,固态电解质也被认为是锌空气电池发展的重要方向之一。

它可以有效地避
免氢气发生的问题,同时也有望提高电池的安全性能。

目前,一些研究者已经取得了一定
的进展,探索出了一些具有良好稳定性和导电性能的固态电解质,如氧化锌、氢氧化铝
等。

总之,随着研究的不断深入,锌空气电池的电解质也在不断发展。

各种类型的电解质
具有其独特的优点和局限性,需要根据具体电池的应用场景和需要来选择。

未来,随着技
术的不断进步和各种新型电解质的开发推出,锌空气电池有望成为一种更加优秀的电池技术,能够在能源储存以及移动电源等领域得到广泛应用。

锌空气电池关键问题与发展趋势

锌空气电池关键问题与发展趋势

2016年第35卷第6期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1713·化工进展锌空气电池关键问题与发展趋势洪为臣,马洪运,赵宏博,王保国(清华大学化学工程系,北京 100084)摘要:电化学可充的锌-空气电池具有能量密度高、水系电解液安全和成本低等特点,是电能高效转换和储存的重要技术方向,无论作为动力电池用于纯电动汽车等移动交通工具,还是用于新能源发电过程储能,都具有广阔发展前景。

但正极存在电极结构设计和催化剂开发问题,负极存在抑制枝晶、控制析氢和提高锌循环性能等挑战,严重阻碍了锌空气电池的商业化进程。

本文详细分析了锌-空气电池的关键科学问题,尤其是关于空气电极的催化剂、电极结构、锌枝晶等问题,结合电池性能进行详尽讨论。

归纳现有研究后认为:开发新型电催化剂和空气电极,发展循环寿命长、成本低的锌负极制造技术与工艺,是锌空气电池所面临的亟需解决问题和未来的发展趋势。

关键词:锌空气电池;催化剂;空气正极结构;锌负极中图分类号:O646 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2016)06–1713–10DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.06.011A critical review of zinc air battery:present status and perspectiveHONG Weichen,MA Hongyun,ZHAO Hongbo,WANG Baoguo(Department of Chemical Engineering,Tsinghua University,Beijng 100084,China)Abstract:With the advantages of high energy density,safe and reliable aqueous electrolyte and low cost,zinc-air batteries show important potential as well as challenge for electrical energy conversion and storage. These batteries used in pure electric vehicles,mobile tools and electricity storage for new energy power generations,have promising market and applications. However,some issues related to electrode structure and electrocatalyst in cathode and zinc dendrite growth in anode restrict its further development and application. This paper analyzes the critical scientific issues in zinc air batteries,especially for the electrocatalyst of air electrode,electrode configuration,dendritic growth in zinc negative electrode,discusses the battery performance in details,and points out the main barriers in developing advanced battery technology. In summary the development of novel electrocatalyst,air electrode,manufacturing technology for long-term cycle life and low cost zinc air batteries are urgent problems to be settled at present.Key words:zinc air battery;electrocatalyst;air cathode configuration;zinc anode锌空气电池利用空气中的氧气作为正极电化学反应活性物质,使用金属锌作为负极电化学反应活性物质,具有能量密度高、资源丰富、反应活性物质绿色无污染等特点,被认为今后电能转换和大规模储存的首选技术之一[1-2]。

