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铝燃料电池实现批量生产

作者:金鹭 高晓静  2018年12月04日   来源:中国化工报    

  石墨烯科技大幅提升电化学性能

  中化新网讯 用“铝+水+空气”发电,这项“黑科技”在宁波走向了市场。中科院宁波材料所上周发布消息称,该所研发团队应用石墨烯对空气阴极催化剂材料进行改性复合,大幅度提升了电池电化学性能。目前,这一电池已实现了批量生产,即将应用于通信基站的备用电源。

  “不同于传统意义上的电池,铝燃料电池相当于一个大功率、可自发电的‘充电宝’,通过简单的加水或者加铝操作便能发电。”团队相关负责人薛业建介绍说。这一电池系统具有能量密度高、安全、可循环、环保无污染等优点。测评显示,安上了这种车载“充电宝”的新能源汽车,能大幅度提升电动汽车的行驶里程。在通讯基站,铝燃料电池能代替传统柴油发电机和铅酸电池,当遇到地震、台风等恶劣气候时,及时为基站供电,确保区域内手机信号不断。

  据了解,早在上世纪90年代,我国就开始了铝燃料电池的研发。但由于锰氧化物催化剂活性不高、空气阴极极化电阻较大、阳极铝析氢自腐蚀严重、热控制难及难以二次启动等原因,铝燃料电池产业化应用进展缓慢。

  2017年,研发团队通过4年苦心研究,实现了“从0到1”的突破,研制出额定功率1000W石墨烯-铝燃料电池发电系统。然而,由于目前我国通讯基站、军用装备的部分备用电源额定功率普遍为3000W左右,这一系统在应用上遭遇瓶颈。

  “不能变成产品,再炫酷的高科技也只是传说。”研发团队联合浙江省石墨烯制造业创新中心研发团队,大力推进铝燃料电池的工艺开发和工程样机研制。又经过一年的研发,应用场景更为广泛的铝燃料电池“2.0”版本终于问世。

  测试结果表明,这一电池的能量密度高达545Wh/kg、容量达130kWh,50A电流放电功率可达到3000W,峰值功率预计可高达4800W。由于其额定功率与中国大多数基站功率需求一致,无需改变原有设备,就能直接替换传统备用电源使用,在智能电网、基站备用电源、岛礁供电、军事设施备用电源及电动汽车增程器等领域具有广泛的应用前景。

  “由于功率受限,目前的铝燃料电池仍无法替代新能源汽车动力电池,特别是加速、爬坡性能跟不上。”薛业建说。接下来,团队将对电池性能进行提升,力争研发出15千瓦额定功率以上的电源系统,为城市扫地车、搬运车等安上更环保、安全的动力源。

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