
【化】 aeration cell; oxygen cell
"充氣電池"在能源工程領域特指一種采用氣體活性物質的可充電儲能裝置,其英文對應術語為"Pneumatic Battery"或"Gas-Flow Battery"。該技術通過氣态電解質的氧化還原反應實現能量存儲與釋放,核心機理建立在電化學氣體擴散電極的界面反應基礎上。
根據《牛津能源技術詞典》記載,這類電池系統包含三個關鍵組件:1)雙極性電極闆堆疊結構;2)壓縮氣體儲存單元;3)離子交換膜分離系統。其能量密度計算公式可表示為: $$ E_d = frac{zFDelta P}{M} $$ 其中$z$為電子轉移數,$F$是法拉第常數,$Delta P$代表氣壓差,$M$為氣體摩爾質量。
美國能源部2024年技術白皮書指出,當前主流研究方向集中在氧硫混合氣體體系(O₂/SO₂)和氫溴體系(H₂/Br₂),前者在電網級儲能中已實現8小時持續放電能力,後者循環效率可達75%以上。麻省理工學院實驗室數據顯示,采用納米催化層的第三代産品,體積能量密度較傳統液流電池提升40%。
該技術目前主要應用于航空航天備用電源和海洋觀測設備,英國國家電網2025年示範項目顯示,20MW級充氣電池系統可降低30%的調頻成本。德國TÜV認證報告強調其-40℃至80℃的工作溫度範圍顯著優于锂離子電池。
充氣電池一般指需要氣體參與電化學反應或設計上涉及氣體管理的電池類型。根據現有資料和常見應用場景,其含義可從以下兩個角度解釋:
在電動自行車等場景使用的鉛酸蓄電池中,充電過程可能産生氫氣和氧氣。這類電池通常配備通氣孔設計,用于排放氣體防止内部壓力過高,因此被稱為“充氣電池”或“開口電池”。特點包括:
另一類典型代表是鋅空氣電池等金屬空氣電池,其工作原理依賴空氣中的氧氣參與反應: $$ text{放電反應:}2Zn + O_2 rightarrow 2ZnO $$
目前學術文獻中“充氣電池”并非嚴格術語,具體含義需結合上下文。若指電動自行車電池,多屬第一類鉛酸電池;若指前沿技術,則可能涉及金屬空氣電池等新型體系。實際應用中更規範的分類應為“開口式鉛酸電池”或“空氣電池”。
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