镁燃料电池
镁的应用前景
镁的应用前景镁（Mg）是一种常见的金属元素，具有丰富的资源和广泛的应用前景。
它的轻量化、高强度、耐腐蚀、导热性和可回收利用等特点，使得镁在众多领域的应用成为可能。
本文将探讨镁的应用前景，重点介绍其在汽车工业、航空航天工业和新能源领域的应用。
首先，镁在汽车工业中具有重要的应用前景。
随着环境保护意识的增强和能源危机的日益威胁，汽车工业正朝着轻量化和节能减排的方向发展。
镁具有比铝轻30%、比钢轻40%的优势，因此可以降低汽车的自重，提高燃油效率，减少CO2排放。
目前，越来越多的汽车制造商开始使用镁合金材料制造车身结构件、发动机和传动系统等关键部件，以实现汽车重量的减轻和动力性能的提升。
其次，镁在航空航天工业中也有广阔的应用前景。
航空航天工业对材料的要求非常严苛，镁凭借其高比强度、高综合性能和良好的耐高温性能，成为替代钛合金、镍合金的理想材料。
而且，镁可以提高航空器的载荷能力和降低飞行成本，对于提高航空器的经济性和环保性起到了积极的作用。
因此，随着科技的进步和工艺的改进，镁合金在航空航天工业中的应用将得到进一步的推广和深化。
此外，镁在新能源领域的应用前景也备受关注。
镁是一种重要的储能材料，可以用于制造锂离子电池和燃料电池等新能源存储系统。
锂离子电池是目前最常用的电池类型，具有高能量密度、长寿命和环保等特点。
镁合金作为锂离子电池的负极材料，具有高容量、高充放电效率和良好的抗膨胀性能，可以提高电池的性能和安全性。
此外，镁合金还可以用于制造燃料电池的电极和储氢材料，在新能源汽车和可再生能源领域具有巨大的潜力。
总之，由于镁的轻量化、高强度和优异的性能，它在汽车工业、航空航天工业和新能源领域的应用前景非常广阔。
随着技术的发展和市场的需求，镁材料的应用领域将会不断地扩大，其在减轻重量、提高能源利用效率和降低环境污染等方面也将起到重要的作用。
然而，值得注意的是，镁合金在加工和耐腐蚀性方面仍然存在一些挑战，需要进一步的研发和改进。
镁离子电池
镁离子电池：一次别“锂”？当全球对锂离子电池的研究尚未取得更深入突破之时，新能源汽车动力电池的研究者们，又把目光转向了另一种名声在外的金属元素——镁。
此前有报道称，作为麻省理工学院衍生公司的“佩力昂（Pellion）科技”，将研发低成本的高能量密集可充电镁离子电池，有望突破当前各种电动和混合电动汽车的储能技术。
如果成功，该项目有望研发出首个量产型镁离子电池，并确定美国科技在此方面的领导地位。
在日本，丰田研究人员正在有条不紊地开发镁离子电池，用于取代锂离子电池，提供一种更加廉价并具有更高储能密度的解决方案。
丰田北美研究所负责人称，希望镁离子电池能先应用于消费电子设备，然后是汽车，就像锂离子电池的推广路线一样。
此外，加拿大不列颠哥伦比亚省能源公司“马格能源”研究出利用水和空气与镁燃料发生反应、以镁作为金属阳极制造出新型金属燃料电池；以色列希伯来大学的多伦・奥巴赫发明出了一种以镁为基础的锂离子可充电电池，这种电池寿命长且比较稳定。
不过，就目前而言，锂离子电池依旧是新能源汽车动力电池的首选。
但是锂电池造价昂贵，比如，尼桑聆风的电池部分造价12000美元。
同时，电能的存储能力也越发逼近潜力的上限。
相比之下，从理论上讲，镁离子电池可供提高的研究发展空间，远远超过锂离子电池。
镁元素分布广泛，因此，镁离子的电池的价格会很低廉。
由于镁离子具有两个正电荷，而锂离子只有一个，因此镁离子电池比锂离子电池具有更大的储能能力。
单位质量的镁离子电池可以存储更多能量，这就使汽车可以行使更长的里程，使消费电子产品可以使用更长的时间。
有学术资料甚至称，镁离子电池是迄今为止最具有理论前景的适用电动汽车的绿色蓄电池。
如果能实现镁离子电池一半的理论容量，将会是一场新的能源利用方式的革命。
不过，当前镁离子电池的工作效率还不尽如人意。
业内专家认为，镁电池的商业应用至少还要10年时间。
镁阳极还是锡插入型阳极的技术路线的选择，就是一个问题。
而即便阳极、阴极和电解质取得技术突破以后，依然需要大概5年的时间来走向商业化阶段。
镁空气电池研究进展
副反应的发生减缓了氧还原过程，因此需要有一种高效的催 化剂，提高反应活性，加快反应速度。
表三 催化剂的种类 Table3 Types of cathode catalysts for Mg-air batteries 类型 贵金属 催化剂 Pt,Pt-alloys, 性能 催化活性高，过电压低
Pd,Cu,Ag…
