目前磷酸铁锂电池和三元锂离子电池都存在比能量低、续航里程短、成本高、具有安全隐患、废旧电池有价组分回收困难缺点。实验室开发了大功率高比能碳纤维铝空气燃料电池,已经完成原理实验、样机试制、千瓦级单体样机试验,根据不同使用环境,设计组装辅助新型电解液循环净化系统的电池堆。目前组装电池堆功率可达到200kW, 电池能量密度达到1000kWh/kg。 空气阴极由扩散层、集电层、催化层及特殊防 水及选择性透氧膜组成;阳极合金是由特殊加工方式制造而成并具有纳米晶结构, 能量 密度高成本低;催化剂为银锰复合纳米材料,研制了保持铝合金阳极腐蚀与活性达到最 佳平衡的新型添加剂;动力电池配置超级电容与铝空电池联合供电管理系统。 铝空气燃 料电池特点是: 比能量高,铝阳极更换方便、安全、快捷,铝资源丰富、铝阳极生产工艺清洁、无污染,副产品氧化铝回收系统已成体系、高纯化后可高值利用。
主要应用领域包括装备电源(基站备用电源,移动式充电桩,海岛、海洋钻井平 台及隧道、救灾及远离电网居民微电网供电),动力电源(轿车、公共客车、低速运 输车、无人机、潜艇)。技术优势在于根据用户需要,可提供容量型和功率型高比能铝空气电池堆,并且具有环境友好和安全可靠特点。
1.作为发电电源经济效益
铝阳极按4N5 纯度计算。100kg4N5 铝价格:100*20=2000元,每公斤4N5 铝发电5度,100公斤铝发电500度。每发1度电价格为4度。每100公斤高纯铝,生成200公斤高纯氧化铝,做为生产蓝宝石原材料,稍加加工生产出5N 氧化铝,每公斤价格 100元,除去成本暂按50元,净利润50元。100公斤4N5 高纯铝发电后价格盈利:10000-2000=8000元,因此,每发一度电盈利16元。
因为柴油发电(设备损耗及维修)、氢氧燃料电池(质子膜价格更高)其他部分 费用都没有计算。只算燃料部分价格。使用高纯铝的铝空气燃料电池发电,每度电盈利16元;氢氧燃料电池每发一度电价格3206元;柴油发电每度价格为2.5元。
柴油机发电,噪声大,有二氧化碳放出,环境污染严重。铝空气燃料电池环境友好、安全可靠。因此,从效益上看应选铝空气燃料电池。
2.动力电池经济效益
假定纯电动汽车每度电可以行驶8km, 以汽车行驶十万公里寿命计算汽油,锂电
池,铝空电池三种动力系统的每公里成本。
目前轿车用汽油0.8-1 元/km, 如汽油短缺涨价,环境污染成本上升,其价格还会 急剧上升;锂电池新能源轿车,寿命10万公里,电池成本11 万, 电费1.5 万元,成本 1.25 元/km, 充电设施及场地、充电等待成本不计;铝空电池轿车寿命10 万公里,电 池成本1.5万,需电12000度,每公斤高纯铝可放电5度,共需2.4t 铝,成本4.8 万, 每公里铝空电池成本0.63 元/km;2.4t 铝可产生4.8t 高纯氧化铝,5N 高纯氧化铝 100000 元/t, 共计48 万元可以让利用户。无需充电设施,加注铝燃料时间短,使用安全可靠。