锌空电池的技术发展和商业化应用

锌空电池的技术发展和商业化应用

锌空电池的技术发展和商业化应用
锌空气电池是一种以锌为负极活性物质,以空气中的氧气为正极活性物质的金属-空气电池。

其具有高能量密度、低成本、安全环保等优点,因此在技术发展和商业化应用方面具有广阔的前景。

以下是锌空电池的技术发展和商业化应用的一些方面:
1. 技术发展:
- 高性能催化剂:开发高效、低成本的催化剂是提高锌空电池性能的关键。

研究人员正在探索新型催化剂材料,以提高氧气还原和氧化锌的沉积效率。

- 电解质优化:电解质的性能对锌空电池的性能和寿命有重要影响。

目前,研究人员正在开发新型电解质体系,以提高电池的能量密度和循环寿命。

- 锌负极改进:锌负极的稳定性和循环寿命是锌空电池面临的挑战之一。

研究人员正在探索锌负极的表面处理、结构设计和添加剂等方法,以提高锌负极的性能。

2. 商业化应用:
- 电动汽车:锌空电池由于其高能量密度和环保特性,被认为是电动汽车的潜在动力源之一。

一些公司和研究机构正在进行锌空电池在电动汽车领域的应用研究。

- 储能系统:锌空电池可以用于大规模储能系统,如电网储能和可再生能源储能。

其长寿命和低成本的特点使其在储能领域具有竞争力。

- 便携式电子设备:锌空电池也可用于便携式电子设备,如手机、平板电脑和相机等。

由于其高能量密度,锌空电池可以提供较长的使用时间。

锌空电池原理

锌空电池原理

锌空电池原理锌空电池是一种常见的原始电池类型,它利用锌和空气中的氧气发生化学反应,产生电流。

在这篇文章中,我将详细介绍锌空电池的原理及其工作过程。

1. 锌空电池概述锌空电池是一种原始电池,也称为干电池。

它由一个锌阳极、一个空气阴极和一个电解液组成。

电解液中常使用的是碱性电解质溶液,如氢氧化钠或氢氧化钾。

锌空电池的工作原理是通过锌在阳极处的氧化和空气阴极处的还原反应来产生电流。

2. 锌空电池原理锌空电池的原理基于氧化还原反应。

在锌阳极处,锌发生氧化反应,将锌原子氧化成锌离子,并释放出电子:Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e^−在空气阴极处,氧气分子接受电子,并与电解液中的氢氧化物离子反应生成水:O2(g) + 2H2O(l) + 4e^− → 4OH^−(aq)整体反应方程式为:2Zn(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 2Zn(OH)2(aq)通过这个氧化还原反应,锌空电池产生了电流。

3. 锌空电池工作过程当锌空电池连接外部电路时,电子会从锌阳极通过电路流向空气阴极,产生了电流。

在阳极处,锌原子氧化成锌离子,并释放出电子。

这些电子通过外部电路流向空气阴极。

在阴极处,氧气接受电子并与电解液中的氢氧化物离子反应生成氢氧化锌。

4. 锌空电池的优缺点锌空电池具有一些优点和缺点。

优点:a) 相对便宜:锌是一种常见而廉价的金属,因此成本较低。

b) 高能量密度:锌空电池的能量密度较高,能提供持久稳定的电源。

c) 长寿命:锌空电池寿命较长,在存储期间能保持较好的性能。

d) 环保:锌空电池无污染,对环境友好。

缺点:a) 不能重复充电:一旦锌空电池耗尽,无法再次充电。

b) 自放电:即使锌空电池未使用,它也会逐渐失去能量。

c) 适用性有限:锌空电池对高功率需求不适用。

5. 锌空电池的应用锌空电池在各种应用中发挥着重要作用,包括:a) 闹钟、计算器和遥控器等低功率电子设备;b) 无线传感器网络;c) 紧急备用电源。

锌空气电池锌负极研究进展_洪为臣

锌空气电池锌负极研究进展_洪为臣

2016年第35卷第2期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·445·化工进展锌空气电池锌负极研究进展洪为臣,雷青,马洪运,王保国(清华大学化学工程系,北京100084)摘要:在可再生能源发电和电动汽车技术领域,发展能量密度高、安全可靠、绿色无污染的锌空气电池具有重要社会经济价值。

但锌空气电池负极存在的问题严重影响了电池的使用性。

本文从析氢腐蚀、枝晶生长、电极形变和钝化4个方面介绍锌空气电池负极的研究状况,深入分析无机缓蚀剂、有机缓蚀剂和混合缓蚀剂对析氢腐蚀的抑制作用;讨论添加剂、隔膜和操作条件对枝晶形成与生长的影响;阐述电极形变的机理与常见的解决方法;简述锌负极钝化发生的原因和对电池性能的影响。