增大比表面积，加速反应
微/纳米结构
加速Mg(OH)2沉淀
表二 镁阳极的分类 Table2 Types of Mg anode for Mg-air batteries
二、电解液
镁空气电池的高极化和低库伦效率不仅与电极有关也与电解液密 切相关，因此选择一种合适的电解液也是至关重要的。
关于电解液的研究主要有以下几个方面：电解质溶液的PH，溶液
中阴离子的种类，溶液浓度等。
三、空气电极
镁空气电池的性能与空
气电极密切相关。典型 的空气电极有四层组成：疏水
层，气体扩散层，催化层和电流收集层。
现在关于空气电极的研究主要围绕气体的有效扩散以及合 适的高效催化剂等。
中性水溶液中可能的氧还原路径为： O2+2H2O+4e-=4OHO2+H2O+2e-=HO2-+OHHO2-+H2O+2e-=3OH2HO2-=2OH-+O2
4e-反应过程
碳基材料
nanotubes, graphene
催化活性接近Pt，稳定性
N-doped nanotubes
好，类似4e-反应过程
过渡金属氧化物
Co3O4/r-GO,MnCoO/r-GO
催化活性与Pt相当， 4e-反应过程，有希望 成为Pt的替代品 催化活性与Pt/C相当 4e-反应过程
高考化学热点电化学原理及答案详解
高考热点（6）电化学原理命题地图素养考向1.变化观念与平衡思想:认识原电池的本质是氧化还原反应。
能多角度、动态地分析原电池、电解池中物质的变化及能量的转换,并运用原电池、电解池原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:能利用典型的原电池装置,分析原电池、电解池原理,建立解答原电池、电解池问题的思维模型,并利用模型揭示其本质及规律。
3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与电池有关的社会热点问题作出正确的价值判断。
考向1 电化学工作原理及应用【研磨真题·提升审题力】真题再回访破题关键点专家话误区(2019·全国卷Ⅰ·12)利用生物燃料电池原理【审题流程】【思维误区】(1)思维模糊。
无法联研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是( )A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答题流程】(1)分析材料信息,确定关键语句“电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子”。
有酶参与,说明温度不宜过高。
A正确。
(2)分析题图信息,确定该电池的反应原理。
该电池为原电池,对外提供电能。
左端H2→H+,为负极,右端N2→NH3,为正极。
(3)分析选项,确定答案。
【一秒巧解】原电池电极谈正负,电解池电极谈阴阳。
左侧为原电池的负极,不是阴极。
系学到的知识,大多数酶是一种特殊的蛋白质,蛋白质具有一定的生理活性,需要结合蛋白质的性质答题,在做题的时候,忽视了这一点,易错选A选项。
(2)原电池与电解池混淆,错选C选项。
原电池不连接外接电源,电解池连接外接电源;原电池分正负极,电解池分阴阳极。
【认知误区】(1)电极反应式认知误区。
高考化学二轮题型必练——镁电池(附详解)
高考化学二轮题型对题必练—镁电池(强化练习)1.2009年，美国麻省理工学院的唐纳德•撒多维教授领导的小组研制出一种镁一锑液态金属储能电池。
该电池工作温度为700摄氏度，其工作原理如图所示：该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，充放电时中间层熔融盐的组成及浓度不变。
下列说法正确的是（）A. 该电池放电时,正极反应式为B. 该电池放电时,液层生成,质量变大C. 该电池充电时,液层中Mg发生氧化反应D. 该电池充电时,熔融盐中的进入液层2.锂—铜空气燃料电池是一种“高容量、低成本”的新型电池。
该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O＝2Cu＋2Li＋＋2OH-。
