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铝空气电池制作教程
静观琪变2014/08/11化学 IP:湖南
本帖最后由 静观&琪变 于 2014-8-10 22:51 编辑

前言:        

    目前在国内,关于铝空气电池的资料非常非常少,这种环保可靠的电池的功率比常规盐水电池,水果电池的功率要强大得多。为此我对这种电池做了相关的一些实验,现将实验成果与诸位创友交流分享。


效果:

为三台电动机供电,可持续供电约36小时(1.5天)
为三台电动机供电1.jpg


为三台电动机供电2.jpg



制作过程:

铝空气电池示意图.jpg


所需材料:
研钵,100mL烧杯,铝制易拉罐,砂纸,棉布,石墨电极,剪刀,低电阻木炭
所需材料.jpg


低电阻木炭.jpg

低电阻木炭2.jpg


这里说一下低电阻木炭,制作它需要很多技巧,我会在后面公布它全部的制作过程。


好了,材料备齐就可以动工了!

先裁剪易拉罐,剪的时候要小心划到手,必要时戴手套操作。
拆剪易拉罐.jpg



裁出一片铝片套入烧杯适配,记得留一段凸出来作电池负极并将尖锐处修整一下
将铝片套在烧杯内,记得留一段作为负极.jpg

裁剪铝片.jpg


用砂纸打磨铝片,去除绝缘物
打磨铝片.jpg

将铝片卷好套入烧杯中,使铝片紧贴杯壁,然后塞入棉布
将棉布塞入烧杯中,与铝片紧贴.jpg



向烧杯中放一些木炭作底衬,再用研棒压实木炭
将少量木炭放入烧杯中并用研棒捅紧.jpg



在烧杯正中央插上石墨电极,再向石墨电极周围均匀撒上木炭,用研棒将石墨电极周围的木炭捅紧,捅得越紧,电池的性能就越好
将石墨电极放在烧杯正中央并在其周围撒上木炭,捅紧,中央电极一定不能松动.jpg



向木炭上倒上少许浓盐水使其湿润
向烧杯到一些浓盐水使其湿润.jpg



一直重复上两个步骤,直到烧杯中填满木炭,切记石墨电极一定不能松动


制作完成!
铝空气电池制作完成.jpg


电压电流测试:
电压1.32V
电压 1.32 V.jpg


电流126.3mA
100mL电池电流.jpg


这个电池的外壳是100mL烧杯,如果用50mL的烧杯来做,电压会小些,大约为1V,但电流可以达到惊人的310mA。

50mL电池电流.jpg




对于这个现象的原因,个人猜测是100mL的烧杯的口径比50mL烧杯的大,中央电极到铝片的距离较长从而导致电池内阻偏大,所以电流偏低。


重头戏来了,这也是制作铝空气电池的核心技术——低电阻木炭烧制技术


先为大家科普一下关于木炭的知识:

          铝空气电池所使用的木炭与制作黑火药的木炭完全不同,后者是将木柴在完全隔绝空气加热,使其逐步炭化。制造黑火药所使用的木炭,含碳量要求控制在79±4%范围内,炭化温度在400℃左右。

      而前者的制作就相对复杂一点:使木柴先在氧气充足的环境燃烧起来,再使其在缺氧的环境下炭化,在木柴刚炭化完毕时给予其充足的氧气使其再度燃烧,此时木炭燃烧的温度极高,高温下木炭的微观结构发生石墨化,因此它具有良好的导电性能。
      

       这样得到的木炭也称为白炭,原因是白炭表面有一层白色粉末。其中最著名的白炭是日本的备长炭,它是世界上最好的木炭,如果用它来制作铝空气电池,可以极大提升电池的各个性能。当然其制作过程也极为复杂,真正的备长炭是用马木坚木在1200℃的高温下,经过15~30天炭化而成。
      
      这里给出一些关于白炭相关知识的链接:

      白炭是什么
      XXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXml

      白炭烧制技术大揭秘
      XXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml

      备长炭烧制过程
      XXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml

      备长炭——中日文化差异的体现
      XXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml


      我们当然不可能在家盖一个土窑花几十天的时间去炼炭,为了研究低电阻木炭的快速烧制技术,我查阅了很多资料,做了大量实验,终于掌握了这个技术,现与大家分享。
    
这是成品,我用樟木烧制的
低电阻白炭.jpg


低电阻白炭2.jpg
      
      

樟木白炭.jpg
      





























+10  科创币    20!Dopaminor    2014/08/11 赞扬
+10  科创币    zy975912700    2014/08/12 赞扬
+50  科创币    trample    2014/08/23 赞扬
+50  科创币    冥灵    2014/08/23 再接再励
+30  科创币    alexchow    2014/08/23 赞扬
+50  科创币    atlas    2014/09/03 论坛很缺乏此类帖子呀。LZ好样的
+1  学术分    1211    2014/09/14 赞扬
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~~空空如也
静观琪变 作者
9年8个月前 IP:未同步
717561
aeolus 发表于 2014-9-1 10:39
请问盐水要用饱和的嘛


不一定,当然饱和的也可以
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
717565
ne555 发表于 2014-9-1 12:13
一个视频,应该是台湾的,里面讲的铝空气电池就是这种,开头就出现两个字,佐峰
XXXXXXXXXXXXXXXXXX/v_s ...


