Источник тока из алюминия своими руками
Перезарядка алюминиевых батарей отличается от зарядки аккумуляторов на основе лития. Но тем не менее в ней нет ничего сложного, просто нужно вставить новый алюминий, вылить электролит и налить новый электролит, все — по сути, то же самое, что и бензиновый автомобиль, только это уже электромобиль, и нет никаких нагрузок на электросети. К тому же не нужно плодить огромное количество розеток с проводами с огромным сечением, чтобы все эти электромобили зарядить.
Но тут не все так гладко. Достать электричество из алюминия оказывается совсем не так просто, как хотелось бы. Сперва давайте разберемся в чем заключается принцип алюминий-воздушной батареи.
Чтобы такая батарея начала работать понадобятся 2 электрода: один естественно из алюминия, а второй — из графита. Оба эти электрода находятся в растворе электролита.
В качестве электролита можно использовать поваренную соль (NaCl), но с ней можно поднять напряжение примерно до 0,7В. Щелочным электролитом (NaOH) напряжение можно поднять уже больше, примерно до 1В.
В ходе химической реакции алюминий покрывается слоем гидроксида алюминия (Al(OH)3), который плавно опускается на дно емкости. А на поверхности электрода из графита образуются пузырьки водорода, которые в свою очередь приводят к повышению сопротивления и падению напряжения, этот процесс называется поляризацией.
Для запуска реакции щёлочи нам понадобится совсем чуть-чуть, будет достаточно 1г щёлочи на 0,5л воды.
Первым делом давайте проверим действительно ли в данной батареи нужно использовать графитовый электрод. Для опыта возьмем вот такой вот электрод из нержавеющей стали.
С данным электродом получилось напряжение 1,3В, ток короткого замыкания остановился в районе 17мА. На первый взгляд кажется, что электрод из нержавеющей стали более эффективен, но площадь поверхности нержавеющего электрода больше, так что пока неизвестно что лучше графит или нержавейка.
Так как графит имеет достаточно большое сопротивление, нужно с ним как-то бороться. Необходимо изготовить электроды из хорошо проводящего ток материала, а графит должен быть только на его поверхности. Было решено просверлить графит насквозь, и в получившихся отверстиях нарезать резьбу под болты м6.
В итоге получился стальной электрод с графитовой оболочкой.
На лицо уменьшение сопротивления, а, следовательно — эффективность конструкции возрастет. В дальнейших экспериментах будем использовать дистиллированную воду.
Первый эксперимент с электролитом, в котором 4г щелочи на 1л воды.
Даже несмотря на то, что у такая простая батарея обладает не большой отдачей по току, но зато такая батарея может работать очень долго, а в качестве электродов можно использовать любой алюминий, который легко переплавить в электроды любой формы, например, алюминиевые банки из-под различных алкогольных и безалкогольных напитков, фольга от шоколада и т.п.
В итоге, после всех проделанных экспериментах с различной концентрацией электролита, становится понятно, что при такой конструкции батареи не имеет смысла добавлять более 12г щелочи на 1 литр воды, то есть у нас получается примерно 1% раствор.
Источник
Металл-Воздушный аккумулятор своими руками?
как изготовить в домашних условиях металл-воздушный аккумулятор
franklin
Всем привет!
Устав ждать от грандов аккумуляторостроения, хоть каких новаций и перемен.
Есть довольно стойкое желание внести свою лепту, в появление доступных, ХОТЯ-БЫ для личного применения.
Первичных/вторичных химических источников тока
Кто чего нибудь знает в этой области, присоединяйтесь к этой теме
trevor
Eos разрабатывает новые, недорогие решения для хранения энергии для электрической промышленности, коммунальников и транспортников. Миссией Eos ‘является создание экономически эффективной энергии хранения данных, которая являются не только дешевле, чем другие технологии батарей, но и менее дорогой, чем наиболее экономичная альтернативная, используются сегодня, чтобы обеспечить питание газовой турбины для электростанций или двигателя внутреннего сгорания для автомобиля. Сама перезаряжаемая Eos ‘воздушно-цинковая батарея первоначально будет продаваться за $ 1000/kW электрически перезаряжаемые с количеством перезарядок 10 000 циклов (30 лет) с полным циклом и при полной глубине разряда. — Подробнее на: eosenergystorage.com
franklin
Из претендентов на роль «топлива» в столь специфическом топливном элементе
Катионы активных металлов-магний, алюминий
Катионы менее активных металлов-марганец, цинк
материалы катода:
начну с цинка, алюминий, магний?
воздухопроницаемый анод — углеткань
материал токосъемников электродов — электротехническая медь
по электролиту? щелочь
разделитель анода-катода стеклоткань, нетканый полипропиленовый холст
хотя указанная фирма ЭОС использует Рн-нейтральный электролит
Ладно, «пробегусь», погуглю — стоимость стружки указанных металлов
как-бы за террориста не приняли /магний, алюминий.