下列说法不正确的是（）A. 通空气时,铜腐蚀表面产生B. 整个过程中,铜相当于催化剂C. 放电时,正极的电极反应式为D. 放电时,电子透过固体电解质向Cu极移动第1页，共15页共15页3. 镁一次氯酸盐电池的工作原理如图，该电池反应为：Mg+ClO -+H 2O=Mg （OH ）2+Cl -．下列有关说法正确的是（ ）A. 电池工作时,正极a 附近的pH 将增大B. 电池工作时,C 溶液中的溶质是C. 负极反应式：D. b 电极发生还原反应,每转移 电子,理论上生成mol4. 电化学在日常生活中用途广泛，图①是镁-次氯酸钠燃料电池，电池总反应为：Mg＋ClO －＋H 2O=Cl －＋Mg(OH)2↓，图②是Cr 2O 的工业废水的处理，下列说法正确的是()A. 图②中离子向惰性电极移动,与该极附近的 结合转化成 除去 B. 图②的电解池中,有 阳极材料参与反应,阴极会有 的气体产生C. 图①中发生的还原反应是：D. 若图①中 镁溶解产生的电量用以图②废水处理,理论可产生 氢氧化铁沉淀5. 交通运输部在南海华阳礁举行华阳灯塔和赤瓜灯塔竣工发光仪式，宣布两座大型多功能灯塔正式发光并投入使用。
灯塔可用镁海水电池提供能源，其装置如图所示。
镁空气储备电池具备独特优势
镁空气储备电池具备独特优势链接：/tech/46992.html来源：证券时报网镁空气储备电池具备独特优势2013年的一大关键词就是高科技，全球资本市场也不断掀起科技股的炒作潮，高科技也在四川地震灾区展现重要作用。
据相关媒体报道，中科院大连化学物理研究所研制的“镁空气储备电池”，一亮相四川灾区便引来广泛关注。
镁空气储备电池能满足一台10瓦LED照明灯工作30天，或为200部智能手机充满电。
分析人士指出，鉴于镁储备电池的独特优势，其未来的普及将有望带动金属镁需求的增长。
镁空气储备电池地震灾区显身手牵动心弦的四川芦山地震现场，活跃着多支救灾队伍。
除了公众熟知的子弟兵、医疗、志愿者等队伍外，还有数支特殊的队伍，即科技救灾队伍。
其中，镁空气储备电池组成的应急移动电源设备队伍大受关注。
科学家们此次带来的物品，几乎成为灾民的生活必备之物。
芦山县姜维路有一排清一色的黑色帐篷，这里驻扎着来自四川省内其他市县的交警支援队伍，帐篷里那台抢手的“充电器”和“照明灯”深受军民的喜爱。
据介绍，这台大小1.2升、重1公斤左右的“充电器”，学名是“镁空气储备电池”，是中科院大连化学物理研究所国家973计划首席科学家孙公权专门为灾区带来的。
用孙公权的话说，这个小家伙能满足一台10瓦LED照明灯工作30天，或为200部智能手机充电。
这款“镁空气储备电池”能量十分高，能量密度单位达到800瓦时/千克，1公斤这种新型电池，相当于运用于汽车的铅酸电池的30倍。
孙公权介绍：“不需要充电，换了镁片加点水就能接着干。
”需要指出的是，这台抢手的“充电器”才刚刚走出实验室不久。
由中国科学院大连化学物理研究所主导的金属空气储备电源研究，主要是针对金属空气电池（包括镁-空电池、锂-空电池、锌-空电池和铝-空电池），通过对电池关键材料、系统集成和加工技术的创新研究，重点解决金属阳极腐蚀与钝化、空气阴极稳定性、固体产物管理及电池集成与加工技术等诸多问题，从而提高了金属空气电池的性能与寿命，降低了其成本。
鲁科版高中化学必修二第二章《化学键 化学反应与能量》单元测试试题(解析版)
第二章《化学键化学反应与能量》综合练习2019.04.03一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。
研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池、镁—海水燃料电池、镁—过氧化氢燃料电池、镁—次氯酸盐燃料电池。
如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是( )A．放电过程中OH－移向正极B．电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O Mg(OH)2↓＋Cl－C．镁燃料电池中镁均为负极，发生氧化反应D．镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为H2O2＋2H＋＋2e－2H2O2.如图所示，大试管里充满某混合气体，置于光亮处，将滴管里的水挤入大试管后，烧杯中的水会进入大试管，大试管里的气体可能是（）AN2、H2；BCO、O2；CNO2、O2；DCH4、Cl2．3.已知甲烷燃料电池的总反应方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O，其中1个电极的反应式为2O2＋ 8H＋＋8e－4H2O，下列叙述不正确的是( )A．