鋁空氣電池作為金屬空氣電池的一種,除具有著比能量高、安全性好、綠色環(huán)保等優(yōu)點外,還可以通過更換鋁板進行“機械式充電”,同時鋁的來源廣泛、價格低廉,因此鋁空氣電池吸引了人們的大量關(guān)注,有著巨大的應(yīng)用前景。然而鋁空氣電池存在著放電產(chǎn)物Al（OH）3在電池內(nèi)部堆積和放電產(chǎn)生的熱量無法及時排出的問題。放電產(chǎn)物的大量堆積會增加電池的內(nèi)阻并降低電解液電導(dǎo)率,導(dǎo)致電池放電性能下降,同時也會對空氣電極的壽命造成影響。而且鋁空氣電池在放電過程中會有嚴(yán)重的發(fā)熱問題,熱量如不及時排出,會造成電解液溫度的快速升高,導(dǎo)致鋁電極自腐蝕加速,同時帶來一定的安全隱患。針對鋁空氣電池的放電產(chǎn)物處理問題,設(shè)計了一種基于反沖洗過濾的電解液循環(huán)過濾系統(tǒng),該系統(tǒng)對鋁空氣電池的放電產(chǎn)物有著較強的分離能力。在16h的實際運行中,放電產(chǎn)物的去除率達到了85.3%,同時該系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡單,易于維護的優(yōu)點。聚丙烯酰胺作為絮凝劑加入電解液中可以使放電產(chǎn)物加速沉降,同時不會對鋁空氣電池正負(fù)極的放電性能造成影響,配合所設(shè)計的電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)可以在電解液循環(huán)過程中及時分離放電產(chǎn)物,可以在很大程度上解決放電產(chǎn)物堆積的問題。對于鋁空氣電池發(fā)熱量... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋁空氣電池工作原理[8]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-10-溫度，由于相變材料易于填充的特點，該散熱方式可有效保證電池均溫性。然而相變材料的導(dǎo)熱性通常較差，并且相變材料的加入會增加電池整體質(zhì)量，導(dǎo)致比能量的降低。熱管散熱是一種利用相變過程進行傳熱的新型熱管理方式。熱管是一種高效的換熱元件，其換熱方式主要基于氣液相變原理，其工作原理如圖1-2所示。填充于熱管內(nèi)部的液體工質(zhì)在蒸發(fā)段接觸熱源受熱汽化并吸收熱量，在微小的壓差驅(qū)動下流向另一端，并在冷凝段液化放熱并放出熱量，完成熱量的傳遞后，液化后的工質(zhì)依靠毛細(xì)力沿多孔材料返回蒸發(fā)段，完成一次循環(huán)。熱管由于利用相變原理進行傳熱，所以有著極高的導(dǎo)熱能力，其等效導(dǎo)熱系數(shù)可達到金屬導(dǎo)熱系數(shù)的100倍以上。圖1-2熱管工作原理[48]熱管目前已被廣泛應(yīng)用于能源化工、航天航空、電子電力等領(lǐng)域[48]。在鋰離子電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域，熱管在散熱/加熱速率、電池組均溫性方面均有較強優(yōu)勢。高溫散熱方面，相比于強制風(fēng)冷，通過熱管導(dǎo)熱再進行風(fēng)冷換熱的方法可使電池溫度降低20℃以上(20Ah方形電池，5C放電)[49]；在大電流充、放電等發(fā)熱量較高的工況下，熱管可以表現(xiàn)出更加卓越的傳熱性能。因此熱管的應(yīng)用有助于解決鋁空氣電池的散熱問題。1.4主要研究內(nèi)容堿性鋁空氣電池比能量高，價格低廉，綠色環(huán)保，有著很大的發(fā)展應(yīng)用前景，然而現(xiàn)有的鋁空氣電池電解液循環(huán)和熱管理系統(tǒng)存在著放電產(chǎn)物處理效率較低和散熱效果較差的問題。為了解決鋁空氣電池放電產(chǎn)物堆積和電堆發(fā)熱問題，本文進行了以下研究：(1)針對放電產(chǎn)物堆積問題，研究了合適的絮凝劑使Al(OH)3顆粒加速沉降，同時設(shè)計了一種基于反沖洗過濾的電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)，將鋁空氣電池

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-13-2.2鋁空氣電池電解液制備實驗所使用的鋁空氣電池電解液主要組成成分為NaOH和Na2SnO3，其中Na2SnO3作為添加劑主要作用是降低鋁負(fù)極的析氫腐蝕速率。NaOH和Na2SnO3的濃度分別為4mol·L-1和0.06mol·L-1。電解液制備過程如下：在一定量的去離子水中依次加入配方量的NaOH和Na2SnO3，攪拌使其充分溶解，即得。2.3空氣電極的制備將30gAgNO3、10g乙炔黑和20g活性炭分散于1L水中，攪拌30min使其充分混合，之后加入30ml氨水以營造適合還原反應(yīng)的環(huán)境。將溶液加熱至70℃并保溫30min，之后加入20ml水合肼使AgNO3發(fā)生還原反應(yīng)，關(guān)閉加熱并繼續(xù)攪拌1h，反應(yīng)結(jié)束后對溶液進行抽濾、烘干得到催化劑。將制備好的催化劑稱量后加入去離子水中，按適當(dāng)比例加入PTFE乳液，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆�，抽濾后放入烘箱干燥。充分干燥后，使用輥壓機將其熱壓成催化層。最后使用箱式爐對壓制后的催化層在290℃下高溫處理2h。將制備好的催化層與擴散層、防水透氣膜、鎳金屬網(wǎng)在高溫下熱壓制成空氣電極，空氣電極制備完成。2.4電化學(xué)測試方法本文的電化學(xué)測試主要通過三電極體系進行，三電極體系工作原理如圖2-1所示。圖2-1三電極體系工作原理[30]

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]鋁在堿性介質(zhì)中的腐蝕與電化學(xué)行為[D]. 王俊波.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]鋁空氣電池電解液添加劑的研究[D]. 許超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]鋁空氣電池電解液和循環(huán)系統(tǒng)的研究[D]. 朱明華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]鋁—空氣電池電解質(zhì)及產(chǎn)物研究[D]. 聶玉娟.青島科技大學(xué) 2017
[4]鋁在KOH甲醇—水溶液中的腐蝕與電化學(xué)行為研究[D]. 曾曉旭.浙江大學(xué) 2010
[5]鋁－水電化學(xué)制氫體系的研究[D]. 李克鋒.天津大學(xué) 2004



本文編號：3315107