镁燃料电池的发展及应用

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镁电池的工作原理

镁电池的工作原理

镁电池的工作原理
镁电池的工作原理是通过镁作为负极和正极活性物质之间的反应来实现电能的产生和储存。

镁电池的负极通常使用纯镁金属或者镁合金,正极则使用一种能与镁发生化学反应的氧化剂,如氧气(O2)、空气(O2和N2的混合物)、二氧化锰(MnO2)或者四氧化三铁
(Fe3O4)。

在电池中,电解质一般采用氯化镁或者其他含镁盐溶液。

在正常工作状态中,镁电池内的镁负极会发生氧化反应,将金属镁中的电子转移到正极,从而产生电流。

镁负极处的氧化反应可以以如下的方式表示:
Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e-
同时,正极会发生还原反应,与上述的氧化反应相互配合产生电子转移。

正极的还原反应可以具体表示为:
O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq)
这样,在电池的两个电极之间,就会建立起可用的电势差,电子将沿着外部电路流动,实现了电能的输出。

当这种反应进行时,金属镁逐渐被氧化并转化为镁离子,而氧化剂则被还原为氢氧根离子。

需要注意的是,镁电池需要在碱性环境中工作,因为在酸性环
境中,镁负极会发生过于剧烈的反应,导致电池寿命大大缩短。

总之,镁电池的工作原理主要依靠镁负极的氧化反应和正极的还原反应,通过镁离子和氢氧根离子的转移,在外部电路上产生电能。

镁合金的优势在哪?镁材料的应用在哪?

镁合金的优势在哪?镁材料的应用在哪?

镁合金的优势在哪?镁材料的应用在哪?镁合金的优势在哪?镁材料的应用在哪呢?什么是镁合金?镁合金的优势在哪?镁材料的应用在哪?接下来,就带你了解一下吧!镁合金由于其比强度高、弹性模量大、散热好、消震性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、耐有机物和碱的腐蚀性能好等特点,现已广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等领域。

除此之外,镁合金在医疗器械上的应用潜力很大;如果金属镁企业能在加工性能和产品价格上取得突破,那么镁合金也将在LED产业得到广泛应用。

院士说左铁镛院士在今年新材料发展趋势高层论坛中说到:“就镁材料来说,近20年来,我国的镁材料已取得了三个“第一”的好成绩,分别是镁产量第一,镁储量第一和镁出口量第一。

现在我国在上海交通大学和重庆大学分别建立了镁材料研究中心,在山西、陕西等省份形成产业一体化的布局,大大促进了我国镁合金的研究应用。

目前,镁金属与铝金属相比,价格只高出20%,相较之前有大幅度降低,这也能极大的促进镁合金的研究发展和应用。

”那么,镁合金的优势在哪?镁材料的应用在哪呢?1镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一,镁的比重是1.74g/cm3,只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4;镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。

镁具有比强度、比刚度高,导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。

镁合金的比强度高于铝合金和钢,略低于比强度最高的纤维增强塑料;比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料;耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380;减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。

镁合金是制造工业中可使用的最轻金属结构材料之一,其性能特点决定了众多的应用优势:一是减轻资源压力,镁合金产品的应用可以缓解铁矿和铝矿资源短缺的压力;二是减轻能源和环境压力,以汽车为例,镁合金大规模应用可降低10%—15%的油耗和排放;三是镁合金产品减震性能优越;四是镁合金能源特性好,在某种程度上可以说有镁就有电;五是镁合金产品可屏蔽电子辐射,可广泛用于手机和电脑外壳……中国有丰富的镁资源(占世界70%以上)和巨大的应用市场,为制造业减重的同时必将提升中国制造业的竞争力。