这个视频我很早就看过,是日本90年代的一个科普片,后来被台湾人翻译了,比较老。

里面有很多问题,很多细节一笔带过,模糊不清,包括木柴燃烧时候的各个状态以及原理解释等。

而我对铝空气电池做了一定的研究,以图文并茂的方式对这种并不广为人知的电池做了详细的解说。
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
717567
【四方】 发表于 2014-9-1 16:14
有个小问题,如果用脱脂棉+普通木炭呢?


理解你的想法的出发点

普通木炭的导电性不好,我用万用表的最大电阻档都测不出它的电阻。

所以这个方法不成立
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minlianw
9年8个月前 IP:未同步
717789
可以普通木碳加石墨粉混合填 充
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hssy
9年8个月前 IP:未同步
717859
好帖啊,要是在那个年代对玩无线电的人来说简直是福音,除了铝板稍难一点,其它的简直随手可取,满山的木炭啊[s:14]
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【四方】
9年8个月前 IP:未同步
717874
静观&琪变 发表于 2014-9-1 21:03
理解你的想法的出发点

普通木炭的导电性不好,我用万用表的最大电阻档都测不出它的电阻。


木炭块是为了制造空隙。。
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【四方】
9年8个月前 IP:未同步
717875
hssy 发表于 2014-9-3 16:32
好帖啊,要是在那个年代对玩无线电的人来说简直是福音,除了铝板稍难一点,其它的简直随手可取,满山的木炭 ...


铝饭盒。。。。。。。
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hssy
9年8个月前 IP:未同步
717886
【四方】 发表于 2014-9-3 18:37
铝饭盒。。。。。。。


也是,对于高烧的人,可以不顾吃饭的家伙了,还有钢精锅呢,烧水壶都是铝质地
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
717908
hssy 发表于 2014-9-3 16:32
好帖啊,要是在那个年代对玩无线电的人来说简直是福音,除了铝板稍难一点,其它的简直随手可取,满山的木炭 ...


易拉罐的外壳就可以,很容易获取
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
717910
【四方】 发表于 2014-9-3 18:36
木炭块是为了制造空隙。。


不只是制造空隙,还有导电的作用
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metellan
9年8个月前 IP:未同步
718004
renliuxin 发表于 2014-8-12 08:19
木炭盐水也能发电  学习


真正发电的是盐水和铝片。
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
718005
metellan 发表于 2014-9-4 15:23
真正发电的是盐水和铝片。


真正发电的是氧气与铝片
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metellan
9年8个月前 IP:未同步
718007
谢谢指正。

最好补一个反应过程(注意是过程)的专门说明,包含电荷转移过程和电动势的推导之类,这样帖子就完美了。
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鱼小凡1809
9年8个月前 IP:未同步
718010
国外有关资料介绍,美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上,有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。请问需要多少的铝,木炭,盐水可以达到美国的效果呢

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鱼小凡1809
9年8个月前 IP:未同步
718011
铝空气电池究竟如何产生电流的,能不能细致讲解下,我发现百度查的资料说法都不同
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
718399
metellan 发表于 2014-9-4 15:34
谢谢指正。

最好补一个反应过程(注意是过程)的专门说明,包含电荷转移过程和电动势的推导之类,这样帖 ...


电池符号(+),O 2 | NaCl溶液|铝( - )
(氧采取黑色)阳性:3O 2 + 6H 2 O + 12E - →12OH -
负电极(铝):4AL→4AL 3 + + 12E -
整体:4AL + 3O 2 + 6H 2 O→4AL(OH)3
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
718400
鱼小凡1809 发表于 2014-9-4 15:45
国外有关资料介绍,美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上,有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km ...


教程中的电池是一个简易的模型

装载在电动车上的铝空气电池会运用一些新材料,更科学的设计会使电池的效率提高。

因此,如果用教程中的电池来驱动汽车,电池的体积会很大而且笨重。

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鱼小凡1809
9年8个月前 IP:未同步
718970
以前我用装过酒精的空瓶对着瓶口点火,空瓶嗖得飞出去,吓死了
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myname_360
9年8个月前 IP:未同步
719136
以前自己做了一个铝电池,做的不好,效率始终上不来,看lz做的这个挺带劲的。
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
719205
菜鸟101 发表于 2014-9-8 00:07
是喷雾酒精点火危险啊!和那个烧烤店酒精爆燃一个道理,酒精瞬间爆燃高温气体喷出。已经被吓过无数次。。 ...


