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铝空气电池制作教程
静观琪变2014/08/11化学 IP:湖南
本帖最后由 静观＆琪变 于 2014-8-10 22:51 编辑

前言：        

    目前在国内，关于铝空气电池的资料非常非常少，这种环保可靠的电池的功率比常规盐水电池，水果电池的功率要强大得多。为此我对这种电池做了相关的一些实验，现将实验成果与诸位创友交流分享。


效果：

为三台电动机供电，可持续供电约36小时(1.5天)
为三台电动机供电1.jpg


为三台电动机供电2.jpg



制作过程：

铝空气电池示意图.jpg


所需材料：
研钵，100mL烧杯，铝制易拉罐，砂纸，棉布，石墨电极，剪刀，低电阻木炭
所需材料.jpg


低电阻木炭.jpg

低电阻木炭2.jpg


这里说一下低电阻木炭，制作它需要很多技巧，我会在后面公布它全部的制作过程。


好了，材料备齐就可以动工了！

先裁剪易拉罐，剪的时候要小心划到手，必要时戴手套操作。
拆剪易拉罐.jpg



裁出一片铝片套入烧杯适配，记得留一段凸出来作电池负极，并将尖锐处修整一下
将铝片套在烧杯内，记得留一段作为负极.jpg

裁剪铝片.jpg


用砂纸打磨铝片，去除绝缘物
打磨铝片.jpg

将铝片卷好套入烧杯中，使铝片紧贴杯壁，然后塞入棉布
将棉布塞入烧杯中，与铝片紧贴.jpg



向烧杯中放一些木炭作底衬，再用研棒压实木炭
将少量木炭放入烧杯中并用研棒捅紧.jpg



在烧杯正中央插上石墨电极，再向石墨电极周围均匀撒上木炭，用研棒将石墨电极周围的木炭捅紧，捅得越紧，电池的性能就越好
将石墨电极放在烧杯正中央并在其周围撒上木炭，捅紧，中央电极一定不能松动.jpg



向木炭上倒上少许浓盐水使其湿润
向烧杯到一些浓盐水使其湿润.jpg



一直重复上两个步骤，直到烧杯中填满木炭，切记石墨电极一定不能松动


制作完成！
铝空气电池制作完成.jpg


电压电流测试：
电压1.32V
电压 1.32 V.jpg


电流126.3mA
100mL电池电流.jpg


这个电池的外壳是100mL烧杯，如果用50mL的烧杯来做，电压会小些，大约为1V，但电流可以达到惊人的310mA。

50mL电池电流.jpg




对于这个现象的原因，个人猜测是100mL的烧杯的口径比50mL烧杯的大，中央电极到铝片的距离较长从而导致电池内阻偏大，所以电流偏低。


重头戏来了，这也是制作铝空气电池的核心技术——低电阻木炭烧制技术


先为大家科普一下关于木炭的知识：

          铝空气电池所使用的木炭与制作黑火药的木炭完全不同，后者是将木柴在完全隔绝空气加热，使其逐步炭化。制造黑火药所使用的木炭，含碳量要求控制在79±4%范围内，炭化温度在400℃左右。

      而前者的制作就相对复杂一点：使木柴先在氧气充足的环境燃烧起来，再使其在缺氧的环境下炭化，在木柴刚炭化完毕时给予其充足的氧气使其再度燃烧，此时木炭燃烧的温度极高，高温下木炭的微观结构发生石墨化，因此它具有良好的导电性能。
      
       这样得到的木炭也称为白炭，原因是白炭表面有一层白色粉末。其中最著名的白炭是日本的备长炭，它是世界上最好的木炭，如果用它来制作铝空气电池，可以极大提升电池的各个性能。当然其制作过程也极为复杂，真正的备长炭是用马木坚木在1200℃的高温下，经过15~30天炭化而成。
      
      这里给出一些关于白炭相关知识的链接：

      白炭是什么
      XXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXml

      白炭烧制技术大揭秘
      XXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml

      备长炭烧制过程
      XXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml

      备长炭——中日文化差异的体现
      XXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml


      我们当然不可能在家盖一个土窑花几十天的时间去炼炭，为了研究低电阻木炭的快速烧制技术，我查阅了很多资料，做了大量实验，终于掌握了这个技术，现与大家分享。
    
这是成品，我用樟木烧制的
低电阻白炭.jpg


低电阻白炭2.jpg
      
      
樟木白炭.jpg
      





























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~~空空如也
石峻峰
10年5个月前 IP:未同步
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60楼
铅笔芯貌似才11欧姆的电阻
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静观琪变作者
10年5个月前 IP:未同步
712319
62楼
石峻峰 发表于 2014-8-13 11:49
我想用一号电池里的碳棒，用锤子砸成渣……行不行，这个的电阻貌似非常低,正极也用一号电池的,,
或者周围 ...