镁电池原理

镁电池原理

镁电池原理
镁电池是一种新型的高性能电池,其工作原理基于镁离子的嵌入/脱嵌反应。

与传统的锂电池相比,镁电池具有更高的能量
密度和更低的成本,并且镁是一种丰富的天然资源。

镁电池的正极通常采用氧化镁(MgO)材料,负极使用金属
镁(Mg)。

在放电过程中,金属镁发生氧化反应,形成镁离
子(Mg2+),同时放出电子。

这些镁离子穿过电解质,沿着
电流路径移动,并与正极的氧化镁发生嵌入反应。

嵌入反应是指镁离子与氧化镁的结构发生相互作用,形成一种新的化合物。

在充电过程中,外部电源提供电流,将金属镁还原为镁离子,并使其脱嵌出正极材料。

脱嵌反应是指镁离子从氧化镁结构中解离出来,重新形成金属镁。

镁电池的工作原理可以简化为以下步骤:
1. 放电:金属镁发生氧化反应,形成镁离子和电子。

Mg → Mg2+ + 2e^-
2. 电子流动:电子通过外部电路流动,提供电能。

3. 离子传输:镁离子通过电解质移动,沿着电流路径进入正极。

4. 嵌入反应:镁离子与正极的氧化镁发生结构相互作用,形成化合物。

充电的反应过程与放电相反:
1. 电子流动:外部电源提供电流,反向将金属镁还原为镁离子。

2. 脱嵌反应:镁离子从氧化镁中解离出来。

3. 离子传输:镁离子通过电解质移动,返回负极。

4. 还原反应:镁离子与金属镁重新结合,形成金属镁。

总之,镁电池的工作原理是通过镁离子的嵌入/脱嵌反应实现
电能的存储和释放。

这种电池具有可靠性高、能量密度大和低成本等优点,有望成为未来电池技术的重要发展方向。

碳镁盐水电池原理

碳镁盐水电池原理

碳镁盐水电池原理简介碳镁盐水电池是一种以碳和镁作为电极,盐水作为电解质的电池。

它利用镁的高活性和碳的导电性能,将化学能转化为电能。

该电池具有环保、可持续以及低成本等特点,在一些应用领域有着潜在的广泛应用价值。

原理电极反应碳电极在碳镁盐水电池中充当阴极,而镁电极充当阳极。

在充电过程中,阴极上发生还原反应,阴极的碳吸收水中的氢离子(H+)并放出电子(e-):2H+ + 2e- -> H2同时,阳极上发生氧化反应,镁电极溶解并释放出镁离子(Mg2+):Mg -> Mg2+ + 2e-IEC(碳镁相互作用)在碳镁盐水电池中,碳镁相互作用(IEC)是电荷转移的关键过程之一。