通入甲烷的一极为负极 B．通入氧气的一极为正极C．正极发生氧化反应 D．负极的电极反应式为CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋4.下列各项中，不属于一次能源的是( )A．风能 B．电能 C．太阳能 D．核能5.下列电子式书写正确的是( )A． B． C． D．6.下列变化过程，能放出热量的过程有( )①液态水变成水蒸气②酸碱中和反应③浓硫酸稀释④固体氢氧化钠溶于水⑤H2在Cl2中燃烧⑥灼热的炭与CO2的反应⑦NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O混合搅拌A． 2个 B． 3个 C． 4个 D． 5个7.下列说法中正确的是( )A．高温高压条件下发生的反应一定是吸热反应B．常温常压下即能发生的反应一定是放热反应C．氨的催化氧化反应实验中移开加热装置后铂丝保持红热，表明该反应是放热反应D．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应8.在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述中不正确的是( )A．碳棒上有气体放出，溶液的酸性减弱 B． a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，电子从a极到b极 D． a极上的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋9.共价键、离子键和范德华力是构成物质时粒子间的不同作用力。
镁粉的用途包括
镁粉的用途引言镁粉是一种由纯净的金属镁制成的细粉末，具有轻巧、易燃、易氧化等特点。
由于其独特的性质，镁粉被广泛应用于多个领域，包括工业、化工、冶金、航空航天等。
本文将详细介绍镁粉的用途及其在各个领域中的具体应用。
工业领域1. 铸造材料镁粉可以作为添加剂添加到铸造材料中，如铝合金、钢铁等。
它能够提高铸件的强度和韧性，并改善其耐蚀性和抗磨损性能。
2. 粉末冶金在粉末冶金过程中，镁粉可以与其他金属粉末混合使用，通过压制和烧结等工艺制成各种零部件。
这些零部件具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能。
3. 防腐涂料由于镁粉具有较高的反射能力和吸湿性，它可以用于制造防腐涂料。
这种涂料可以应用于金属表面，起到防止腐蚀和增加光泽的作用。
4. 火箭燃料镁粉是一种理想的燃料，可以与氧化剂混合使用，制成高效的火箭燃料。
它具有高能量密度和快速燃烧的特点，在航天领域中得到广泛应用。
化工领域1. 精细化学品镁粉可以用作生产多种精细化学品的原材料，如氢氧化镁、硫酸镁等。
这些化学品在医药、农业、食品等行业中有着广泛的应用。
2. 合成反应催化剂由于镁粉具有较大的比表面积和活性，它可以作为合成反应催化剂使用。
在有机合成中，镁粉可以催化还原反应、羰基化反应等重要反应。
冶金领域1. 铸铁生产镁粉在铸铁生产中被广泛使用。
通过添加适量的镁粉，可以改善铸铁的组织结构，提高其强度和韧性，并降低热裂敏感性。
2. 钢铁冶炼在钢铁冶炼过程中，镁粉可以用作脱硫剂和脱氧剂。
它能够与硫、氧等杂质反应生成易挥发的化合物，从而减少钢中的杂质含量。
航空航天领域1. 航空制造镁合金是一种重要的航空材料，镁粉是其制备过程中的重要原料。
由于镁合金具有轻质、高强度和耐腐蚀性能，它被广泛用于飞机、导弹等航空器件的制造。
2. 燃料电池镁粉可以作为燃料电池中的储氢材料使用。
在燃料电池中，镁粉可以与水反应生成氢气，为电池提供稳定的供氢来源。
结论通过本文的介绍，我们可以看出镁粉在各个领域中都有着广泛而重要的应用。
日本学者提出利用太阳能还原镁燃料电池负极新技术
业， ２ ０ ０ ３ ， ３ ５ （ １ ） ： ２ １ — ２ ２， ３ ０ ．
３ ８
无机 盐工业
第４ ５卷 第 ８期
的含 量呈 微涨 的趋势 。 综合 考虑 ， 碳化 反应 时间控 制 在５ ０ ｍ ｉ ｎ为宜 。
三
表 ３ 反应 时 间与 重 镁 溶 液 的关 系
图 ２碳 化 温 度 与 重 镁 溶 液 的关 系
２ ． ５ 浆 液 浓 度
３ 结 论
矿物 加 工 研 究 ， 已公 开 发 表 文 章 ６篇 。
