鋁空氣電池的化學(xué)反應(yīng)與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負(fù)極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。鋁空氣電池的進(jìn)展十分迅速，它在EV上的應(yīng)用已取得良好效果，是一種很有發(fā)展前途的空氣電池。

在單體電池中以鋁（Al）為負(fù)極、氧為正極，在鋁空氣電池兩側(cè)有一對(duì)輔助空氣電極，作為鋁空氣電池正極，在工作時(shí)只消耗鋁和少量的水。

主要特點(diǎn)

比能量大

鋁空氣電池的理論比能量可達(dá)8100Wh/kg，2014年的鋁空氣電池的實(shí)際比能量只達(dá)到350Wh/kg，但也是鉛酸電池的7～8倍、鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。采用鋁空氣電池后，車輛能夠明顯地提高續(xù)駛里程，國外有關(guān)資料介紹，美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動(dòng)汽車上，有過只更換一次鋁電極續(xù)駛里程達(dá)1600km的記錄。

質(zhì)量輕

我國開發(fā)和研制的牽引用動(dòng)力型鉛酸蓄電池的總能量為13.5kWh，總質(zhì)量為375kg。而同樣能量的鋁空氣電池總質(zhì)量僅45kg，為鉛酸蓄電池質(zhì)量的12%。由于電池質(zhì)量大大減輕，車輛的整備質(zhì)量也降低，可以提高車輛的裝載能量或延長續(xù)駛里程。

無毒危險(xiǎn)

鋁對(duì)人體不會(huì)造成傷害，可以回收循環(huán)使用，不污染環(huán)境。鋁的原材料豐富，已具有大規(guī)模的鋁冶煉廠，生產(chǎn)成本較低。鋁回收再生方便，回收再生成本也較低。而且可以采用更換鋁電極的方法，來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。

雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率較低，充電和放電速度比較緩慢，電壓滯后，自放電率較大，需要采用熱管理系統(tǒng)來防止鋁空氣電池工作時(shí)的過熱。

鋁空氣電池的設(shè)計(jì)

一、實(shí)驗(yàn)名稱鋁空氣電池的設(shè)計(jì)、制作與探究

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^多種簡單裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁空氣電池的模擬，并通過簡單的實(shí)驗(yàn)對(duì)鋁空氣電池的工作原理進(jìn)行揭示。

三、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

鋁皮、鋁箔、活性碳粉、活性碳棒、枯木炭、鋁皮易拉罐、自制帶U型管密封器、飽和食鹽水、瓊脂、酚酞、少量紅墨水、紗布、濾紙等。

四、實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖

（一）電池制作裝置

1包扎式鋁空氣電池

圖1．包扎式電池

圖2．制作完成的包扎式電池

2卷制式電池

圖3．卷制過程

圖4．制作完成

3生活化鋁空氣電池

圖5．易拉罐空氣電池

圖6．鋁箔空氣電池

（二）鋁空氣電池工作原理探究

圖7．探究空氣的消耗

圖8．檢驗(yàn)OH-離子的消耗

五、實(shí)驗(yàn)操作部分

按前圖（圖1-6）所示方法即可制得有穩(wěn)定工作電壓的多種鋁空氣電池，實(shí)際演示時(shí)將電池的正負(fù)極直接接于電子賀卡、電子鐘或小功率直流電機(jī)進(jìn)行演示即可。

揭示電池工作原理時(shí)，將制作好的電池置于圖7所示密閉容器中，電池接外電路工作一段時(shí)間后，通過紅墨水高度變化可證實(shí)密閉容器中氧氣的消耗。若證實(shí)電池工作過程中有氫氧根離子的生成，則按照8所示組建簡單鋁空氣電池，圖中凝膠為食用明膠，制作明膠時(shí)在其中滴入少量酚酞。制作好電池后將電池正負(fù)極接于用電器，一段時(shí)間后會(huì)看到凝膠從中心逐漸往邊緣，慢慢變紅。從而證實(shí)電池工作工程中有氫氧根離子生成。

六、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的意義

該實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)原電池工作原理的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容的興趣，同時(shí)使學(xué)生感受到化學(xué)科技的魅力。且該實(shí)驗(yàn)簡單易行學(xué)生可以輕松地自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)，大大拉近了化學(xué)與學(xué)生的距離。

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