这个，在理论上恐怕不行，你可以试一下

选用木炭是因为它有多孔结构，含有很多氧气
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静观琪变作者
10年5个月前 IP:未同步
712320
63楼
石峻峰 发表于 2014-8-13 11:51
铅笔芯貌似才11欧姆的电阻


我烧制出来的木炭最低可以达到5欧姆
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xiaobai152
10年5个月前 IP:未同步
712466
66楼
静观＆琪变 发表于 2014-8-13 11:33
正极是昂贵的铂网


别逗了。。镀的铂黑吧
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QQQQQQQ
10年5个月前 IP:未同步
712498
67楼
本帖最后由 QQQQQQQ 于 2014-8-13 23:09 编辑

这个帖子真不错，应给予更高加分或者加精什么的。但我不好把握这个度。。。。先加200再说！
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3926
10年4个月前 IP:未同步
714803
72楼
可以整多层极板 弄个层叠电池
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
714900
73楼
醉狗 发表于 2014-8-22 12:49
这个真是好东西，做两百个串起，再变交流


四个电池并联再升压，可以为手机充电
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
714902
74楼
电信高涛 发表于 2014-8-22 13:22
可以整多层极板 弄个层叠电池


这个我也想过，但电极与填充物的连接不紧密，效率不高
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穆宝じ☆ve孤独
10年4个月前 IP:未同步
715412
77楼
用什么做负极可以用的长一点？
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
715435
78楼
穆宝じ☆ve孤独 发表于 2014-8-24 12:56
用什么做负极可以用的长一点？


增加铝板的厚度
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兰若，公主魂
10年4个月前 IP:未同步
715452
79楼
[s:12]叼爆了，不错的diy，认真发帖。原来我准备做铁溴电池，结果听说溴极其恐怖，后来也没有敢去实验室偷一点，就黄了[s:12]。搞橘子电池或者硫酸铜溶液也可以[s:12]。
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3926
10年4个月前 IP:未同步
716463
80楼
静观＆琪变 发表于 2014-8-22 19:03
这个我也想过，但电极与填充物的连接不紧密，效率不高


那就把这些电池两三个并联用在低压低功耗需要长时间供电的设备上（需要较厚的铝板）例如长明灯
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twoone
10年4个月前 IP:未同步
716496
81楼
放完电了铝片会溶在盐水里么。那三价铝会不会影响性能？
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张静茹
10年4个月前 IP:未同步
716603
83楼
烧烤木炭果然不行，用万用表量 电阻无穷大，用盐水浸润之后电流只有20ma，电压300mv
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
716707
84楼
张静茹 发表于 2014-8-28 21:45
烧烤木炭果然不行，用万用表量 电阻无穷大，用盐水浸润之后电流只有20ma，电压300mv


烧烤的木炭有很多种，那种可以烧很长时间的木炭电阻通常很低
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zxyso4
10年4个月前 IP:未同步
717148
85楼
楼主既然用易拉罐为什么还要麻烦的剪开再放烧杯里？
直接把内层漆打磨掉就易拉罐既当容器又当电极了啊。。。
还有关于白炭，我的做法是直接买普通木炭堆一堆鼓风点燃，烧到白热化了一盆凉水浇下去。。。
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717151
86楼
zxyso4 发表于 2014-8-30 22:26
楼主既然用易拉罐为什么还要麻烦的剪开再放烧杯里？
直接把内层漆打磨掉就易拉罐既当容器又当电极了啊。。 ...


这个问到点了

如果直接用易拉罐做容器，由于铝被的不断消耗，铝片上会出现很多洞，会出现漏液的问题
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717153
87楼
本帖最后由 静观＆琪变 于 2014-8-30 22:38 编辑

zxyso4 发表于 2014-8-30 22:26
楼主既然用易拉罐为什么还要麻烦的剪开再放烧杯里？
直接把内层漆打磨掉就易拉罐既当容器又当电极了啊。。 ...


这样制备低电阻木炭的方法亦可，原理都是让木炭在长时间高温加热下发生石墨化降低电阻。

需要注意的是，最好不要用水浇，自然冷却为宜，这样可以让木炭中含有更多氧气。
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zxyso4
10年4个月前 IP:未同步
717157
88楼
静观＆琪变 发表于 2014-8-30 22:37
这样制备低电阻木炭的方法亦可，原理都是让木炭在长时间高温加热下发生石墨化降低电阻。

需要注意的 ...


放在盘子里不去动的话漏液不明显，外面只剩一层薄薄的漆膜[s:12]，再者，我没有往里面灌盐水，而是把炭包浸湿以后稍稍控了一下，不滴水才放进去的，至于烧木炭冷却，一盆水浇下去晒两天就干了，通风的话一晚上就能干
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暴走的小君哥
10年4个月前 IP:未同步
717172
89楼
静观＆琪变 发表于 2014-8-11 19:28
制作要点：
1.在制作过程中，中央电极石墨棒一定不能松动，并且要把电极周围的木炭捅紧，以手握住电池的石 ...


