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新型化学电池:铁电池

发布时间:2021-08-17 01:04:02人气:
本文摘要:目前,世界各国都在为研发汽车新能源,更进一步减少汽车尾气对环境带给的污染,采行着有所不同措施,一些新能源大大被利用到现代的汽车中,比如天然气,氢能源,电动能源,燃料电池等,而燃料电池就是各个汽车厂家和科研机构着力研究的一个方向。在目前的燃料电池技术中,有一种新的电池技术-----铁电池技术。 目前国内外研讨的铁电池有高铁电池和锂铁池两种。

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目前,世界各国都在为研发汽车新能源,更进一步减少汽车尾气对环境带给的污染,采行着有所不同措施,一些新能源大大被利用到现代的汽车中,比如天然气,氢能源,电动能源,燃料电池等,而燃料电池就是各个汽车厂家和科研机构着力研究的一个方向。在目前的燃料电池技术中,有一种新的电池技术-----铁电池技术。  目前国内外研讨的铁电池有高铁电池和锂铁池两种。高铁电池是一种以制备平稳的高铁酸盐(K2FeO4、BaFeO4等)作为高铁电池的负极材料制作的,具备能量密度大、体积小、轻巧、寿命长、无污染等特点的新型化学电池;另一种是锂铁电池,主要是磷酸铁电池,开路电压在1.78V-1.83V,工作电压在1.2V-1.5V,比其他一次电池低0.2-0.4V,而且静电稳定、无污染、安全性、性能优良。

  高铁电池作为电池负极的一种新型化学电池。其具备能量密度大、静电平稳、体积小、轻巧、寿命长、不消耗电解液、无污染等优点,尤其合适必须大功率、大电流的场合,如数码相机、摄影机等电子产品,与锂电池比起,高铁电池性价比更高。  高铁电池的优点:  目前市场上的民用电池比功率只有60-135w/kg,而高铁电池可以超过1000w/kg以上,静电电流是普通电池的3-10倍。

高铁酸盐物质在电池反应中可以获得3个电子,所以有比较较高的容量。高铁酸锂的理论容量高达601Ah/kg。高铁酸钡的理论容量也有313Ah/kg。而MnO2的容量为308Ah/kg。

高铁电池静电平稳。如Zn-K2FeO4,70%以上的静电时间在1.2-1.5V。

生产高铁电池的原料非常丰富,铁是地壳中尤为非常丰富的元素之一,铁在地壳中的含量为4.75%(与之比起,锌锰电池的主要原料锰的含量为0.088%)。同时每mol+6价铁能产生3mol电子,而每mol+4价锰仅有能产生1mol电子,铁的用量仅有是锰的1/3,大大节约了资源,减少了原料的成本。市面上MnO2约9000元/每吨,Fe(NO3)3约7500元/每吨。

且高铁电池绿色无污染。高铁酸盐静电后的产物为FeO-OH或Fe2O3-H2O,有毒无污染,对环境友好。不必须重复使用。

  高铁电池的负极:  高铁电池的负极材料是高铁酸盐,比如:K2FeO4、BaFeO4等,在电池静电反应中,+6价铁获得3个电子,转化成为+3价铁(一般为铁的氧化物),所以有比较较高的容量。  以高铁酸盐为负极材料代替商业锌锰电池中的MnO2才可构成高铁一次电池。其电池反应为:  K2FeO4+3/2Zn1/2Fe2O3+1/2ZnO+K2ZnO2  高铁电池的负极:  在高铁电池中,可作为电池负极的材料也很多,还包括锌、铝、铁、镉和镁等。

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  1、锌(Zn)  根据锌的金属特性,其电极电势较低,因而比能量和比功率都较为低。而且锌具备较好的静电性能,价格便宜,来源非常丰富。

在化学电源中获得普遍的应用于。目前应用于形式主要有Zn-MnO2电池和Zn-空气电池。  在碱性溶液中,锌电极反应除了构成锌酸盐外,最后产物主要为固相的氧化锌:  Zn+2OHZn(OH)2+2e;  Zn(OH)2+2OHZn(OH)42-;  Zn(OH)42ZnO+H2O+2OH-;  总反应为:Zn+2OHZnO+H2O+2e  对于Zn负极,在应用于高铁电池应用于中具有一定的优势,因为锌电极作为负极材料在碱性溶液中具有较成熟期的理论和工艺累积,有许多可糅合的技术。  2、铝  铝作为高铁电池的负极,不会遇上两个问题:  一是铝在碱性溶液中的生锈问题:在强劲碱性溶液中,铝的沉淀速度迅速,同时产生大量的氢气,对高铁酸盐来说,穿越隔膜的氢气不会加快高铁酸盐的分解成;  二是铝在阳极过程中表面产生沉积物不会制止电极的反应。

  可以通过合金化和电解液添加剂这两个途径来解决上述问题。  通过加到一些元素构成二元或多元铝合金,如加到Ga、Sn、In等金属可以转变铝表面沉积物的构成结构,提升铝的阳极电位,同时强化铝外用自生锈的能力。

在电解液中加到其它物质也可以提高电极反应产物的晶型,从而起着诱导生锈和提升阳极电位的起到。如加到In(OH)3可以有效地增大生锈,而加到Ga2O3、Na2SnO3或柠檬酸钠等都可以对活化电极起着有效地的起到。


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