研究结果表明,电化学可充的锌空气电池比一次锌空气电池更具有市场前景,进一步抑制析氢腐蚀仍是今后锌负极研究的重点,提高循环过程的容量与功率稳定性是满足实际应用的关键。

关键词:锌负极;析氢腐蚀;枝晶生长;电极形变;钝化中图分类号:TM 911.41文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2016)02–0445–08DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.02.016Research status of zinc anode for zinc-air batteriesHONG Weichen,LEI Qing,MA Hongyun,WANG Baoguo(Department of Chemical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract:In renewable energy power generation and electric vehicle technology,the development of high energy density,safe,reliable and pollution-free zinc-air batteries is of important social and economic value. However,some problems of zinc anode has seriously hindered its application.Therefore,this paper systematically reviews the progress on corrosion,dendrite formation,shape change and passivation of zinc anode. The inhibition effects of inorganic corrosion inhibitors,organic corrosion inhibitors and mixed corrosion inhibitors on hydrogen evolution are introduced,and the effects of additives,separators and operating conditions on the formation and growth of dendrite are discussed. The mechanism of shape change and the common solutions are reviewed,and the causes of passivation and its effects are described briefly. The analysis shows that the electrically rechargeable zinc-air batteries have more market prospects than the primary ones. Also,the inhibition of hydrogen corrosion is still the focus toward zinc anode studies in the future,and improving the capacity and power stability during cycling is the key to the practical application.Key words:zinc anode; corrosion; dendrite formation; shape change; passivation电化学储能技术是新能源发展的关键环节,国务院办公厅近期印发的《能源发展战略行动计划(2014—2020)》将储能作为影响未来能源大格局的前沿技术和新兴产业,对于发展可再生清洁能源发电和电动汽车产业具有重要战略意义。

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作者简介:褚有群(1973-),男,浙江宁海人,浙江工业大学硕士生,研究方向:化学电源;马淳安(1951-),男,浙江东阳人,浙江工业大学教授,博士生导师,研究方向:能源电化学、电化学合成、电催化等;张文魁(1969-),男,浙江三门人,浙江工业大学副教授,研究方向:化学电源、电催化等。

・综 述・碱性锌空气电池的研究进展褚有群,马淳安,张文魁(浙江工业大学应用化学系,浙江杭州 310032)摘要:碱性锌空气电池具有比能量高、工作电压平稳、原材料廉价易得等优点,是实用化研究的目标。

但此电池放电电流密度低,且电池性能受外界环境影响大,使其应用和发展受到了极大的限制。

对近年来国内外在氧还原电催化剂、空气电极结构、空气预处理技术及锌电极结构方面的研究进展、发展前景进行了讨论。

关键词:空气电极; 电催化剂; 锌空气电池; 碱性电解液中图分类号:TM911141 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2002)05-0294-04Development of alkaline zinc air batteryCHU Y ou 2qun ,MA Chun 2an ,ZHAN G Wen 2kui(Depart ment of A pplied Chemist ry ,Zhejiang U niversity of Technology ,Hangz hou ,Zhejiang 310014,China )Abstract :The alkaline zinc air battery had advantages of high specific energy ,flat discharge voltage and low cost of raw mate 2rials 1But its application and development were restricted by its lower ability of discharge and life 2limiting effects associated with exposure to the atmosphere 1The latest researching development of electrocatalyst for O 2reduction ,structure of air electrode ,air pre 2treating technology as well as structure of zinc electrode were reviewed and the development prospects of the battery were dis 2cussed 1K ey w ords :air electrode ; electrocatalyst ; zinc air battery ; alkaline electrolyte 碱性锌空气电池的历史可追溯到20世纪30年代。