联 系方 式 ： ２ ８ ５ ４ ９ ０ ９ ８ ６ ＠ｑ ｑ ． ｏ ｏ ｍ
—
一
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日本 学者 提 出利用太 阳能还原 镁燃料 电池 负极 新技 术
２ ０ １ ３年 ７月 ２ 日 ． 在Ｅ ｔ 本 东京 召开 的 “ 第４ ３届 可 靠 性 与 维护性研讨会（ 信赖性 ． 保 全 性 、 ／求 厶） ” 上， 来 自东 北 金 属 作 为 负 极 ．有 效 解 决 了 镁燃 料 电 池 易 燃 的安 全 性 问 题
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — １ ８ 作者简 介： 葛鹤 松 （ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 技 术部长 ， １ 二 程 师， 主要 从 事 化 工
的含 量相 对稳 定 。而随着 碳化 时 间的延 长 ．可 溶性 Ｃ ａ （ ＨＣ Ｏ ， ） 生成 的机 率 不 断增 加 ， 使 液相 中 氧化 钙
镁海水燃料电池实施方案
镁海水燃料电池实施方案镁海水燃料电池是一种新型的绿色能源技术，它利用镁和海水中的氯化镁进行反应产生能量，是一种高效、清洁的能源方案。
本文将详细介绍镁海水燃料电池的实施方案，包括原理、材料、制备方法、应用领域等内容。
首先，镁海水燃料电池的原理是基于镁和氯化镁的化学反应。
当镁与氯化镁发生反应时，会释放出大量的能量，这种能量可以被转化为电能，从而驱动电池工作。
因此，镁海水燃料电池可以视为一种镁资源利用的新途径，同时也是一种清洁能源技术。
在材料方面，镁海水燃料电池所需的材料主要包括镁、氯化镁、阳极、阴极等。
其中，镁是电池的主要能源材料，而氯化镁则是作为反应物质存在。
阳极和阴极则是用来促进电池反应进行的催化剂，它们的选择和制备对电池性能有着重要的影响。
制备方法是镁海水燃料电池实施的关键环节。
首先，需要将镁和氯化镁按一定的比例混合，并放入电池反应槽中。
随后，通过合适的阳极和阴极材料，以及适当的电解质溶液，使得电池反应能够顺利进行。
在制备过程中，需要注意材料的纯度、反应条件的控制以及电池结构的设计等方面。
镁海水燃料电池具有广泛的应用领域。
首先，它可以作为替代传统化石能源的清洁能源技术，用于驱动各种电力设备，如电动汽车、船舶等。
其次，由于镁资源丰富且分布广泛，因此镁海水燃料电池也可以成为一种可持续利用的能源方案。
此外，在一些偏远地区或岛屿，由于能源供应的不便，镁海水燃料电池也可以成为一种备用能源选择。
总的来说，镁海水燃料电池是一种具有巨大潜力的绿色能源技术，它可以为人们提供清洁、高效的能源选择。
通过本文所述的实施方案，相信镁海水燃料电池技术将会在未来得到更广泛的应用和发展。
镁次氯酸钠燃料电池原理
镁次氯酸钠燃料电池原理
镁次氯酸钠燃料电池（Mg/NaClO2电池）是一种新型绿色能源，其原理基于镁金属和次氯酸钠在电化学反应中释放出电能。
这种电池以镁金属作为负极，次氯酸钠溶液作为正极，通过离子交换膜进行电化学反应。
在电池工作时，镁金属作为负极，在电解液中发生氧化反应，产生镁离子和电子。
镁离子通过离子交换膜移动到正极，而电子则通过外部电路流动，形成电流。
与此同时，次氯酸钠溶液在正极发生还原反应，生成氯化钠和氧气。
整个电池的反应方程式可以表示为：2Mg + 2NaClO2 → 2Mg2+ + 2Na+ + Cl2 + O2
镁次氯酸钠燃料电池具有多种优点。
首先，镁金属是一种丰富可再生的资源，与传统燃料电池中使用的贵金属催化剂相比，成本更低廉。
其次，次氯酸钠溶液是一种高效的氧化剂，能够提供足够的氧气供给反应。
此外，这种电池在工作过程中产生的副产物主要是氯化钠，具有较低的环境污染风险。
然而，镁次氯酸钠燃料电池也存在一些挑战。
首先，镁金属在水和氧气中容易发生腐蚀，因此需要采取措施来保护镁金属负极。
其次，镁离子在离子交换膜中传输的效率需要进一步提高，以提高电池的能量密度和循环寿命。
尽管存在一些挑战，镁次氯酸钠燃料电池作为一种新型绿色能源，具有广阔的应用前景。
它可以应用于电动车、移动设备和储能系统等领域，为人类提供清洁、高效的能源解决方案。
随着技术的不断进步和成本的进一步降低，镁次氯酸钠燃料电池有望成为未来能源领域的重要组成部分。
镁电池和镁燃料电池
镁电池和镁燃料电池是两种不同的电池类型。
