鎂空氣電池研究進(jìn)展第1頁，共18頁。優(yōu)選鎂空氣電池研究進(jìn)展第2頁，共18頁。目錄/

contents1鎂空氣電池簡介23鎂空氣電池的發(fā)展方向鎂空氣電池的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀第3頁，共18頁。Part1鎂空氣電池簡介

第4頁，共18頁。

表一幾種電池的電壓和能量密度對比Table1Volatgeandenergedensitycomparisonofselectedbatteries

金屬空氣電池

金屬空氣電池是一類特殊的燃料電池，它是以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能。具有能量密度高、安全、污染小等特點(diǎn)。主要包括鋰空氣電池、鎂空氣電池、鋁空氣電池、鋅空氣電池等。第5頁，共18頁。

鎂空氣電池工作原理水體系：陽極：Mg-2e-=Mg2+陰極：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)：2Mg+H2O+O2=2Mg(OH)2非水體系：陽極：Mg-2e-=Mg2+

陰極：O2+2e-=O22-或O2+4e-=2O2-總反應(yīng)：Mg+O2=MgO2或2Mg+O2=2MgO圖一鎂空氣電池的典型結(jié)構(gòu)和工作原理Fig.1TypicalstructureandworkingprincipleofMg-airbattery第6頁，共18頁。鎂空氣電池的優(yōu)點(diǎn)儲(chǔ)量豐富、價(jià)格便宜清潔、安全壓降小、放電電壓穩(wěn)定理論電壓和能量密度高第7頁，共18頁。Part2

鎂空氣電池研究及應(yīng)用現(xiàn)狀第8頁，共18頁。一、鎂陽極鎂合金化

將鎂與其它金屬如Al，Mn，Zn等形成合金，減少鎂陽極的腐蝕，提升電池的性能提升鎂自身的性能

純度—高純度鎂（99.99%）作為陽極可以比某些合金的腐蝕率更低

形態(tài)

微/納米結(jié)構(gòu)

增大比表面積，加速反應(yīng)加速M(fèi)g(OH)2沉淀第9頁，共18頁。表二鎂陽極的分類Table2TypesofMganodeforMg-airbatteries第10頁，共18頁。二、電解液鎂空氣電池的高極化和低庫倫效率不僅與電極有關(guān)也與電解液密切相關(guān)，因此選擇一種合適的電解液也是至關(guān)重要的。關(guān)于電解液的研究主要有以下幾個(gè)方面：電解質(zhì)溶液的PH，溶液中陰離子的種類，溶液濃度等。第11頁，共18頁。三、空氣電極鎂空氣電池的性能與空氣電極密切相關(guān)。典型的空氣電極有四層組成：疏水層，氣體擴(kuò)散層，催化層和電流收集層。現(xiàn)在關(guān)于空氣電極的研究主要圍繞氣體的有效擴(kuò)散以及合適的高效催化劑等。第12頁，共18頁。中性水溶液中可能的氧還原路徑為：

O2+2H2O+4e-=4OH-

O2+H2O+2e-=HO2-+OH-

HO2-+H2O+2e-=3OH-

2HO2-=2OH-+O2

副反應(yīng)的發(fā)生減緩了氧還原過程，因此需要有一種高效的催化劑，提高反應(yīng)活性，加快反應(yīng)速度。

第13頁，共18頁。類型催化劑性能貴金屬Pt,Pt-alloys,催化活性高，過電壓低Pd,Cu,Ag…4e-反應(yīng)過程

碳基材料nanotubes,graphene催化活性接近Pt，穩(wěn)定性N-dopednanotubes好，類似4e-反應(yīng)過程

過渡金屬氧化物Co3O4/r-GO,MnCoO/r-GO催化活性與Pt相當(dāng)，4e-反應(yīng)過程，有希望成為Pt的替代品

含氮金屬復(fù)合物FeTMPP/C,CoTMPP/C催化活性與Pt/C相當(dāng)4e-反應(yīng)過程

表三催化劑的種類Table3TypesofcathodecatalystsforMg-airbatteries第14頁，共18頁。四、應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)在鎂空氣電池的主要應(yīng)用包括三方面，一是作為備用電源，在緊急情況下使用；二是為一些海下設(shè)備提供電能，三是軍事上的應(yīng)用。挪威和意大利曾合作開發(fā)出一種鎂空氣燃料電池，用于海上的油田勘探設(shè)備，這種電池的能量密度達(dá)到650KWh,使用壽命為15年。第15頁，共18頁。雅安地震發(fā)