这种电池具有比能量高(理论比能量达1350Wh/kg )、工作电压平稳、原材料廉价易得等优点,长期以来成为研究的目标[1~2]。

但到目前为止锌空气电池仅在助听器、传呼器、电子表等小功率电器中应用[3]。

便携电器的大量涌现和世界范围电动汽车热的出现,为高比能量锌空气电池的实用化研究提供了契机[4]。

1 碱性锌空气电池的研究进展111 氧还原电催化剂为降低正极反应过程的电化学极化,人们对氧还原反应电催化剂进行了广泛的研究。

大致有以下几类:贵金属及其合金、金属有机络合物、金属氧化物和碳[5]。

最早用作氧还原电催化剂的是碳[3],但其催化活性相当低。

到目前为止,贵金属铂是研究得最多,且催化活性和稳定性最好的电催化剂。

早期的空气电极以纯铂黑为催化剂,铂负载量超过4mg/cm 2,后来采用碳黑负载铂的技术使得铂负载量降至015mg/cm 2以下[6]。

但由于铂的价格十分昂贵,从而使其难以实现大规模应用,因此进一步降低铂的负载量及开发其他高性能的廉价催化剂是制成高性价比的实用化空气扩散电极的前提。

研究表明,采用高比表面积的载体材料或者特殊的催化剂沉积技术使铂微晶高度分散是既保持其催化活性不变又能减少其用量的有效手段[7~8]。

G enies 等[9]对铂粒径与催化活性之间的关系进行研究后发现:粒径减小使得铂对电解液中氧化态物质的吸附作用增强而导致其催化活性降低,因此对铂粒径进行控制有利于提高铂的催化活性。

另外铂与过渡金属形成的二元、三元合金具有较高的催化活性,有的甚至超过了纯铂[10]。

铂合金电催化活性增强的原因有多种,如相邻铂原子间距减小、形成Raney 型铂等[6]。

尽管氧电极中铂负载量已经降至很低,但为了确保催化活性,很难进一步大幅度降低其用量。

长期以来,含有四个N 原子的过渡金属螯合物被认为有希望取代铂而作为空气电极催化剂,如卟啉、酞菁及其衍生物等。

常用的过渡金属有Cr 、Mn 、Fe 、Ni 、Co 等[11~12]。

以过渡金属螯合物为催化剂的空气电极具有良好的放电特性、贮存性能及较高的工作电压,如以四苯基第32卷 第5期2002年 10月电 池BA TTER Y BIMON THL Y Vol 132,No 15Oct 1,2002卟啉络钴(Co TPP为催化剂制成的空气电极在20℃下以50mA/ cm2放电时的过电位约为100mV,工作寿命可达7000h[13]。

此种催化剂适用于要求能够长期贮存、小电流长期放电的电池中,如用作助听器电池的扣式电池[12]。

另一类较有前途的氧还原电催化剂是金属氧化物。

其中,锰氧化物是研究最多的单金属氧化物催化剂[12,14~17]。

但以锰的氧化物为催化剂制成的锌空气电池的放电电流密度仅30~50mA/cm2,只能用于制作小功率的锌空气电池,如扣式电池和小型圆柱电池[18]。

而一些铂族氧化物如IrO2和RuO2,虽具有较高的催化活性,但在强碱性介质中稳定性较差[19]。

除单金属氧化物外,尖晶石型[19~22]、钙钛石型[22~25]等复合金属氧化物,由于具有较高的催化活性且价格便宜而受到了广泛关注。

此类氧化物另一优点在于它们对析氧反应和氧还原反应均具有较高的催化活性,因此可以用作双功能氧电极催化剂。

其中具有ABO3(A=La、Pr、Ca、Sr、Ba,B=Co、Fe、Mn)结构的钙钛石型复合金属氧化物在室温下具有很高的导电率(≈104Ω-1・cm-1);研究表明:当A=La和Pr时,其催化活性最高[24],若以Ca、Sr、Ba对A进行部分取代,不仅可以提高其催化活性,而且能够提高其稳定性;对于B区,此类氧化物在碱性介质中对氧的催化活性顺序为Co>Mn>Fe,而其稳定性顺序为Fe>Mn> Co,因此只有当B=Mn时氧化物才兼具较好的催化活性和化学稳定性[23]。

