话说铝燃料电池(6):铝燃料电池技术参数及优势新材料前沿

日期: 2024-04-15 09:13:42|浏览: 98|编号: 49044

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话说铝燃料电池(6):铝燃料电池技术参数及优势新材料前沿

铝燃料电池是一种发电设备,是一种“发电厂”。 该发生器的阳极是铝合金,阴极是空气。 在运行过程中(图1),它消耗铝合金阳极、电解液(液体)水和空气。 发生器中的氧气向外界输出电能,运行过程中产生Al(OH)3,这是一种具有巨大商业价值的副产品。 它实际上是一种化学电源,在催化剂的催化下通过化学反应产生电能。 它是铝电解的逆过程。

实际发电电池是由铝燃料电池和辅助电池(锂电池或镍氢电池)组成的混合系统。 图1为威瑞新能源有限公司的模型,其特点是:利用铝燃料电池比能量大的优势,将其作为能量包来储存和携带能量,提供恒定的功率输出,并且使用后整体更换; 利用镍氢电池/锂电池输出性能好、充电效率高的特点,将它们结合在一起,充分发挥各自在铝燃料电池方面的优势。 辅助电池用于在工作过程开始和结束时循环电解液,完全控制铝燃料电池的自放电和搁置性能。

铝燃料电池技术参数

截至2016年,德阳东申新能源科技有限公司向市场推出的铝燃料电池根据其特点和应用方向分为容量型和功率型两种类型。 前者容量大、比功率小,后者功率大、比容量小。 。 其技术参数(见表1)。 容量型铝燃料电池主要适用于UPS( Power ,电源),应用于通信基站、移动充电桩、智能微电网等; 动力型铝燃料电池主要适用于牵引动力,应用于车辆、飞机、船舶等。

铝燃料电池的优点

铝燃料电池具有比能量大、成本低、易更换、绿色环保、安全可靠、适用性强、可长期运行、所有产品均可回收再生等特点。

大于能量

铝燃料电池的理论比能量可达/kg,是锂离子电池的4倍。 其电源系统具有大电流、低噪音(≤35dB)、无红外特性、长续航能力(添加或更换一次铝阳极即可可持续)。 大电流供电7d~42d)。 铝燃料电池的实际比能量可以达到350Wh/kg~500Wh/kg,是锂离子电池120Wh/kg~150Wh/kg的三倍。 续航里程也是锂离子电池的三倍。 以北京汽车E150电动汽车为例,锂离子电池可承载电量26kWh,而同质量的铝燃料电池可承载78kWh,续航里程为390km,相当于行驶里程燃油车一次加油。

运营成本低,可与燃油车媲美

据童东风等人的数据显示。 和东申新能源科技有限公司(图2),按铝价15000元/吨和3000元/吨计算,铝燃料电池电动汽车的铝耗和水耗分别为3kg/100km和5L/100kg。 t。 以铝材加工费计算,铝材消耗成本为54元,电解液成本按1元/L计算,则铝制燃料电池成本约为59元/100公里,而一般小型客车的油耗为约8L/100公里,汽油价格7.63元/L计算,行驶成本为61元/100公里。

降低制造成本

电池的制造成本用电池的制造成本除以电池可存储的电量来表示。 据东深新能源科技有限公司统计,铝燃料电池的制造成本为500元/kWh,而锂离子电池的生产成本仅为4000元/kWh。 1/8 千瓦时。

更换简单方便

铝燃料电池在运行和放电时主要消耗铝和水。 操作时只需添加适量的水即可。 运行周期完成后,只需更换铝板或整个电池组。 操作快捷、简单、方便。 从操作时间和简单性来说,相当于给汽车加油,而且比电池的充电时间短得多。 断电后能立即快速启动,电压稳定,电流输出正常。

铝燃料电池运行过程中的主要副产物是氢氧化铝Al(OH)3,对环境无害,可回收利用。 加工成纳米级高纯Al2O3。 回收处理成本不足10元/公斤,而燃油汽车尾气污染严重,锂离子电池汽车重金属污染。 铝燃料电池运行时无机械振动,非常平稳无噪音,噪音≤35dB; 它没有热源,不会着火,也不会爆炸。 无电磁特性,燃料利用率达到92%以上。

安全可靠

物理化学性能稳定,不会因暴露在空气中而腐蚀、发热、燃烧或爆炸; 受到挤压、撞击、跌落、穿刺等强烈损坏时不会燃烧或爆炸; 电芯工作温度40℃,不存在燃烧或爆炸等重大安全隐患; 可长时间、大电流连续发电。

通用性强、适用性广

铝燃料电池堆(组)采用模块化设计,可根据不同的使用环境和各种动力需求进行快速组合,通用性强。 大功率铝燃料电池设备可广泛应用于国民经济建设、大众生产生活、国防建设等各个方面。

长时间运行

铝燃料电池特别适合大功率条件下长期连续运行而无需充电。 因此,铝燃料电池设备特别适合用作长效UPS。

铝资源丰富,制造成本不高

虽然我国能够采用纯拜耳法提取氧化铝的三水铝土矿资源较少,其他铝土矿也不丰富,但从全球范围来看,铝土矿储量丰富且非常丰富,地壳中的铝含量占其总质量。 同时,铝是一种回收率较高的金属。 回收能耗仅占原铝提取总能耗的5%,回收烧损也≤5%。 铝是回收价值最高的金属。 绿色金属,因此,长期来看,铝燃料价格可以稳定在合理区间。

氢氧化铝回收

铝燃料电池发电时会产生絮状Al(OH)3沉淀。 每消耗一公斤铝,可生产3公斤Al(OH)3,可生产2公斤Al2O3超细纳米粉末颗粒(图3)。 东申新能源科技有限公司利用电池废浆料制备的微粉氢氧化铝白度≥97%,满足微粉要求; 粒径相当均匀,d50产品粒径为0.8μm~1.5μm,进一步制备的氧化铝粉体粒径可达到30nm。 极新能源科技有限公司采用独特的铝合金负极技术和电解液技术,严格控制电池系统,防止粗晶粒的产生。 经过一定的处理工艺,制备的纳米级Al2O3的晶粒尺寸、粒度分布、化学纯度和整体颜色都得到很好的控制,已应用于纳米灯、混合动力汽车、电子基板、汽车尾气处理催化剂、UV固化材料、医疗、光学薄膜、锂电池隔膜、汽车车灯、LED照明、半导体、显示屏等领域得到广泛应用。

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