虽然这个方法是没有那么夸张,但是我还是赞同你的观点

安全始终都是第一位的

感谢提醒!
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amo
9年8个月前 IP:未同步
719494
很强悍的电池……不知容量巨大的商品是如何保证源源不断的供氧的?
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
720078
amo 发表于 2014-9-11 15:34
很强悍的电池……不知容量巨大的商品是如何保证源源不断的供氧的?


个人认为供氧不是问题,商品铝空气电池的转换效率高,这才是关键。
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青铜
9年8个月前 IP:未同步
720376
这似乎应该属于燃料电池系列的吧?消耗的是什么?木炭还是铝箔?
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
720383
青铜 发表于 2014-9-15 20:15
这似乎应该属于燃料电池系列的吧?消耗的是什么?木炭还是铝箔?


这不属于燃料电池,消耗的是铝,木炭不会被消耗。
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20!Dopaminor
9年8个月前 IP:未同步
720398
静观&琪变 发表于 2014-9-14 09:15
个人认为供氧不是问题,商品铝空气电池的转换效率高,这才是关键。


难道最大的问题不就是供氧么
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青铜
9年8个月前 IP:未同步
720442
静观&琪变 发表于 2014-9-15 20:46
这不属于燃料电池,消耗的是铝,木炭不会被消耗。


楼主说的电池做成后可为三台电动机供电,可持续供电约36小时(1.5天),消耗的就是图中的那一片铝?而木炭则不会有任何消耗。这就是把最不好调弄的低电阻木炭摘除在消耗之外了,总是能买点就够了,至于铝片就容易得到了。
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青铜
9年8个月前 IP:未同步
720557
静观&琪变 发表于 2014-9-15 20:46
这不属于燃料电池,消耗的是铝,木炭不会被消耗。


如果消耗的是铝,那么铝变成什么了么?有反应方程式么?
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青铜
9年8个月前 IP:未同步
720560
minlianw 发表于 2014-9-2 23:48
可以普通木碳加石墨粉混合填 充


要是实验能证明就好了,毕竟那种低电阻木炭比较难弄到。自己制造难度不小。
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
720570
青铜 发表于 2014-9-16 19:21
如果消耗的是铝,那么铝变成什么了么?有反应方程式么?


反应式见第117层楼
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静观琪变作者
9年8个月前 IP:未同步
720571
青铜 发表于 2014-9-16 19:30
要是实验能证明就好了,毕竟那种低电阻木炭比较难弄到。自己制造难度不小。


低电阻木炭不难做,按照教程掌握技巧即可
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青铜
9年8个月前 IP:未同步
720580
静观&琪变 发表于 2014-9-16 20:53
低电阻木炭不难做,按照教程掌握技巧即可


石墨电极是那种电池中的?记得一号干电池中的石墨电极没这么大。为三台电动机供电,可持续供电约36小时(1.5天) ,这相当于多少电量?楼主计算过么?
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青铜
9年8个月前 IP:未同步
720579
静观&琪变 发表于 2014-9-16 20:53
低电阻木炭不难做,按照教程掌握技巧即可


石墨电极是那种电池中的?记得一号干电池中的石墨电极没这么大。为三台电动机供电,可持续供电约36小时(1.5天) ,这相当于多少电量?楼主计算过么?
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闪电行者
9年6个月前 IP:广东
726892
如果对这个装置充电,会怎么样?
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沉默羔羊
9年6个月前 IP:广东
728367
好是的确好,就可惜是消耗极片的,如果只是消耗电解液就好了,没电了就补电解液,就能像加油一样的就更实用了
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mark42
9年6个月前 IP:福建
728400
既然木炭是用来储存氧气的,为什么不用多孔的烧结镍做正极,储存氧气的量更大,而且可以持续给氧,或者用净水器里的聚丙烯熔喷滤芯,完全可以用来代替木炭的作用
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xxvii
9年5个月前 IP:福建
732704
请问一下盐水的作用,按理说烧出来的炭已经能导电了,加入清水就行了,为什么要用盐水当电解质
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xxvii
9年5个月前 IP:福建
732709
往里倒入少量盐水作为电解质只是填补炭和炭之间的空缺增强导电性吗?
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rudolf
9年5个月前 IP:山东
732969
引用 xxvii:
往里倒入少量盐水作为电解质只是填补炭和炭之间的空缺增强导电性吗?
看看高中化学课本,原电池那一章
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