鋁空氣電池制作方法教程詳解

　　鋁空氣電池的化學(xué)反應(yīng)與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。鋁空氣電池的進展十分迅速，它在EV上的應(yīng)用已取得良好效果，是一種很有發(fā)展前途的空氣電池。

　　在單體電池中以鋁（Al）為負極、氧為正極，在鋁空氣電池兩側(cè)有一對輔助空氣電極，作為鋁空氣電池正極，在工作時只消耗鋁和少量的水。

　　主要特點

　　比能量大

　　鋁空氣電池的理論比能量可達8100Wh/kg，2014年的鋁空氣電池的實際比能量只達到350Wh/kg，但也是鉛酸電池的7～8倍、鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。采用鋁空氣電池后，車輛能夠明顯地提高續(xù)駛里程，國外有關(guān)資料介紹，美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動汽車上，有過只更換一次鋁電極續(xù)駛里程達1600km的記錄。

　　質(zhì)量輕

　　我國開發(fā)和研制的牽引用動力型鉛酸蓄電池的總能量為13.5kWh，總質(zhì)量為375kg。而同樣能量的鋁空氣電池總質(zhì)量僅45kg，為鉛酸蓄電池質(zhì)量的12%。由于電池質(zhì)量大大減輕，車輛的整備質(zhì)量也降低，可以提高車輛的裝載能量或延長續(xù)駛里程。

　　無毒危險

　　鋁對人體不會造成傷害，可以回收循環(huán)使用，不污染環(huán)境。鋁的原材料豐富，已具有大規(guī)模的鋁冶煉廠，生產(chǎn)成本較低。鋁回收再生方便，回收再生成本也較低。而且可以采用更換鋁電極的方法，來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。

　　雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率較低，充電和放電速度比較緩慢，電壓滯后，自放電率較大，需要采用熱管理系統(tǒng)來防止鋁空氣電池工作時的過熱。

　　鋁空氣電池的設(shè)計

　　一、實驗名稱 鋁空氣電池的設(shè)計、制作與探究

　　二、實驗?zāi)康?通過多種簡單裝置實現(xiàn)對鋁空氣電池的模擬，并通過簡單的實驗對鋁空氣電池的工作原理進行揭示。

　　三、實驗儀器及試劑

　　鋁皮、鋁箔、活性碳粉、活性碳棒、枯木炭、鋁皮易拉罐、自制帶U型管密封器、飽和食鹽水、瓊脂、酚酞、少量紅墨水、紗布、濾紙等。

　　四、實驗儀器裝置圖

　?。ㄒ唬╇姵刂谱餮b置

　　1 包扎式鋁空氣電池

　　圖1．包扎式電池

　　圖2．制作完成的包扎式電池

　　2 卷制式電池

　　圖3．卷制過程

　　圖4．制作完成

　　3生活化鋁空氣電池

　　圖5．易拉罐空氣電池

　　圖6．鋁箔空氣電池

　　（二）鋁空氣電池工作原理探究

　　圖7． 探究空氣的消耗

　　圖8．檢驗OH-離子的消耗

　　五、實驗操作部分

　　按前圖（圖1-6）所示方法即可制得有穩(wěn)定工作電壓的多種鋁空氣電池，實際演示時將電池的正負極直接接于電子賀卡、電子鐘或小功率直流電機進行演示即可。

　　揭示電池工作原理時，將制作好的電池置于圖7所示密閉容器中，電池接外電路工作一段時間后，通過紅墨水高度變化可證實密閉容器中氧氣的消耗。若證實電池工作過程中有氫氧根離子的生成，則按照8所示組建簡單鋁空氣電池，圖中凝膠為食用明膠，制作明膠時在其中滴入少量酚酞。制作好電池后將電池正負極接于用電器，一段時間后會看到凝膠從中心逐漸往邊緣，慢慢變紅。從而證實電池工作工程中有氫氧根離子生成。

　　六、實驗改進的意義

　　該實驗可以加深學(xué)生對原電池工作原理的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容的興趣，同時使學(xué)生感受到化學(xué)科技的魅力。且該實驗簡單易行學(xué)生可以輕松地自己動手實現(xiàn)，大大拉近了化學(xué)與學(xué)生的距離。