Хотя первые сборки будут чисто символические
1 ячейка
главное освоить способ формовки пластин, сендвича
Rouly
цинк, алюминий, магний реагируют как с кислотами, так и с основаниями(щелочами)
там с нюансами, по температуре итп
У цинка электрохим потенциал -0.76В
алюминий в кислой среде -1.663 В, в щелочной среде — 2.35 В
магний 2.36 В
Кстати у алюминий-воздушная батарейка (даже однократного использования) — моцная вещь, про нам как всегда рассказали и заверили. что восстанавливать гидроксид алюминия, это «ужасно сложно» и неудобно
у кого есть на примете толковый источник, по электрохимии металлов
указанного ряда — Цинк/Алюминий/Магний
Надо будет разузнать, почему в серебряно-цинковых аккумуляторах, для электродов используются оксиды указанных металлов
Rouly
Вот, к примеру конструкция подобной батареи описана-
Aviamodelist
Совершенно забытая тема 
насчет «воздушно-металлических» ХИТ(хим.источников тока).
Принцип прост: кислород используем из атмосферы, расходуем вместо бензина — металл, например алюминий. Несколько статей на эту тему ниже.
С одной стороны — это «батарейка» которую можно высосать и . придется менять.
Но с другой стороны — высочайшие параметры емкости и «емкости с литра», которые и не снились литию
Вопрос цены. Например элементы 24ВАИТ250 — это 38 Вольт, 24кг веса общего, и 238Ач !
расходуемый материал — электроды (пластины) алюминия 3мм толщиной и общей массой в 1.9кг.
Я так и не понял — все эти 1.9кг расходуются за раз или это «на одну смену электролита емкость», и можно поменяв электролит (обычная поваренная соль) проехать еще
Но давайте просто примем что 2кг алюминия сьедаются за одну эксплуатацию — т.е. 238Ач при 38В.
Для скутера этого должно хватить (одной заправки) примерно на 10 поездок по 50км (из опытов поездок на свинце наших форумчан, поправьте меня если я сильно ошибся с пробегом)
По деньгам это сегодня 2.1 доллара США за 1кг — т.е. 2кг это 4.2 долл.США. ( Если принимать алюминиевый лом, то, конечно, дешевле получится.)
Т.е. пробег в 500км скутера обойдется нам в 4.2долл.США (соль за «ресурс» не считаем — его полно).
Я нигде не ошибся . 
Много это или мало ? Получается что 1км пути будет стоить 0.0084 доллара.
(это соответствует 22 копейки Украины) Т.е. средняя поездка в 20км(на работу) будет стоить 0.168 доллара (4.5 гривни, при цене ОДНОЙ ПОЕЗДКИ в общ.транспорте сегодня от 4.5 гривен до 7 гривен(маршрутка), которые «под подьезд» вас не довозят. )
Мощность одной такой батареи P= I x U = 238 x 38 = 9044 Вт/ч или 9 кВт/ч
Источник
Замена электролита на масло защитила алюминий-воздушный аккумулятор от коррозии
Brandon Hopkins et al. / Science, 2018
Американские инженеры создали алюминий-воздушный аккумулятор, практически полностью защищенный от саморазряда. Для этого разработчики предложили после использования аккумулятора менять электролит в нем на полимерное масло с помощью помпы. Эксперименты с прототипом показали, что благодаря такой процедуре саморазряд снижается до 0,02 процента в месяц, рассказывают авторы статьи, опубликованной в Science.
Алюминий-воздушный аккумулятор представляет собой гальванический элемент, в котором электрический ток вырабатывается благодаря реакции алюминиевого анода с кислородом из воздуха и водой из электролита. С электрохимической точки зрения такие аккумуляторы одноразовые, однако в конструкции многих из них предусмотрена возможность замены анода для «перезарядки». Главное преимущество таких аккумуляторов перед самыми распространенными типами аккумуляторов, в том числе литий-ионными, заключается в их крайне высокой плотности энергии. Благодаря этому, к примеру, электромобили с такими аккумуляторами могут проезжать несколько тысяч километров на одном цикле работы алюминий-воздушного аккумулятора.
Но из-за не до конца решенных технологических недостатков пока аккумуляторы такого типа не получили широкого распространения. Один из таких недостатков заключается в их быстром саморазряде из-за коррозии алюминиевого анода, который может составлять несколько десятков процентов за месяц. Для решения этой проблемы инженеры предлагали множество решений, таких как легирование электродов или модификация состава электролита, но, как правило, эти методы снижают плотность энергии аккумулятора или другие важные параметры.
Группа инженеров из Массачусетского технологического института под руководством Дугласа Харта (Douglas Hart) предложила новую конструкцию алюминий-воздушного аккумулятора, позволяющую снизить коррозию анода почти до нуля и при этом сохранить высокие характеристики аккумулятора. Разработанный инженерами аккумулятор состоит из анода, сделанного из алюминиевой фольги с чистотой 99,999 процента, и катода, состоящего из углеродных и марганцевых частиц, никелевой сетки и полимерной мембраны, пропускающей кислород из атмосферы. Электроды разделены сепаратором из тефлона, специально обработанного для получения гидрофильных и олеофобных свойств. В качестве электролита используется вода и гидроксид натрия, а также антикоррозийная добавка в виде гексагидроксостанната натрия.
Схема обычного (A) и нового (B и C) алюминий-воздушного аккумулятора
Источник