镁电池是一种以镁为负极，某些金属或非金属氧化物为正极的原电池。
现有品种有与普通锌锰干电池相似的随时可以放电的镁锰干电池；还有干燥状态下可长期储存，临用时加水使之活化而可随即使用的储备型电池。
镁燃料电池是一种以镁合金阳极，中性盐电解质和空气（氧气或其它氧化剂）阴极三部分组成的化学电源。
镁是非常活泼的金属，在中性盐电解质中有很高的活性，适合用作中性盐电解液金属一空气电池的阳极材料。
阴极氧化剂可以利用空气或者是过氧化氢。
目前的研究主要是中性盐电解质镁-空气燃料电池和镁-过氧化氢燃料电池系统。
总的来说，镁电池和镁燃料电池在电池的正负极材料和反应机理上有所不同。
镁氯化银电池
镁氯化银电池
镁氯化银电池是一种金属燃料电池，由正极、负极和电解质三部分组成。
其中，镁是负极，氯化银是正极，电解质由氯化镁和氯化银组成，此外还包括一些添加剂来调节电池的性能，例如增加电解质粘度，提高性能稳定性等。
在电池工作时，负极处的镁被氯化银的阳离子（Ag+）氧化成离子态，放出两个电子，并从电极向电解质中跑，形成了一个电流。
同时，正极处的氯化银离子接受了这些电子，被还原成了银（Ag），而氯离子（Cl-）则从电极向电解质中跑，与镁离子结合生成氯化镁。
镁氯化银电池的优点包括较高的能量密度和较长的电力供应时间。
然而，活泼金属镁作负极可能会发生副反应，即镁与水反应产生氢气。
此外，目前对于镁氯化银电池的工况条件及对电池内部反应过程的认识尚不完善，这些因素都可能对电池的性能和安全性产生影响。
总的来说，镁氯化银电池是一种具有潜力的能源储存技术，但还需要进一步的研究和发展以解决上述问题。
电容镁的用途
电容镁的用途
电容镁是一种重要的材料，它在许多领域都有着广泛的应用。
以下是电容镁的用途：
1. 金属制造业：电容镁可以被用来制造轻质、高强度的金属合金。
这些合金通常被用于航空航天、汽车和其他需要高强度材料的领域。
2. 医疗行业：电容镁可以被用作医疗设备和药物的成分。
例如，在心脏手术中，电容镁可以被用来控制心脏节律和维持正常的心律。
3. 燃料电池：电容镁可以作为燃料电池中的催化剂，帮助将氢气转化为可用于产生能量的电力。
4. 防腐蚀剂：由于其高反应性，电容镁可以被用作防腐蚀剂。
它可以与氧气和水反应，形成一层保护性的氧化物涂层，从而保护金属表面不受腐蚀。
5. 热处理剂：在金属加工过程中，电容镁可以被用作热处理剂。
它可以帮助控制金属的硬度、强度和耐腐蚀性。
总之，电容镁是一种非常重要的材料，它在许多领域都有着广泛的应
用。
通过利用电容镁的特殊性质，我们可以制造出更轻、更强、更耐腐蚀的材料，并且在医疗、能源和其他领域中发挥重要作用。
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镁燃料电池的研究进展摘要：镁燃料电池具有高比能量、安全和成本低等特点，在军事和民用方面有良好的应用前景。
综述了各种镁燃料电池系统的工作原理，概括了近年来在镁阳极、阴极电催化剂与结构、电解质添加剂等方面的研究与进展。
关键词：镁燃料电池；镁阳极；阴极；添加剂（1. Meilin chemical factory, Zunyi Guizhou 563003, China; 2. Harbin Institute of Technology, Harbin Heilongjiang 150001, China）Abstract: Magnesium fuel cell has a favorable application potential in military and civilian fields because of its high energy density, safety and low cost. The working mechanisms of several kinds of magnesium fuel cell systems were summarized. In addition, the research progress on magnesium anode, electrocatalyst and structure of cathode, electrolyte additive were also discussed.Key words: magnesium fuel cell; magnesium anode; cathode; additive1 引言镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运、可使用温度范围宽(–20℃~80℃)及污染小等特点[1]。
