基本信息
- 项目名称：
- 长寿命免维护海水电池
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 长寿命免维护海水电池（亦称金属-溶解氧半燃料电池），以Mg-Li基合金为阳极，海水中溶解的氧气为阴极氧化剂，海水为电解质。它具有结构简单、能量密度大、使用寿命长、安全和免维护等突出优点，可以广泛用作水下无人运载器、水下导航、通讯、数据采集、地震监测仪等电子仪器、油气开采设备和航标灯等的电源。
- 详细介绍：
- 阳极是通过热轧处理制得的放电活性高自腐蚀放电速率低的Mg-Li合金阳极；阴极是具有三维立体网状结构的传质性能好、表面积大、活性高的，以泡沫镍为基体的高活性纳米线催化阴极。二者组装形成半燃料电池概念电池。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着现代社会对高能新型电源需求的日益增加，传统的锌锰电池等一次性电池以及铅酸蓄电池等二次电源由于其充电不方便，价格高，有污染等缺点日益不能满足水下器械对于电池的需要，于是开发一种结构简单、能量密度大、使用寿命长、安全和免维护的电池显得尤为重要。我们研究的基本思路是：（1）考察不同组成的Mg-Li基合金作为阳极时的放电性能，包括放电活性、利用率、自腐蚀放电率等。得出最佳的镁锂基合金阳极；（2）考察不同泡沫金属在海水中的耐蚀性能和对海水溶解氧的电还原催化性能，以泡沫金属为基体，制备高活性阴极；（3）考察电池的结构、工作温度、溶解氧气浓度等电池性能的影响。创新点：（1）通过组分调变，研制出高放电活性和放电效率的Mg-Li基合金阳极；（2）研制出具有三维立体网状结构的传质性能好、表面积大、活性高的Mg-海水电池的阴极。技术关键：（1）由于镁锂合金有自腐蚀速度大、阳极利用率低、阳极极化大、电位滞后等问题，本项目旨在通过合金组分调变找到合适的镁锂基合金； （2）由于海水中溶解的氧气浓度低，电池的工作温度低，需要大表面积、高活性和良好的传质性能的阴极，研制满足这些要求的阴极是本项目的另一个关键问题。主要技术指标：考察阳极的开路电位、放电电流以及组装后电池的电压-电流曲线。
科学性、先进性
- 本项目紧密结合海洋开发和海防对长寿命免维护电源的需求，开展Mg-海水溶液氧半燃料电池研究，选题具有重要的实际意义。本项目立题新颖，从电极研究着手，最后实现电池的组装和测试，由简入繁。 本项目Mg-Li合金阳极的研究依托《超轻材料与表面技术教育部重点实验室》，阴极及电池的研究依托《水下电源研发创新平台》，课题背景紧密结合我校“三海一核”的学科特色。现有研究基础扎实、研究条件充分，指导人员保障有力。本项目研究内容具有创新性，研究方案合理，技术路线可行。项目组成员具有很好的专业基础知识和实验技能，具有从事科研项目研究的经验。 。
获奖情况及鉴定结果
- 1、获批成为2010-2011国家大学生创新性试验计划项目，并顺利结题。 2、2011.5获得哈尔滨工程大学“五四杯”大学生科技竞赛实物A类优胜奖。
作品所处阶段
- 仍处于测试阶段
技术转让方式
- 非专利技术转让
作品可展示的形式
- 实物、图片以及视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 可以广泛用作水下无人运载器、水下导航、通讯、数据采集、地震监测仪等电子仪器、油气开采设备和航标灯等的电源。
同类课题研究水平概述
- 美国GE公司早在60年代就开始了镁海水电池的探索性研究。美国Westinghouse公司于上世纪90年代初期成功测试了圆柱型镁海水电池；1996年，挪威与意大利共同开发了镁镁海水电池，并且应用于180m深的海底油井或气井探测的海洋水下自动控制系统；挪威Kongsberg公司目前可以批量生产不同型号的镁海水电池，并并应用于海洋导航通讯等领域。法国和挪威正在联合测试将镁海水电池用于驱动超长航程的自主水下机器人，其设计航程超过3000 km，航速2m/s，下潜深度600m。国内镁-海水溶解氧半燃料电池的研究报道较少，十八所和中南大学等开展相关镁阳极研究。Mg-Li合金阳极及大表面高活性阴极的研究尚未见报道。
