新型化學(xué)電池:鐵電池

現(xiàn)在,新的研究和開發(fā)世界上所有國家的汽車,汽車尾氣污染環(huán)境的進(jìn)一步下降,不同的措施,一些新能源已經(jīng)被用于現(xiàn)代汽車,如天然氣、氫能源、電力、燃料電池等,和燃料電池汽車制造商和研究機(jī)構(gòu)重點討論在一個方向上。在今天的燃料電池技能中，有一個新的電池技能——鐵電池技能。

 

目前國內(nèi)外研究的鐵電池有高速鐵電池和鋰鐵電池兩種。高速鐵路電池是一種新型的化學(xué)電池，它是由穩(wěn)定的鐵氧體(K2FeO4、BaFeO4等)作為高速鐵路電池的正極數(shù)據(jù)，具有能量密度高、體積小、重量輕、壽命長、無污染等特點。另一種是鋰鐵電池，主要是磷酸鐵電池，開路電壓為1.78v-1.83v，工作電壓為1.2v-1.5v，比其他一次電池高0.2-0.4v，放電穩(wěn)定，無污染，安全，性能優(yōu)良。

 

高速鐵路電池是一種新型的化學(xué)電池。具有能量密度高、放電穩(wěn)定、體積小、重量輕、壽命長、不消耗電解液、無污染等優(yōu)點。特別適用于大功率、大電流場合，如數(shù)碼相機(jī)、kaimela等電子產(chǎn)品。與鋰電池相比，高鐵電池性價比更高。

 

高速鐵路電池的優(yōu)勢:

 

目前市場上民用電池的比功率只有60-135w/kg，而高速鐵路電池可以達(dá)到1000w/kg以上，放電電流是普通電池的3-10倍。高鐵酸鹽在電池反應(yīng)中獲得三個電子，因此它們的容量相對較高。高鐵酸鋰的理論容量可達(dá)601Ah/kg。高鐵酸鋇的理論容量也是313Ah/kg。MnO2的容量為308Ah/kg。高速電池放電平穩(wěn)。以zn-k2feo4為例，70%以上的放電時間為1.2-1.5v。鐵是地殼中最豐富的元素之一，含量為4.75%(相比之下，鋅錳電池的主要成分為0.088%)。隨著每摩爾+6價鐵可以產(chǎn)生3mol電子，而每摩爾+4價錳只能產(chǎn)生1mol電子，鐵的用量只有錳的1/3，大大節(jié)約了資源，降低了材料成本。市場上MnO2約9000元/噸，F(xiàn)e(NO3)3約7500元/噸。高鐵的電池是綠色無污染的。高鐵酸鹽排放的產(chǎn)物為feo-oh或fe2o3-h2o，無毒、無污染、環(huán)保。不需要回收。

 

高速鐵路蓄電池正極:

 

高速鐵電池的正極數(shù)據(jù)為高鐵酸鹽，如K2FeO4、BaFeO4等。在電池放電響應(yīng)中，+6價鐵得到3個電子，這些電子被轉(zhuǎn)化為+3價鐵(通常是鐵的氧化物)，因此它具有較高的容量。

 

以高鐵酸鹽為正極數(shù)據(jù)，代替工業(yè)鋅錳電池中的MnO2，可制成高速一次電池。其電池響應(yīng)為:

 

K2FeO4 + 3/2鋅- - 1/2 fe2o3 + 1/2 + K2ZnO2 zno

 

高速鐵路電池負(fù)極:

 

在高速鐵路電池中，也有許多材料可以用作電池的負(fù)極，包括鋅、鋁、鐵、鎘和鎂。

 

1、鋅(鋅)

 

根據(jù)鋅的金屬特性，電極電位較低，因此比能和比功率較高。而鋅具有較好的放電功能，價格低廉，歷史悠久。廣泛應(yīng)用于化工電源。目前主要使用的電池有zn-mno2電池和zn-air電池。

 

在堿性溶液中，鋅電極反應(yīng)不僅生成鋅酸鹽，而且最終產(chǎn)物主要是固體氧化鋅:

 

zn + 2 OH - - zn (OH) 2 + 2e。

 

鋅(OH) 2 + 2 OH -鋅(OH) 42 -。

 

鋅(OH) 42 - - > ZnO + H2O + 2 OH -;

 

總響應(yīng)為:Zn+2OH——→ZnO+H2O+2e

 

至于鋅的負(fù)極，在高速鐵電池的使用上有一定的優(yōu)勢。由于Zn電極的負(fù)極數(shù)據(jù)在堿性溶液中積累，理論和工藝更加成熟，可供參考的技術(shù)有很多。

 

2、鋁

 

鋁作為高鐵電池的負(fù)極，會遇到兩個問題:

 

一是鋁在堿性溶液中的腐蝕:在高堿性溶液中，鋁溶解迅速，大量的氫同時發(fā)生。對于高鐵酸鹽，氫通過隔膜會加速高鐵酸鹽的分解。