作为一种高能化学电源，拥有良好的应用前景，因此很多研究学者与单位对其进行了研究。
早在20世纪60年代，美国GE公司就对中性盐镁燃料电池进行了研究[2]。
随后美国海军海底战事中心(Naval Undersea Warfare Center)与麻省理工大学(University of Massa-chusetts Dartmouth)以及BAE Systems公司共同研制成功了用于自主式潜航器的镁-过氧化氢燃料电池系统[3]。
该电池采用海水作电解质，镁合金作阳极材料，液态过氧化氢作阴极氧化剂。
该电池提供了一个成本较低并且更为安全的高能动力，是低速率、长寿命的自主式潜航器的理想驱动电源。
20世纪90年代初，Westinghouse公司研制出了海洋应用的圆柱型海水电解质镁/空气燃料电池[4]。
1996年，挪威与意大利共同开发了镁燃料电池，并应用于180m深的海底油井或气井探测的海洋水下自动控制系统。
该海水电池采用商业镁合金作阳极，海水作电解质，海水中溶解的氧为氧化剂，阴极用碳纤维制造。
这个电池系统能量达到650kWh，系统设计寿命为15年[5]。
加拿大Greenvolt Power公司研制的100W和300W级镁/盐水/空气燃料电池(MASWFC)，能量密度是铅酸电池的20倍以上，可为电视、照明灯、便携电脑、手机及GPS等设备供电。
加拿大Magpower Systems公司研制的盐水电解质镁/空气燃料电池，能连续提供300W功率，成功应用于偏远地区水净化系统水泵的供电[6]。
Medeiros等研究了Mg-H2O2半燃料电池，电池的阳极为镁合金AZ61，导离子膜是Nafion-115，阴极为垂自植入到碳纸上的碳纤维担载的Pd-Ir，阳极电解液为海水，阴极电解液为海水硫酸过氧化氢，单电池在连续30 h的放电期间内，在25mA/cm2的电流密度下，电池电压稳定在1.77V~1.8 V之间。
根据消耗的镁，过氧化氢和硫酸的质量计算出来电池的比能量达500~520Wh/kg[7]。
然而，镁燃料电池总体上存在着三大缺陷[1, 6, 8]：(1)容量损失大，(2)负极利用率低，(3)电压损耗大。
其中，容量损失大和负极利用率低主要是由于镁的自腐蚀引起的，而镁的负差效应将进一步加剧镁的自腐蚀，因此，很多学者通过制备镁合金和运用电解液添加剂两种途径来降低镁的自腐蚀，提高电池容量和负极利用率。
而电压损耗大则受镁及镁合金放电产物和正极活性物质的影响，可通过运用电解液添加剂和制备新型催化剂来解决。
本文将镁燃料电池的研究进展分为工作原理、电极的研究和电解液添加剂三部分进行阐述。
2 镁燃料电池的工作原理镁燃料电池(Magnesium fuel cell，又称Magnesium semi-fuel cell)主要由镁合金阳极，中性盐电解质和空气(氧气或其它氧化剂)阴极三部分组成。
镁及镁合金是非常活泼的金属，适合用作阳极材料。
阴极氧化剂可以利用空气或者海水中的氧，还有过氧化氢和次氯酸盐等，根据氧化剂不同，目前研究的燃料电池可分为镁-空气燃料电池，镁-海水燃料电池，镁-过氧化氢燃料电池，镁-次氯酸盐燃料电池[1, 6, 8, 9]。
2.1 镁-空气燃料电池镁-空气燃料电池工作原理示意图如1所示。
图1 镁-空气燃料电池工作示意图。
中性盐条件下镁-空气燃料电池的放电反应机理如下：阳极反应：Mg→Mg2 2e－–2.37 V阴极反应：O2 2H2O 4e－→4OH－ 0.40 V电池总反应：Mg 1/2O2 H2O→Mg(OH)2 2.77 V中性盐电解质镁-空气燃料电池的寄生反应：析氢反应：Mg 2H2O→Mg(OH)2 H2↑2.2 镁-海水燃料电池镁-海水燃料电池结构示意图如2所示。
图2镁-海水燃料电池结构示意图镁-海水溶解氧半燃料电池的放电反应机理类似于镁-空气电池。
2.3 镁-过氧化氢燃料电池镁-过氧化氢燃料电池是镁-空气(氧)燃料电池的一个分支，其工作原理示意图如图3所示。
