金属空气电池在军民两用领域的应用研究
学术论文
Scientific & Technical Paper
文章编号：1009-8119 ( 2018 ) 03 ( 1 ) -0064-04
金属空气电池在军民两用领域的应用研究
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史腾飞李仲铀董姗姗王珊珊
(中国船舶工业综合技术经济研究院，北京100081
摘要随着新能源技术的不断发展，金属空气电池因其具有容量大、成本低、清洁环保及放电稳定安全等特
性而受到了广泛重视。与传统的燃料电池相比，金属空气电池以氧气作为氧化剂，活性金属作为负极，并通过与 电解液进行反应而产生电能，其原理与干电池类似，是当前新能源电池发展的重要方向之一。对当前几种前沿金 属空气电池的研究进展及其应用进行了分析与研究。
关键词金属空气电池，军用，民用，应用近年来，随着新能源技术的发展，电力系统越来越多 地被应用于代替传统的能源系统，充电站、电动汽车、电 力推进器系统等已成为当前新能源技术应用的热门方向， 而电源装置则是新能源技术发展的关键。金属空气电池是 一种新型化学电池，兼具原电池和燃料电池的优点，具有 比功率高、使用年限长、节能环保等优点，并且因原材料 较为丰富而成本较低，是面向21世纪的新型清洁绿能源 之一。目前，金属空气电池的主要类型有铝一空气电池、 锌一空气电池、镁一空气电池、埋一空气电池、钠一空气 电池，以及铁一空气电池。本文将对以上几种金属空气电 池的国内外研究进展及应用情况进行介绍。1金属空气电池发展情况概述1.1金属空气电池的原理及结构
金属空气电池是以金属或金属混合物为电池负极，以 空气中的氧或纯氧作为正极的活性物质，在中性或者碱性 电解液的条件下发生氧化还原反应，在反应中释放电子而 产生电流的装置，如图1所示。
图1金属空气电池放电时的状态
在放电时，氧气在正极发生还原反应，方程式如下:
O 2+2H 2O +4e -—4OH -相应的负极通常只能以不同金属M 失去电子来进行平
衡，反应方程式如下：
M ^M "++«e -
由于负极所用的金属不同，金属电池的性质有所不 同。在此，仅针对当前研究较多的几种金属空气电池进行 介绍，对当前空气电池的发展及应用进行详细的分析。1.2几种主要研究的金属空气电池1.2.1铝一空气电池
近年来，铝空气电池因铝具有量大易产的特点而迅速 地发展起来，在近几年的研究中占据了很大的比重。
铝空气电池的工作原理是通过负极（主要为铝合金 材料）与电解液（通常为碱性溶液）发生反应而释放出电 子，释放的电子通过外部负载流到正极（空气电极主要为 氧气），空气电极得到电子后与水发生还原反应，从而使 得化学反应持续进行。
其中，正极反应为：
i 〇2 + H20 + 2e_ -»20H~
负极反应为：
Al —Al 3++3e -
Al 3++3OH -^Al  (OH ) 3
总的化学反应在不同的电解液条件下发生不同的放电 反应。
中性溶液：
2AI  + |〇2+3H 20-»2A l  (O H )3
碱性溶液：4A 1 + 302 + 6H 20+40H _ -» 4A 1 (OH ) 4
铝一空气电池具有较强的适应性，既可以用于陆地，
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