IEC是指碳电极与镁离子之间的相互作用,产生的电流主要由IEC控制。

当碳电极与镁离子相碰撞时,电子从镁离子转移到碳电极,使得镁离子还原成镁金属并形成沉积。

电解质碳镁盐水电池中的电解质是盐水溶液,其主要成分是氯化钠(NaCl)。

盐水中的离子包括氯离子(Cl-)和钠离子(Na+)。

电池正常工作时,电解质中的离子扮演着传导电荷的角色,确保电子和离子在电池中的传输。

优势与应用环保和可持续性碳镁盐水电池具有很高的环保性和可持续性。

它不需要稀有材料,如锂、钴等,同时也不会产生有毒或危险的废物。

碳和镁都是丰富的资源,易于获取和再利用。

低成本相对于传统的锂离子电池,碳镁盐水电池的制造成本较低。

碳和镁都属于低成本的材料,并且生产工艺相对简单。

这降低了电池的成本,并有望在大规模商业应用中获得竞争优势。

应用前景碳镁盐水电池具有广阔的应用前景。

在能源储存方面,它可以作为家庭能源储备和储能系统的一部分,满足日常用电需求。

此外,碳镁盐水电池还可以用于汽车动力、航空航天、电子设备等领域,为这些应用提供高性能和可持续的能源解决方案。

结论碳镁盐水电池利用碳和镁电极以及盐水电解质,将化学能转化为电能。

它具有环保、可持续和低成本等优势,有着广泛的应用前景。

未来的研究和发展将进一步提高碳镁盐水电池的性能和使用寿命,推动其在能源领域的应用。

镁系储氢技术

镁系储氢技术

镁系储氢技术
镁系储氢技术是一种利用镁和其合金材料作为储氢材料的技术。

镁是一种轻质、丰富的金属,具有较高的储氢容量,每克镁可以储存约1.5克氢气。

而且,镁材料可以通过吸氢和释放氢的
反应循环多次使用,具有良好的循环稳定性。

镁系储氢技术主要包括两种类型:物理吸附和化学吸附。

物理吸附是将氢气通过压力或低温等方式吸附在镁材料的表面,形成镁氢化物。

当需要释放氢气时,通过升温或减压等方式将氢气从镁材料中释放出来。

化学吸附是将镁和其合金材料与氢气反应生成镁氢化物。

当需要释放氢气时,通过加热或加压等方式将镁氢化物还原成镁和氢气。

镁系储氢技术具有很多优点,如储氢容量高、循环性能好、操作温度范围广、反应速率快等。

然而,该技术也存在一些挑战,例如镁材料的吸附/释放氢气速率较慢、反应温度较高、镁材
料容易氧化等。

目前,镁系储氢技术正在不断研究和发展中,用于制备高效、安全、经济的储氢材料,并在氢能源领域中有着广泛的应用前景。

镁电池工作原理

镁电池工作原理

镁电池工作原理
镁电池是一种利用镁和正极材料反应产生电能的化学电池。

它的工作原理是基于镁与正极材料之间的氧化还原反应。

镁作为电池的负极材料,其特点是具有良好的化学活性和高电位。

在电池中,镁会从负极电极上脱去两个电子,进入电池溶液中以镁离子(Mg2+)的形式存在。

这个过程称为氧化反应,其中负极的反应可以表示为:Mg → Mg2+ + 2e-。

正极材料则是一种能够与镁离子发生还原反应的物质。

常见的正极材料包括铜氧化物(CuO)、铁氧化物(Fe2O3)等。


极上的反应可以以铜氧化物为例表示为:CuO + 2e- → Cu +
O2。

当电路闭合并外接负载时,镁离子会在正极上还原为金属镁,并释放出电子。

这些电子通过负极电极,外部电路和负载来完成电子转移,并产生电流。

反应过程可以表示为:Mg2+ + 2e- → Mg。

整个镁电池的化学反应可以简化为镁在负极氧化,通过电路流向正极进行还原的过程。

这一过程的产物是氧化镁(MgO),其在电池中通常以粉末或糊状的形式存在。

需要注意的是,镁电池工作时需要在电解质溶液中进行。

常用的电解质溶液包括氯化镁(MgCl2)溶液、硫酸镁(MgSO4)溶液等。

电解质可以促进镁离子的迁移和还原反应的进行。

总结起来,镁电池的工作原理是基于镁和正极材料之间的氧化还原反应。

通过镁在负极的氧化和在正极的还原反应,释放出电子并产生电流。

这种电池具有高能量密度、低成本、可回收等优点,但也有不足之处,如镁的反应速度较慢,使用寿命相对较短等。

高强度锂离子电池正极材料中镁离子掺杂的应用

高强度锂离子电池正极材料中镁离子掺杂的应用

高强度锂离子电池正极材料中镁离子掺杂的应用随着生活水平的提高和科技的不断进步,锂离子电池逐渐成为人们生活中不可或缺的能源。

锂离子电池是一种电化学系统,由正极、负极、电解质和隔膜等组成,正极材料是锂离子电池的重要组成部分。

而在正极材料中,加入镁离子掺杂,能够提高电池的性能,让电池表现更好。

本文将从以下几个方面介绍高强度锂离子电池正极材料中镁离子掺杂的应用:锂离子电池及其正极材料、镁离子掺杂的原理、镁离子掺杂的影响、和未来发展。

一、锂离子电池及其正极材料锂离子电池作为一种新能源,其优势体现在多个方面,比如高能量密度、长使用寿命、高效率、低污染等。

同时,锂离子电池的正极材料主要有四类,分别是钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和钛酸锂(Li4Ti5O12)。