图3 镁-过氧化氢燃料电池工作示意图中性盐电解质镁-过氧化氢燃料电池的放电反应：阳极反应：Mg→Mg2 2e－－2.37 V阴极反应：HO2－ H2O 2e－→3OH－ 0.88 V电池总反应：Mg HO2－H2O→Mg2 3OH－ 3.25 V中性盐电解质镁-过氧化氢燃料电池的寄生反应：分解反应：2H2O2→2H2O O2↑沉淀反应：Mg2 2OH－→Mg(OH)2(s)Mg2 CO32－→MgCO3(s)析氢反应：Mg 2H2O→Mg(OH)2 H2↑酸性条件下镁-过氧化氢燃料电池的放电反应机理如下：阳极反应：Mg→Mg2 2e－－2.37 V阴极反应：H2O2 2H 2e－→2H2O 1.77 V电池反应：Mg H2O2 2H →Mg2 2H2O 4.14 V2.4 镁-次氯酸盐燃料电池镁-次氯酸盐燃料电池工作原理示意图如4所示。
图4 镁-次氯酸盐燃料电池工作原理示意图中性盐电解质镁-次氯酸盐燃料电池的放电反应：阳极反应：Mg→Mg2 2e－－2.37 V阴极反应：ClO－ H2O 2e－→Cl－ 2OH－ 0.90 V电池总反应：Mg ClO－H2O→Cl－ 2OH－ 3.27 V中性盐电解质镁-次氯酸盐燃料电池的寄生反应：分解反应：2ClO－→Cl－ ClO2沉淀反应：Mg2 2OH－→Mg(OH)2(s)Mg2 CO32－→MgCO3(s)析氢反应：Mg 2H2O→Mg(OH)2 H2↑3 电极的研究3.1正极镁燃料电池正极是空气中的O2等氧化剂，其参加反应需要一定的催化剂，这些催化剂能够加速氧化剂在溶液中的电还原反应速率，因此催化剂的催化性能是影响电池性能的重要因素之一，特别是针对氧化剂在中性溶液中的催化。
下面就空气中的O2、海水中的O2和H2O2的催化剂进行阐述。
3.1.1 空气中O2的催化剂目前，空气阴极采用的催化剂主要有贵金属催化剂(铂、铂合金和银)、钙钛矿型氧化物催化剂、金属有机鳌合物催化剂、MnO2催化剂等。
贵金属铂基催化剂用作空气阴极氧还原电催化剂显示出良好的催化活性，但由于铂价格昂贵，限制了它的市场化与应用范围。
近年来有关金属燃料电池用非铂催化剂阴极研究报道较多，并取得了较大的进展。
Gamburzev等[10]人开发了不同碳载体的银电催化剂制备方法，并且对银催化剂空气扩散电极在碱性电解质中的电催化性能进行了研究，结果表明，碳载体银催化剂电极的性能比只有碳催化剂时提高3倍。
Wagner等[11, 12]采用PTFE作有机粘结剂，与银粉或氧化银粉催化剂相混合，通过冷压处理过程，得到高比表面积的多孔气体扩散电极。
PTFE纤维在电极中呈蜘蛛网结构，形成了很好的疏水孔系统，有利于气体的传输，提高了催化剂的催化活性与稳定性，电流密度达到650mA/cm2，使用寿命长达5000h。
钙钛矿型催化剂也是较好的电催化剂，Li[13]等采用改进的无定型柠檬酸前驱体法合成了LiMn2–xCoxO4系列尖晶石型氧化物，与传统制备方法相比，催化剂比表面积明显增加。
金属大环化合物，特别是金属(Fe、Co)赘合物如酞菁、卟琳也都被认为对氧还原有电催化活性，Bron等[14]对碳载叶琳铁化合物进行热处理，制得氧还原电催化剂，其活性虽然低于含10%Pt的商业Pt/C催化剂的活性，但就催化剂中的金属含量而言，两者活性相当。
MnO2催化剂作为氧还原电催化剂，具有价格低廉的优势，具有广阔的应用前景。
Z. D. Wei等[15, 16]研究了碳载MnO2催化剂的空气电极，把碳黑和硝酸锰溶液混合后在不同温度下加热焙烧，发现在340℃时制得的MnO2催化剂活性最好，同时进一步研究了Mn3O4对于形成有利于氧还原的MnO2晶体的引导作用。
T. Ohsaka、Y. L. Cao等[17-19]对MnO2催化剂的氧还原机理进行了研究。
目前，纳米结构的MnO2催化剂是一个研究热点。
J. S. Yang等[20]研究了纳米无定型MnO2电催化剂的氧还原性能，在0.85mg/cm2的低催化剂载量的情况下，氧还原反应电流密度可达到100mA/cm2以上。
G. Zhang等[21]合成了纳米结构的中间相碳微粒MnO2复合催化剂，由于该催化剂的纳米尺寸网状结构与高密度活性点的优点，制备的空气电极氧还原反应催化活性明显增强。
3.1.2 海水中O2的催化剂海水中溶解的氧气作为氧化剂时，由于氧气浓度低，要求阴极要具有良好的传质性能、大的表面积和高的催化性能，同时由于电池寿命长，电极必须具有良好稳定性。
目前的研究发现，碳纤维是较好的阴极材料。
Hasvold等[22]将碳纤维做成瓶刷状，使其具有大的表面积和良好的传质性，以其为阴极制备的镁-海水溶解氧半燃料电池，在2W的输出功率下，初始电压可达1.4 V，运转15h后电压增加并稳定在1.6V；电压的增加可能是由于在碳纤维表面生长了海洋生物膜，提高了其催化活性。