Because of the depletion of finite

Because of the depletion of finite resources and the extensive
growth in the demand for alternative energy worldwide, metal–air
batteries have been proposed as alternative energy storage
devices. Metal–air batteries have received particular attention
because of their high energy density and capacity, the lack of
dependence of their capacity on load and temperature, their flat
discharge voltage and their low fabrication cost (depends on the
metal used) [1–6]. Lithium–air (Li–air) batteries have been
aggressively studied because of their broad potential for highperformance
applications [7–10]. Such batteries can also operate
as rechargeable batteries [11,12]. Unfortunately, however, during
battery fabrication, the lithium must be handled under inert
conditions because it is very sensitive to ambient conditions and
poses an explosion hazard [13–15]. This is the greatest challenge
for the Li–air battery. As alternatives, other active metal elements
such as aluminum have been recommended.
Aluminum (Al) is an attractive candidate anode material for
metal–air batteries because it has a high theoretical electrochemi-
cal equivalent value, 2.98 A h g1, which is the second highest after
that of lithium (3.86 A h g1) and higher than those of other active
metals, such as magnesium (2.20 A h g1) and zinc (0.82 A h g1)
[16–18]. Aluminum is also an inexpensive metal, as it is the second
most abundant metallic element after silicon, and is characterized
by its environmental friendliness, non-toxicity and high recyclability
[19]. The theoretical specific energy of an Al–air battery with
an alkaline electrolyte can be as high as 200 W h kg1, and with a
neutral salt solution, it is between 300 W h kg1 and 500 W h kg1
[18]. In this paper, we will provide an overview of recent material
developments for various elements of aluminum–air batteries,
including the anode, air cathode and electrolyte. Each component
and material has its own strengths and challenges.
This type of battery comprises three main components: an
anode, a cathode and an electrolyte. The discharging battery
serves as a galvanic cell that drives the electrical current in
an external circuit. The electrolyte plays an important role in
such a battery because it is the conducting medium through
which the two-way charge transfer proceeds between the
electrodes [18]. The electrolyte also separates the anode and
the cathode to avoid a short circuit and simultaneously provides
hydroxide ions to maintain the electrochemical reactions [20].
The oxidation reaction at the anode depends on the type of
electrolyte that participates in the reaction:
Anode : Al ! Al3 þ 3e (1.1)
Cathode : O2 þ 2H2O þ 4e ! 4OH (1.2)
Overall : 4Al þ 3O2 þ 6H2O ! 4AlðOHÞ3 (1.3)
Another undesired (parasitic) reaction occurs at the anode
because of the water reduction reaction. The parasitic hydrogengenerating
reaction can be expressed as follows:
Side reaction : Al þ 3H2O ! AlðOHÞ3 þ
3
2
H2 (1.4)
One major obstacle that hinders the deployment of the Al–air
battery on a commercial scale is the self-corrosion rate of
aluminum [21,22]. There are three main processes that occur on
the surface of aluminum that hinder further oxidation at the anode
in an aqueous-based cell: the formation of an oxide film of Al2O3 or
Al(OH)3; the formation of corrosion products, Al(OH)3 and
Al(OH)4
; and parasitic hydrogen evolution, which lowers the
potential of the battery [23,24]. Because of this limitation, further