这些正极材料各有优缺点,例如钴酸锂虽具有高的储能密度和放电平稳性,但存在价格昂贵和安全隐患的问题。

相比之下,磷酸铁锂由于价格相对较低,且安全性较高,因此逐渐成为锂离子电池的主流材料之一。

二、镁离子掺杂的原理为了提高锂离子电池的性能,科学家们提出了镁离子掺杂的思路,将少量的镁离子掺入电池正极材料中。

因为镁元素的物理化学性质与锂元素相像,故可在一定程度上代替锂元素。

通过镁离子的掺杂,可以增加锂离子电池的容量、提高电池的循环寿命、降低电池内部电阻、提升电池的充放电效率等。

三、镁离子掺杂的影响一般来说,镁离子掺杂对锂离子电池的性能有以下影响:(1)降低电极材料的电阻:铁磷酸锰锂是一种高电阻的电极材料,而通过镁离子的掺杂,可以降低电极材料的电阻,提高电池的充放电特性,减少电池的能量损失。

(2)提高电池的循环寿命:锂离子电池在使用过程中,会发生锂离子的循环嵌入和脱出,这个过程会不断磨损电极材料。

而镁离子掺杂可以使得电极材料的晶格结构发生改变,从而使得电池的循环寿命得到了极大的提高。

(3)增加电池的容量:锂离子电池的容量主要由电极材料的比表面积和与其反应的锂离子数量决定。

镁离子电池

镁离子电池

镁离子电池有潜力突破当前各种电动和混合电动汽车的储能技术根据美国能源部能源技术实验室(NETL)的一项报告显示,较其他电池而言,镁电池性能优越,为理想替代品。

镁价格相对价低,镁锂合金安全性高且质量较轻,其化合物通常无毒。

该报告表示,镁为双电子,其电化性质和锂相似,为12g/F,锂为7g/F,钠为23g/F,镁电池的理论比容量为2205安培小时每千克,为理想的高比容量电池系统。

适的设计构造可使得镁电池的放电量在0.8-2.1V的开路电压中达到400-1100瓦特时/千克,为理想的智能电网储存系统和固定的备用能源。

据《麻省理工科技创业》中文版2012年1-2期报道,麻省理工学院材料科学家德格布兰德·塞德几年前发起了材料基因组计划,利用计算机技术分析和预测“在整个已知的化学世界中的材料性能”。

塞德系统地分析了各种化合物用作电池材料的可能性,2009年他参与创办了Pellion科技公司,已经确定了镁离子电池的阴极材料。

更为重要的是,它可以利用现有的锂离子电池制造工艺。

塞德认为“如果你要发明一种新材料取代现有的,可能需要花5-10年时间,但是如果你还需要发明一种新的制造工艺,那就要花上10-20年时间。

”去年西北工业大学苏力宏等学者在一篇论文中说:“从理论上讲,镁离子电池可供提高的研究发展空间,远远超过锂离子电池,如果能实现镁离子电池一半的理论容量,将会是一场新的能源利用方式的革命,故能开发出实用的二次Mg电池,其意义将超过现在的Li离子电池。

也可以说,Mg离子电池是迄今为止最具有理论前景的适用电动汽车的绿色蓄电池。

”加拿大不列颠哥伦比亚省能源公司MagPower的工程师们研究出了一种新颖的方法。

他们用水和空气与镁燃料发生反应,以镁作为金属阳极制造出了一种新型的金属燃料电池。

无独有偶,以色列希伯来大学的多伦·奥巴赫也发明出了一种以镁为基础的锂离子可充电电池,这种电池寿命长且比较稳定。

而美国加州理工大学的安德鲁·肯德勒则另辟蹊径,利用镁燃料和液体反应生成氢气,后者可作为燃料电池的能源,反应生成的氧化镁则是一种相对无害的物质。

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镁燃料电池的发展及应用镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运、可使用温度范围宽(-20—80℃)及污染小等特点。

