金属空气电池 - 能源知识库.DOCVIP

知識物件上傳表 計畫名稱： 上傳主題：提報機構：提報時間：5年月日 與計畫相關 1.是 (2. 否 國別 1.國內 (2. 國外：(註明國家名稱) (1.能源政策(包含政策工具及碳交易、碳稅等) (2.石油及瓦斯 (3.電力及煤碳(包含電力供應、輸配、煤炭、核能等) ■4.新及再生能源 (5.節約能源(包含工業、住商、運輸等部門) (6.其他 能源領域 (1.能源總體政策與法規 (2.能源安全 (3.能源供需 (4.能源環境 (5.能源價格 (6.能源經濟 7.能源科技 (8.能源產業 (9.能源措施 (10.能源推廣 (11.能源統計 (12.國際合作 決策知識類別 (1.建言 (策略、政策、措施、法規) 2.評析(先進技術或方法、策略、政策、措施、法規) (3.標竿及統計數據：技術或方法、產業、市場等趨勢分析 (4.其他： 摘述 金屬空氣電池以空氣中的氧氣作為電池的反應物，相較於一般電池，金屬空氣電池結合了傳統乾電池與燃料電池的特性；以活性較高之固態金屬，如鋅、鋁、鎂、鈉、鋰金屬等作為陽極，以鹼性或中性鹽類水溶液作為電解液，陰極為空氣擴散電極，為空氣或氧氣進入之位置，藉由氧化還原反應使陰陽極間具有一電位差而產生電能。換言之，金屬空氣電池是一會呼吸的電池，空氣中的氧氣進入電池中，於陰極上參與電化學反應，在此過程中氧氣會被消耗，故須不斷地從外部空氣中取得氧氣，而氧氣可由環境中的空氣取得，相較於其他種類電池，金屬空氣電池之能源成本相對便宜，也由於氧氣由空氣中補給並不需要儲存於電池中，故電池裝置可以達到輕量化，進而提升應用範圍。目前於實驗室鋅-空氣電池之能量密度達300 Wh/kg，充放電效率73％，經過2000次循環，庫倫效率仍高於80％。 詳細說明 電網級僅有抽蓄水力及地窖壓縮空氣技術足以達到電網級儲能系統的成本目標(0.02 USD/kWh/cycle)，但上述兩種技術需有特殊地形限制且考慮環保議題，因此各國積極發展其他儲能技術，如鋰電池、液流電池、鈉硫電池、氫燃料電池、金屬空氣電池等化學式儲能技術超級電容、超導、飛輪等物理式儲能熔鹽等熱能儲存技術。，其中又以金屬空氣電池被視為具較佳的發展潛力，可望成為下一世代的新綠色能源。若與市售電池相比，與鎳鎘電池相較之下，金屬空氣電池可提供高10倍左右之電力並，鋰離子電池金屬空氣電池具有價格低廉、安全性等優勢。另外金屬空氣電池不論於在大型元件或小型元件上皆能應用，例如金屬空氣電池取代傳統鉛酸電池成為汽車電力來源，手機、筆記型電腦、助聽器等，大幅提升金屬空氣電池的。 圖、各種電池能量比較。金屬空氣電池是以空氣中的氧氣作為電池的反應物，相較於一般電池，金屬空氣電池結合了傳統乾電池與燃料電池的特性；以活性較高之固態金屬，如鋅、鋁、鎂、鈉、鋰金屬等作為陽極，以鹼性或中性鹽類水溶液作為電解液，陰極為空氣擴散電極，為空氣或氧氣進入之位置，藉由氧化還原反應使陰陽極間具有一電位差而產生電能。空氣中的氧氣進入電池中，於陰極上參與電化學反應，在此過程中氧氣會被消耗，故須不斷地從外部空氣中取得氧氣，而氧氣可由環境中的空氣取得，相較於其他種類電池，金屬空氣電池之能源成本相對便宜，也由於氧氣由空氣中補給並不需要儲存於電池中，故電池裝置可以達到輕量化，進而提升應用範圍。 圖、空氣電池結構圖。 金屬空氣電池的反應物為空氣中的氧氣，但氧氣無法進行反應，需由陰極上的觸媒來進行電子轉移，進而產生氧化還原反應使電池運作。故陰極上需要有反應面積大的擔體吸附氧氣，再由擔體上的觸媒與電解液形成一個三相區(固、液、氣)來進行反應。一般選用表面積大且會導電的擔體，如碳粉、奈米碳管等碳系列材料。觸媒方面，電池運作時陰極的表面進行兩種不同的反應：在放電過程中陰極表面進行還原反應，此時須將氧氣還原成氫氧根離子(OH-)，稱為(oxygen reduction reaction, ORR)；反，充電過程中則是需將氫氧根離子氧化成氧氣，反應為(oxygen evolution reaction, OER)，因此在充、放電過程中，需要兩種不同的觸媒來協助ORR與OER反應進行。在的設計上，分為三極式與二極式，三極式是將OER與ORR觸媒分開獨立運作，而二極式便是將OER與ORR觸媒。總體而言，二極式制作上較簡便外，能節省空間以達到體積小、重量輕的目的。））陽極OER、ORR催化效能均投入相當之研發能量。 註：1.請計畫執行單位上傳提供較具策略性的知識物件，不限計畫執行有關內容。 2.請計畫執行單位每季更新與上傳一次，另有新增政策建議可隨時上傳。 3.文字精要具體，量化數據盡量輔以圖表說明。 F