但从总体上来说,此类催化剂的稳定性尚有待于进一步提高[26]。

另外,添加一些适当的助剂可以影响主催化剂的物理化学性质,提高主催化剂的催化活性。

研究表明,V、Ce、Zr的氧化物具有较高的储氧能力,其特定部位上结合的氧原子可以随氧分压的变化自由地进出,从而使得主催化剂周围保持一定的氧浓度,达到降低氧电极过电位的目的;另外这类氧化物还能促进贵金属催化剂的分散,提高有效催化活性表面[27-29]。

因此,选择具有较高氧吸附和交换能力的物质作为助剂可对氧起到富集和活化作用,从而强化氧的电还原过程,这是一个非常值得重视的氧还原电催化剂的研究方向。

112 空气电极结构空气电极反应是在气、固、液三相界面上进行。

电极内部能否形成尽可能多的有效三相界面将影响催化剂的利用率和电极的传质过程。

T1Morri等[30]研究得出催化层中能形成有效三相界面的孔径在012~10μm之间。

为了制成具有均匀微孔结构的空气电极,通常在催化层中加入适量的造孔剂[31~32],如Na2SO4、NH4HCO3等。

另外,文献[33~34]介绍了一种新的造孔剂添加和除去方法,由此制得的电极内部具有沿厚度方向排列的孔道,从而缩短了物质传递路径,减小了传递阻力。

113 空气的预处理困扰碱性锌空气电池发展的另一障碍是电池在激活态下易受环境的影响而发生电解液的“干涸或吸潮”及碳酸盐化。

空气中的CO2可用化学吸收的方法去除,常用的吸收剂有碱石灰、乙醇胺等;另外,也有采用分子筛或Pd2Ag合金膜来去除CO2[35]。

减少锌空气电池外壳中气孔的数量和直径是降低外界环境对电池性能影响的一种有效方法,如在扣式电池中气孔面积仅占正极侧外壳的1%左右,但这同样限制了正极活性物质的供应。

图1 DAM工作原理示意图Fig11 Principle of DAM(Diffusion air manager) Pedicini[36~38]发明的空气扩散控制器(DAM)在很大程度上解决了这一问题,其工作原理如图1所示。

DAM由密封外壳、两根细长的扩散管、微型风扇和控制电路组成,锌空气电池置于密封外壳内。

当风扇关闭时,空气按Fick扩散定律进出密封外壳,通过对扩散管长径比的优化可在确保电池工作性能的情况下使密封壳体内外的物质交换最小化。

电池工作时,由于密封壳内氧浓度随电池反应进行而降低,导致电池电压下降,当达到某一设定值时,控制电路打开风扇,驱动空气通过扩散管进入和排出密封外壳,当电池电压回升到一定值后,风扇自动关闭,如此重复进行。

采用DAM技术后,激活态的锌空气电池在相对湿度为30%~70%的环境中存放两年后尚能放出80%的容量。

图2为AER能源公司采用DAM技术制成的4V04型移动电话电池和普通锌空气电池在激活态下的贮存性能对比。

所有电池均以015A进行恒流放电,终止电压为313VAll batteries were discharged at015A to a313V cut off 图2 采用DAM技术前后激活态锌空气电池的贮存性能Fig12 Comparison of AER4V04battery with an unprotected zinc air batteryAER能源公司开发出了一种新颖的空气驱动装置———隔膜式空气驱动装置(diaphragm air mover)以替代DAM中的风扇。

其原理类似于扬声器,隔膜在电磁铁的作用下发生振动,从而达到驱动周围空气的目的。

这种装置由于结构简单且无可转动的零件,从而使之与风扇相比具有价格便宜、尺寸小、静音及高可靠性等优点。

AER公司正在申请这种隔膜式空气驱动装置的专利。

114 锌电极结构理论上,锌空气电池的容量取决于锌电极。

由于至今尚未研制出长寿命的双功能空气电极,使得锌空气电池无法如普通二次电池那样充电。

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