development effort is needed to reduce the corrosion rate.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เนื่องจากการสูญเสียทรัพยากรที่มีจำกัดและในเจริญเติบโตในความต้องการพลังงานทั่วโลก โลหะ – อากาศแบตเตอรี่ได้รับการเสนอเป็นที่เก็บพลังงานอุปกรณ์ โลหะ – อากาศแบตเตอรี่ได้รับความสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานสูง และความจุ การขาดพึ่งของความจุโหลด และอุณหภูมิ แบนของพวกเขาปล่อยแรงดันไฟฟ้าและการต้นทุนการผลิตต่ำ (ขึ้นอยู่กับการโลหะใช้) [1-6] แบตเตอรี่ลิเธียม – ลม (Li – อากาศ) ได้รับศึกษาเนื่องจากศักยภาพสิ่ง highperformance อุกอาจการใช้งาน [7-10] แบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถใช้งานเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จได้ [11, 12] อับ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการผลิตแบตเตอรี่ ลิเธียมการจัดการภายใต้เฉื่อยเงื่อนไขเนื่องจากมีความไวมากต่อสภาพแวดล้อม และก่อให้เกิดอันตรายจากการระเบิด [13-15] นี่คือความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ Li-อากาศ เป็นทางเลือก องค์ประกอบโลหะอื่นใช้งานอยู่เช่นอลูมิเนียมได้ถูกแนะนำอลูมิเนียม (Al) เป็นวัสดุแอโนดผู้สมัครที่น่าสนใจสำหรับโลหะ – อากาศแบตเตอรี่เนื่องจากมีความสูงทฤษฎี electrochemi -ค่าเทียบเท่ากับ cal, 2.98 A h g 1 ซึ่งเป็นที่สองสูงสุดหลังจากที่ ของลิเธียม (3.86 A h g 1) และสูงกว่างานอื่น ๆโลหะเช่นแมกนีเซียม (2.20 A h g 1) และสังกะสี (0.82 A h g 1)[16-18] อลูมิเนียมยังเป็นโลหะที่มีราคาไม่แพง มันเป็นที่สององค์ประกอบโลหะสุดหลังซิลิโคน และโดดเด่นโดยมิตรของสิ่งแวดล้อม รีไซเคิลที่ไม่เป็นพิษ และสูง[19] . ทฤษฎีพลังงานเฉพาะของแบตเตอรี่อัล – อากาศที่มีอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นด่างได้สูงเป็น 200 W h กิโลกรัม 1 และมีการสารละลายเกลือเป็นกลาง เป็นระหว่าง 300 W h กก. 1 และ 500 W h กก. 1[18] . ในกระดาษนี้ เราจะให้ภาพรวมของวัสดุล่าการพัฒนาองค์ประกอบต่าง ๆ ของอลูมิเนียม – อากาศแบตเตอรี่รวมถึงขั้วบวก อากาศแคโทด และอิเล็กโทรไลต์ แต่ละส่วนประกอบและวัสดุมีจุดแข็งและท้าทายตัวเองแบตเตอรี่ชนิดนี้ประกอบด้วยคอมโพเนนต์หลักที่สาม: การขั้วบวก เป็นแคโทด และมีอิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่ปฏิบัติเป็นเซลล์ไฟฟ้าที่ขับกระแสไฟฟ้าในมีวงจรภายนอก อิเล็กโทรไลท์มีบทบาทสำคัญในแบตเตอรี่ดังกล่าวเนื่องจากเป็นสื่อทำผ่านซึ่งดำเนินการโอนย้ายค่าธรรมเนียมแบบสองทิศทางระหว่างการขั้วไฟฟ้า [18] อิเล็กโทรไลท์ยังแยกขั้วบวก และแคโทดเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรและพร้อมกันไฮดรอกไซด์ไอออนในการรักษาปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี [20]ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ขั้วบวกขึ้นอยู่กับชนิดของอิเล็กโทรไลต์ที่เข้าร่วมในปฏิกิริยา:แอโนด: อัล Al3 þ 3e (1.1)แคโทด: O2 þþ 2H2O 4e 4OH (1.2)โดยรวม: 4Al þþ 3O2 6H2O 4AlðOHÞ3 (1.3)อื่นไม่พึงประสงค์ (ปรสิต) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ขั้วบวกเนื่องจากปฏิกิริยาการลดน้ำ Hydrogengenerating กาฝากปฏิกิริยาสามารถแสดงได้ดังนี้:ปฏิกิริยาข้างเคียง: อัลþ 3H2O AlðOHÞ3 þ32H2 (1.4)หนึ่งอุปสรรคที่สำคัญที่เป็นอุปสรรคต่อการใช้งานของอัล – อากาศแบตเตอรี่ในระดับเชิงพาณิชย์มีอัตราการกัดกร่อนด้วยตนเองอลูมิเนียม [21,22] มีกระบวนการหลักที่สามที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของอลูมิเนียมที่เป็นอุปสรรคต่อการเกิดออกซิเดชันที่ขั้วบวกในการละลายเซลล์: การก่อตัวเป็นออกไซด์ฟิล์มของ Al2O3 หรือAl (OH) 3 การก่อตัวของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน Al (OH) 3 และAl (OH) 4; และไฮโดรเจนกาฝาก วิวัฒนาการ ซึ่งช่วยลดการศักยภาพของแบตเตอรี่ [23,24] เนื่องจากข้อจำกัดนี้ เพิ่มเติมจำเป็นต้องมีการพัฒนาเพื่อลดอัตราการกัดกร่อน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เนื่องจากการลดลงของทรัพยากร จำกัด และกว้างขวาง
เติบโตในความต้องการพลังงานทดแทนทั่วโลกโลหะอากาศ
แบตเตอรี่ได้รับการเสนอเป็นที่เก็บพลังงานทางเลือก
อุปกรณ์ แบตเตอรี่โลหะอากาศได้รับความสนใจเป็นพิเศษ
เพราะความหนาแน่นพลังงานสูงและความสามารถในการขาดการ
พึ่งพาอาศัยกันของกำลังการผลิตของพวกเขาในการโหลดและอุณหภูมิแบน
แรงดันไฟฟ้าที่ปล่อยและต้นทุนการผลิตต่ำของพวกเขา (ขึ้นอยู่กับ
โลหะที่ใช้) [1-6] . ลิเธียมแบตเตอรี่อากาศ (Li-Air) ได้รับการ
ศึกษาอย่างจริงจังเพราะที่อาจเกิดขึ้นในวงกว้างของพวกเขาสำหรับ highperformance
การใช้งาน [7-10] แบตเตอรี่ดังกล่าวยังสามารถใช้งาน
แบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟได้ [11,12] แต่อย่างไรก็ตามในระหว่างการ
ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมจะต้องได้รับการจัดการภายใต้เฉื่อย
เงื่อนไขเพราะมันมีความสำคัญมากกับสภาพแวดล้อมและ
เป็นต้นเหตุให้เกิดอันตรายจากการระเบิด [13-15] นี่คือความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
สำหรับแบตเตอรี่ Li-อากาศแบตเตอรี่ เป็นทางเลือกองค์ประกอบโลหะที่ใช้งานอื่น ๆ
เช่นอลูมิเนียมได้รับการแนะนำ.