作为一种高能化学电源,在可移动电子设备电源、自主式潜航器电源、海洋水下仪器电源和备用电源等方面具有广阔的应用前景。

1镁燃料电池的工作原理镁燃料电池(Magnesium fuel cell,又称Magnesium semifuel cell)主要由镁合金阳极,中性盐电解质和空气(氧气或其它氧化剂)阴极三部分组成。

镁是非常活泼的金属,在中性盐电解质中有很高的活性,适合用作中性盐电解液金属一空气电池的阳极材料。

阴极氧化剂可以利用空气或者是过氧化氢。

目前的研究主要是中性盐电解质镁-空气燃料电池和镁-过氧化氢燃料电池系统。

1.1镁-空气燃料电池的工作原理图1为镁-空气燃料电池的示意图。

中性盐条件下镁一空气燃料电池的放电反应机理如表1所示。

镁一空气电池以空气中的氧作为活性物质,在放电过程中,氧气在三相界面上被电化学催化还原为氢氧根离子,同时金属镁阳极发生氧化反应。

在放电过程中,镁阳极还会与电解液发生自腐蚀反应,产生氢氧化镁和氢气。

因此降低了镁阳极的库仑效率,使得镁一空气电池性能降低,在实际应用中,开路电压约为16V。

1.2镁一过氧化氢燃料电池的工作原理镁-过氧化氢燃料电池系统的示意图如图2所示。

镁-过氧化氢燃料电池是镁一空气(氧)燃料电池的一个分支。

在中性盐电解质中,镁一过氧化氢燃料电池的放电反应机理如表2所示。

同时,在放电反应过程中,存在着几个附加反应,如表3所示。

由于过氧化氢分解、沉淀物产生以及镁阳极的自腐蚀等附加反应的存在,使得电池的理论开路电压与电化学性能降低。

在镁一过氧化氢燃料电池系统中,为了溶解氢氧化镁和碳酸镁等固体沉淀物,在电解质中加人少量的酸性电解液,可以减小放电反应阻力,使理论电池电压从3.25V升高到4.14V,对电池性能有很大的提高,放电反应机理如表4所示。

2电极的研究2.1镁阳极的研究由于镁是工程应用中最活泼的金属,电极电势低,化学活性很高,在大多数的电解质溶液中,镁的溶解速度相当快,产生大量的氢气,导致阳极的法拉第效率降低。

普通镁(一般99.0%一99.9%)中由于有害杂质存在,易发生微观原电池腐蚀反应,因而镁的自腐蚀速度大;同时,反应时产生较致密的Mg(oH)2钝化膜,影响了镁阳极活性溶解。

寻找阳极利用率高的镁合金阳极材料是国际上镁燃料电池研究的热点和难点问题之一,其关键是寻求高性能镁合金材料,减小析氢的腐蚀,姐冷活仕与皂本仕的矛盾。

为了克服金属镁的这些缺陷,可将镁和其它合金元素制成二元、三元乃至多元合金。

一方面可以细化镁合金晶粒,增大析氢反应的过电位,以降低自腐蚀速度;另一方面可以破坏钝化膜的结构,使得较为完整、致密的钝化膜变成疏松多孔、易脱落的腐蚀产物,从而减轻镁合金钝化问题,促进电极活性溶解,提高镁合金的电化学性能。

镁合金作为海水激活电池负极材料,国外在20世纪60一80年代已进行了广泛的研究与实验,商业应用的镁合金有AZ 31、AZ61等。

目前研究水平较高的有英国Magnesium Elektron 公司生产的AP65和MTA75镁合金,其特点是电位高、析氢量低、成泥少,析氢速度为0巧mL. min-2·cm-2,阳极利用率为84.6%,开路电位为一1.803v(vs.scE),它们代表了当今水下推进器用海水激活电池镁合金负极材料领域的先进水平。

