课件：锌空气电池.ppt

(3)水蒸气迁移对使用寿命的影响 当电解质蒸气压和周围环境之间存在分压差时就产生水蒸气迁移。如前所述，采用典型电解质的电池，电解质由30%浓度氢氧化钾组成，在室温下，当湿度低于60% 时会损失水分，而在60 % 以上的湿度下会增加水分。 水分过分减少会增大电解质的浓度，并且因为维持放电反应的电解质不足，最后会使电池失效。 水分过分增加会稀释电解质， 也会降低电导率。 此外，空气正极的催化剂层在水分持续增加的情况下会淹没，降低电化学活性，最后使电池失效。 五、锌空气燃料电池 1.组成原理 组成： (–) Zn|KOH|空气(+) 负极为金属Zn粒、 Zn粉或Zn片； 正极为空气中的氧； 电解液为循环KOH溶液。 原理： （－）阳 极： Zn＋2OHˉ＝ZnO＋H2O＋2e- （＋）阴 极： 1/2O2＋H2O＋2e-＝2OHˉ 电池反应： Zn＋1/2O2＝ZnO 2.结构特点 结构： 特点： 锌空气电池的阳极为楔形自动填充床锌电极。这种结构特别适应于车辆运行的情况，即颠簸和加速所产生的振动，此时在重力作用下，锌粒随着电解液自动从电池上部的加料室进入楔形阳极室。锌粒的直径为1.0 mm，楔形槽的上口宽度是3.0 mm，下口宽度是0.5 mm，这样使锌粒可以均匀地进入反应区，形成一个疏松而开放的锌粒电极结构，有利于电解液的流动。锌的放电产物ZnO被流动的电解液经下端溢流口带出，可防止电极的活性表面被阻塞，保证锌粒完全被氧化。 3.电池优缺点 优点： （1）由加料室向锌电极源源不断提供锌粒，而非对电池进行 充电，因而避免了Zn电极枝晶的出现； （2）采用循环电解液，避免了电解液的碳酸化及“干凅和吸潮” 的现象； （3）电解液在流动中不断冲刷锌锌粒表面，把反应生成物带 走，避免了锌电极反应生成物附着在极板上，越来越厚， 使锌电极和电解液接触不良，输出的电流越来越小，电压 也越来越低的问题，使锌极表面一直处在最佳电化学状 态； （4）避免了电池的发热、气胀问题。 缺点： （1）需要定期更换电解液； （2）需要建立附属服务设施，回收电解液，使ZnO 再生为Zn。 思考题 1.锌空气电池的工作原理？氧电极的工作原理？ 2.氧电极催化剂的种类？ 3.锌空气电池的优缺点？ 4.锌空气燃料电池为什么要定期更换电解液？ 5.锌空气燃料电池的结构特点？ 6.氧电极的制作方法。 后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用 资料仅供参考，实际情况实际分析 * * 锌空气电池 主要内容： 锌空气电池概述 电池工作原理 氧电极催化剂 氧电极性能及制造工艺 本章重点： 氧电极：反应机理﹑氧电极的特点及存在的问题 电池结构原理：工作原理﹑组成结构 制造工艺原理：氧电极的制备 一、概述 1.锌空气电池定义 以空气作为阴极活性物质，金属作为阳极活性物质的电池统称为金属空气电池。研究的金属一般有镁、铝、锌、镉、铁等。其中碱性锌空气电池性能最好，并且成本低和环境友好，因而受到人们的广泛关注，被认为是大有希望的能量储存装置。 锌空气电池是以空气中的氧作为正极活性物质，锌作为负极活性物质，氢氧化钾溶液作为电解液的高能化学电源。 2.电池的分类及应用 锌-空气电池包括： （1）一次电池 （2）二次电池 （3）燃料电池 应用： 碱性锌空气电池的实用化研究已取得了巨大的进展，适用于便携式电器的小型锌空气电池已进入市场。鉴于当前用电器具正在向小型化、小功耗方向发展，锌空气电池的应用范围必然会越来越广泛，有望替代目前的一次电池主导产品，即锌锰及碱锰电池。可再充锌空气电池是一个较为复杂的体系，经过世界各国研究者数十年的努力，至今已取得了很大的进展，但要将它应用于电动车辆，还需要在锌电极循环寿命、空气湿度的控制和热管理等方面作进一步的研究。锌空气燃料电池已用于电动样车。 3.锌空气电池特点 锌空气电池直接使用空气中的氧气参与电极的化学反应，当电池对空气开放时，氧气扩散到电池里并且被用作正极反应的活性物质。 　　 空气是穿过正极到达与电解质相接触的正极活性表面，在该活性表面上正极催化剂促进氧气在碱性水溶液中反应，并且催化剂本身不会消耗或变化。 　　 因为一种活性物质在电池外面，所以电池内的体积大部分可用于放置另一种活性物质(Zn)，故锌空气电池具有非常高的体积比能量。 4.电池的优缺点 对于许多应用来说，在原电池