อลูมิเนียม (AL) เป็นวัสดุที่ขั้วบวกผู้สมัครที่น่าสนใจสำหรับ
แบตเตอรี่โลหะอากาศเพราะมันมีทฤษฎี electrochemi- สูง
Cal มูลค่าเทียบเท่า 2.98 Hg 1 ซึ่งเป็น สูงสุดเป็นอันดับสองหลังจาก
ที่ลิเธียม (3.86 Hg? 1) และสูงกว่าการใช้งานอื่น ๆ
โลหะเช่นแมกนีเซียม (2.20 Hg? 1) และสังกะสี (0.82 Hg? 1)
[16-18] อลูมิเนียมยังเป็นโลหะราคาไม่แพงอย่างที่มันเป็นครั้งที่สอง
ธาตุโลหะที่อุดมสมบูรณ์มากที่สุดหลังจากที่ซิลิกอนและโดดเด่น
ด้วยการเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของตนที่ไม่เป็นพิษและการรีไซเคิลสูง
[19] พลังงานเฉพาะทฤษฎีของแบตเตอรี่ Al-อากาศที่มี
อิเล็กโทรด่างสามารถจะสูงถึง 200 W H กก. 1 และมี
สารละลายเกลือที่เป็นกลางก็อยู่ระหว่าง 300 W H กก. 1 และ 500 W H กก. 1
[ 18] ในบทความนี้เราจะให้ภาพรวมของวัสดุที่ผ่าน
การพัฒนาสำหรับองค์ประกอบต่างๆของแบตเตอรี่อลูมิเนียมปรับอากาศ
รวมทั้งขั้วบวกแคโทดอากาศและอิเล็กโทร แต่ละองค์ประกอบ
และวัสดุที่มีจุดแข็งของตัวเองและความท้าทาย.
แบตเตอรี่ชนิดนี้ประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก: เป็น
ขั้วบวกขั้วลบและอิเล็กโทร แบตเตอรี่การปฏิบัติ
หน้าที่เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่ไดรฟ์กระแสไฟฟ้าใน
วงจรภายนอก อิมีบทบาทสำคัญในการ
เช่นแบตเตอรี่เพราะมันเป็นสื่อที่ดำเนินการผ่าน
ซึ่งการถ่ายโอนค่าใช้จ่ายสองทางรายได้ระหว่าง
ขั้วไฟฟ้า [18] อิยังแยกขั้วบวกและ
ขั้วลบที่จะหลีกเลี่ยงการลัดวงจรและพร้อมให้
ไฮดรอกไซไอออนเพื่อรักษาปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี [20].
ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ขั้วบวกขึ้นอยู่กับชนิดของ
อิเล็กโทรไลที่มีส่วนร่วมในการทำปฏิกิริยา:
แอโนด: อัล! Al3 Þ 3E (1.1)
แคโทด: O2 ÞÞ 2H2O 4E! 4OH? (1.2)
โดยรวม: 4Al Þ 6H2O 3O2 Þ! 4AlðOHÞ3 (1.3)
อีกไม่พึงประสงค์ (พยาธิ) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในขั้วบวก
เพราะจะเกิดปฏิกิริยาลดน้ำ hydrogengenerating กาฝาก
ปฏิกิริยาสามารถแสดงดังนี้
ปฏิกิริยาด้านข้าง: อัลÞ 3H2O! AlðOHÞ3Þ
3
2
H2 (1.4)
หนึ่งอุปสรรคสำคัญที่เป็นอุปสรรคต่อการใช้งานของ Al-อากาศ
แบตเตอรี่ในเชิงพาณิชย์เป็นอัตราตนเองการกัดกร่อนของ
อลูมิเนียม [21,22] มีสามกระบวนการหลักที่เกิดขึ้นบนเป็น
พื้นผิวของอลูมิเนียมที่เป็นอุปสรรคต่อการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมได้ที่ขั้วบวก
ในเซลล์ตามน้ำ: การก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ของ Al2O3 หรือ
Al (OH) 3; การก่อตัวของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน Al (OH) 3 และ
อัล (OH) 4
; และวิวัฒนาการไฮโดรเจนปรสิตซึ่งช่วยลด
ศักยภาพของแบตเตอรี่ [23,24] เนื่องจากข้อ จำกัด นี้ต่อไป
พยายามในการพัฒนาเป็นสิ่งจำเป็นในการลดอัตราการกัดกร่อน