2.2阴极的研究2.2.1空气阴极空气阴极的组成和结构对镁燃料电池的性能有重要的影响。

寻找廉价、高效的氧还原电催化剂和研究新型结构的阴极制备技术是当前研究的热点,已成为提高空气阴极电化学性能的关键。

目前,空气阴极采用的催化剂主要有贵金属催化剂(铂、铂合金和银)、钙钦矿型氧化物催化剂、金属有机鳌合物催化剂、MnO:催化剂等。

贵金属铂基催化剂用作空气阴极氧还原电催化剂显示出良好的催化活性,但由于铂价格昂贵,限制了它的市场化与应用范围。

近年来有关金属燃料电池用非铂催化剂阴极研究报道较多,并取得了较大的进展。

Gamburzev等人开发了不同碳载体的银电催化剂制备方法,并且对银催化剂空气扩散电极在碱性电解质中的电催化性能进行了研究,结果表明,碳载体银催化剂电极的性能比只有碳催化剂时提高3倍。

在室温和大气压力条件下,当电极电势为075 V(vs.SHE)时,电流密度达到150mA/cm2。

wagner等,采用PTFE作有机粘结剂,与银粉或氧化银粉催化剂相混合,通过冷压处理过程,得到高比表面积的多孔气体扩散电极。

PTFE纤维在电极中呈蜘蛛网结构,形成了很好的疏水孔系统,有利于气体的传输,提高了催化剂的催化活性与稳定性,电流密度达到650 mA/cm2,使用寿命长达5 000h。

钙钦矿型催化剂也是较好的电催化剂,近来开展了相应的研究。

LIN等采用改进的无定型柠檬酸前驱体法合成了LIMn2-xCoxO4。

系列尖晶石型氧化物,与传统制备方法相比,催化剂比表面积明显增加,添加碳黑不仅减小了氧化物颗粒的聚集,而且改变了复合氧化物的结构参数,增大了比表面积。

另外,对钙钦矿型催化剂的不同制备方法也有一些研究报道。

金属大环化合物,特别是金属(Fe、Co)鳌合物如酞著、叶琳也都被认为对氧还原有电催化活性。

M.Bron等人对碳载叶琳铁化合物进行热处理,制得氧还原电催化剂,其活性虽然低于含10%Pt的商业Pt/C催化剂的活性,但就催化剂中的金属含量而言,两者活性相当。

当金属含量达到一定值时,催仕活性可认到最大。

Mro2催化剂作为氧还原电催化剂,具有价格低廉的优势,具有广阔的应用前景。

WeiZ.等人研究了碳载MnO2催化剂的空气电极,把碳黑和硝酸锰溶液混合后在不同温度下加热焙烧,发现在340℃时制得的MnO2催化剂活性最好。

X射线衍射表明在340℃热解产生的MnO2在33.3C(2θ)的衍射峰显著提高,由此认为该晶面(d=0.272 nm)有利于氧气的还原,同时进一步研究了Mn3O4对于形成有利于氧还原的MnoZ晶体的引导作用。

T.Ohsaka等对MnO2催化剂的氧还原机理进行了研究。

目前,纳米结构的MnO:催化剂是一个研究热点。

J.Yang研究了纳米无定型MnoZ电催化剂的氧还原性能,在0.85mg/cm2的低催化剂载量的情况下,氧还原反应电流密度可达到100mA/cm2以上。

G.Zhang等合成了纳米结构的中间相碳微粒MnO2复合催化剂,由于该催化剂的纳米尺寸网状结构与高密度活性点的优点,制备的空气电极氧还原反应催化活性明显增强。

3电解质与添加剂与锌、铝相比,镁是最活泼的金属,在中性盐电解质中有很高的活性,当前镁燃料电池主要是采用中性盐或海水作为电解液。

一般工业镁合金用作电池阳极材料时,由于自腐蚀速度大、阳极利用率低,尤其是阳极极化严重等原因,使得其工作电位难以满足盐水激活电池用负极材料的工程技术要求。

另外,反应腐蚀产物附着在镁合金阳极表面,阻止了电化学反应的进行,电池性能降低。

因此,一方面需要在电解液中添加氢抑制剂,以降低过电势和自腐蚀性,减小自腐蚀速度、提高镁合金阳极利用率,另一方面添加破坏镁的腐蚀产物膜结构的活化剂,促进腐蚀产物的脱落、活化镁负极、提高电池性能。

