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海水空气电池产业化项目

项目简介

海水空气电池是一种清洁、高效的绿色能源,以空气中的氧气为正极活性物质,以金属(如镁或合金等)为负极活性物质,以海水(或N - - aCl水溶液)为电解液。氧气通过阴极侧的气体扩散层到达催化层发生电化学反应生成OH ,OH 通过电解液迁移至阳极与金属(如镁)反应生成氢氧化物,并放出电能。在海水空气电池中,空气阴极的性能直接决定了电池的输出功率,加之其结构与制备工艺相对复杂。因此,空气阴极的结构和制备工艺为海水空气电池的核心技术。 本项目开发了一种结构简易、制备工艺简单、性能优良的空气阴极。由此制备的海水空气电池的功率密度可达280mW/cm 。在此基础上,本项目又开发出80W空气电池样机、研制了输出功率为300W的空气电池样机。

技术优势

本项目产品与传统的铅酸电池、Cd-Ni电池与锂离子电池等相比,具有如下独特的优势: 1、比能量高。本项目所开发的海水空气电池的能量密度可达400Wh/kg,为锂离子电池的2倍,铅酸电池的10倍。 2、无毒、无污染。本项目所开发的海水空气电池的阳极主要成分为Mg与Al,电解液为海水或NaCl水溶液,空气阴 极主要由锰氧化物与碳材料组成,生成的产物为Mg(OH)2。因此,反应物与产物均无毒、无污染,不会对人体和环境造成伤害和污染。 3、质量轻、携带方便。本项目所开发的海水空气电池的质量较轻,便于携带,非常适合应用为海岛独立电源、便携式电源和野外作业电源。 4、资源广泛、成本低廉。海水空气电池的主要组成材料资源丰富、成本较低、适合大规模生产。 5、寿命长。本项目所开发的海水空气电池在运行过程中的衰减较小。当长期放置时,可将电解液与电池分离,使电池干式存放,不会产生自放电现象。 6、可再回收利用。本项目所开发的海水空气电池的反应产物为氢氧化镁,只需经过简单的沉淀过滤即可实现回收,回收后的氢氧化镁经过焙烧还原可重新制成金属镁。

知识产权

海水空气电池

1、阴极

(1)催化剂

201510471500.8 一种催化剂浆料及空气阴极的制备方法

201510573520.6 一种二氧化锰/银催化剂、制备方法及其应用

201510764498.3 一种金属空气电池阴极用催化剂及其制备方法

201610019180.7 一种氧还原催化剂及其制备方法和应用

201610017722.7 一种电池阴极催化剂、制备方法以及在金属空气电池中的应用

201610590992.7 用于金属空气电池的镧改性二氧化锰/碳复合催化剂及其制备方法

(2)阴极结构

201520148253.3 一种金属空气电池阴极结构

201510397686.7 一种金属空气电池阴极材料及其制备方法和金属空气电池

201510784261.1 一种空气阴极及其制备方法以及一种金属空气电池

201610539357.6 金属空气电池阴极的制备方法与金属空气电池

201611169826.6 金属空气电池阴极及其制备方法

201710286894.9 一种金属空气电池阴极及其制备方法、金属空气电池

2、电池结构

(1)扩散层

201510125674.9 一种多孔气体扩散层及其制备方法

201510324569.8 一种气体扩散层、制备方法以及一种金属空气电池

(2)单电池

201520310906.3 金属空气电池堆及其电池单体

3、电池系统

(1)电池组

201520194315.4 金属空气电池组

201520310906.3 金属空气电池堆及其电池单体

201611109661.3 金属空气电池

(2)系统

201510152783.x 金属空气电池测试装置及测试方法

应用市场

1、海岛或无人岛礁独立电源系统。不依赖外部电网的海水空气电池独立供电电源系统。 2、便携式电源。可为低功率直流负载直接供电,也可为手机、数码相机、笔记本、pad等充电。 3、备用电源。可作为家庭、医院、学校、军队、通讯基站的备用电源。备用时,可在干态长时间储存,使用时,添加一定浓度的盐水即可使用。 4、应急电源。作为易发生自然灾害(如洪水、地震、泥石流等)地区的应急电源,使用时不需要外界电源接入,只需添加一定浓度的盐水即可满足基本供电需求。

主要研究人员

薛业建,博士,高级工程师。 2006年9月加入中科院宁波材料所,主要从事燃料电池及储能电池的研究,先后开展固体氧化物燃料电池和金属空气电池产业化技术开发。截止目前,共发表SCI科技论文近30篇,申请国家发明专利30余项。承担或参与国家863项目、中科院能源基地项目、中科院氢能研发专项、钱江人才项目、宁波市自然科学基金项目及企业合作项目等课题。

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