目前应用的氢抑制剂有锡酸盐、二硫代缩二尿和季钱盐等单一抑制剂,或是几种成分构成的复合型抑制剂。

对AZ31镁合金阳极,采用季钱盐和锡酸盐的复合抑制剂可使阳极效率达到90%以上,比未添加抑制剂时提高13%,电池电压升高5%。

但是,在需要长时间待命使用情况下,镁合金的自腐蚀仍然很严重,不能满足要求。

目前针对镁燃料电池的活化剂和抑制剂的作用机理研究报道极少。

4镁燃料电池的应用早在60年代,美国GE公司就对中性盐镁燃料电池进行了研究。

近年来,由于科学技术的进步,军事对高能电池的渴求,以及海洋资源开发的需要等,高性能镁燃料电池成为人们研究的热点之一,并取得了较大进展。

4.1可移动电子设备电源随着社会进步与科技发展,笔记本电脑,移动电话,数码相机,摄像机等,高技术产品迅速普及,使得人们对可移动电源的需求量日益增加。

Trimol公司预测,未来几年金属空气燃料电池将在手机、便携式摄像机和笔记本电脑市场占有一定的份额。

由于镁一空气燃料电池,采用中性盐电解液,避免了腐蚀性碱性溶液对身体的危害,因此,适合应用于可移动电子装置民用电源。

Freenvolt Power公司(GP)开发了镁/盐水/空气(MASwFC)燃料电池,其MAswFc技术有可能使电池缩小到适合便携电子设备应用的尺寸。

4.2自主式潜航器电源镁一过氧化氢燃料电池采用中性盐或海水电解质溶液,具有质量轻、环境友好,价格便宜等优点,能够作为低功率、长寿命的无人水下运行器的高能量电源。

美国海底战事中心(Naval Undersea Warfare Center)与麻省大学(University ofMassachusetts oartmouth)以及BAE systems公司共同研制成功了用于自主式潜航器的镁一过氧化氢燃料电池系统(Au-tonomous underwater vehicles,AUVs)。

该电池采用海水作电解质,镁合金作阳极材料,液态过氧化氢作阴极氧化剂。

该电池提供了一个成本较低并且更为安全的高能动力,是低速率、长寿命的自主式潜航器的理想驱动电源。

4.3海洋水下仪器电源20世纪90年代初,Westinghouse公司研制出了海洋应用的圆柱型海水电解质镁/空气燃料电池。

1996年,挪威与意大利共同开发了镁燃料电池,并且应用于180m深的海底油井或气井探测的海洋水下自动控制系统。

该海水电池采用商业镁合金作阳极,海水作电解质,海水中溶解的氧为氧化剂,阴极用碳纤维制造。

这个电池系统电池为开放结构,由六个两米高的海水电池组成,放置在一个耐腐蚀和耐高压的不锈钢结构壳体中,能量达到650 kwh,系统设计寿命为15a。

4.4备用电源镁一空气燃料电池可作为医院、学校备用电源、应急电源等,在备用时,可以干态长时间搁置,需要时,加人电解液即可应用。

目前,加拿大Greenvolt Power公司(GP)研制出100wW和300W级的镁/盐水/空气燃料电池(MAswFC),能量密度是铅酸电池的20倍以上,可为电视、照明灯、便携电脑、手机及Gps等设备供电。

加拿大Magpower systems 公司研制的盐水电解质镁/空气燃料电池,能连续提供 300W的功率,成功应用于偏远地区水净化系统水泵的供电。

5结束语镁燃料电池作为一种环境友好的高性能电源,特别是中性盐或海水电解质镁燃料电池系统,有着优良的性能价格比。

近年来通过开发各种新型的镁合金阳极、阴极电催化剂和电解质添加剂以及优化阴极结构,镁燃料电池的研究取得了突破性的进展,在可移动电子设备电源、自主式潜航器电源、海洋水下仪器电源和备用电源等方面,具有非常广阔的应用前景。

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