直接用石墨粉可以么
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717211
90楼
暴走的小君哥 发表于 2014-8-31 00:29
直接用石墨粉可以么


因为石墨粉没有木炭一样的微孔结构，所以在储氧方面不及木炭，但是石墨的电阻比木炭低，电池内阻小。

我觉得石墨粉是可以尝试的
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弌贰叁肆
10年4个月前 IP:未同步
717226
92楼
铝片没有消耗完，补加点盐水电量能否上升
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717322
95楼
弌贰叁肆 发表于 2014-8-31 11:19
铝片没有消耗完，补加点盐水电量能否上升


这个问题

我试验的时候发现，向电池中加入盐水，电动机会转得稍快一点，电压电流略有提升，但一会儿又恢复原状

原理上，电量只跟铝板的质量有关
所以加盐水并不会使电量上升
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新黑火药
10年4个月前 IP:未同步
717465
97楼
ne555 发表于 2014-8-12 00:25
这不是佐峰的么
楼主应该试试增加二氧化锰之类的，电池常用的催化剂
要不再加点过氧化氢试试


佐峰是哪位？
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aeolus
10年4个月前 IP:未同步
717479
98楼
请问盐水要用饱和的嘛[s:6]
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ne555
10年4个月前 IP:未同步
717489
99楼
新黑火药 发表于 2014-9-1 09:32
佐峰是哪位？


一个视频，应该是台湾的，里面讲的铝空气电池就是这种，开头就出现两个字，佐峰
XXXXXXXXXXXXXXXXXX/v_show/id_XXXXXXXXXXXXXXXXml
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【四方】
10年4个月前 IP:未同步
717531
100楼
有个小问题，如果用脱脂棉+普通木炭呢？
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717561
101楼
aeolus 发表于 2014-9-1 10:39
请问盐水要用饱和的嘛


不一定，当然饱和的也可以
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717565
102楼
ne555 发表于 2014-9-1 12:13
一个视频，应该是台湾的，里面讲的铝空气电池就是这种，开头就出现两个字，佐峰
XXXXXXXXXXXXXXXXXX/v_s ...


这个视频我很早就看过，是日本90年代的一个科普片，后来被台湾人翻译了，比较老。

里面有很多问题，很多细节一笔带过，模糊不清，包括木柴燃烧时候的各个状态以及原理解释等。

而我对铝空气电池做了一定的研究，以图文并茂的方式对这种并不广为人知的电池做了详细的解说。
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717567
103楼
【四方】 发表于 2014-9-1 16:14
有个小问题，如果用脱脂棉+普通木炭呢？


理解你的想法的出发点

普通木炭的导电性不好，我用万用表的最大电阻档都测不出它的电阻。

所以这个方法不成立
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minlianw
10年4个月前 IP:未同步
717789
104楼
可以普通木碳加石墨粉混合填 充
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hssy
10年4个月前 IP:未同步
717859
105楼
好帖啊，要是在那个年代对玩无线电的人来说简直是福音，除了铝板稍难一点，其它的简直随手可取，满山的木炭啊[s:14]
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【四方】
10年4个月前 IP:未同步
717874
106楼
静观＆琪变 发表于 2014-9-1 21:03
理解你的想法的出发点

普通木炭的导电性不好，我用万用表的最大电阻档都测不出它的电阻。


木炭块是为了制造空隙。。
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【四方】
10年4个月前 IP:未同步
717875
107楼
hssy 发表于 2014-9-3 16:32
好帖啊，要是在那个年代对玩无线电的人来说简直是福音，除了铝板稍难一点，其它的简直随手可取，满山的木炭 ...


铝饭盒。。。。。。。
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hssy
10年4个月前 IP:未同步
717886
108楼
【四方】 发表于 2014-9-3 18:37
铝饭盒。。。。。。。


也是，对于高烧的人，可以不顾吃饭的家伙了，还有钢精锅呢，烧水壶都是铝质地
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717908
109楼
hssy 发表于 2014-9-3 16:32
好帖啊，要是在那个年代对玩无线电的人来说简直是福音，除了铝板稍难一点，其它的简直随手可取，满山的木炭 ...


易拉罐的外壳就可以，很容易获取
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
717910
110楼
【四方】 发表于 2014-9-3 18:36
木炭块是为了制造空隙。。


不只是制造空隙，还有导电的作用
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metellan
10年4个月前 IP:未同步
718004
111楼
renliuxin 发表于 2014-8-12 08:19
木炭盐水也能发电  学习


真正发电的是盐水和铝片。
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
718005
112楼
metellan 发表于 2014-9-4 15:23
真正发电的是盐水和铝片。


真正发电的是氧气与铝片
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metellan
10年4个月前 IP:未同步
718007
113楼
谢谢指正。

最好补一个反应过程（注意是过程）的专门说明，包含电荷转移过程和电动势的推导之类，这样帖子就完美了。
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鱼小凡1809
10年4个月前 IP:未同步
718010
114楼
国外有关资料介绍，美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上，有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。请问需要多少的铝，木炭，盐水可以达到美国的效果呢

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鱼小凡1809
10年4个月前 IP:未同步
718011
115楼
铝空气电池究竟如何产生电流的，能不能细致讲解下，我发现百度查的资料说法都不同
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
718399
116楼
metellan 发表于 2014-9-4 15:34
谢谢指正。

最好补一个反应过程（注意是过程）的专门说明，包含电荷转移过程和电动势的推导之类，这样帖 ...


电池符号（+），O 2 | NaCl溶液|铝（ - ）
（氧采取黑色）阳性：3O 2 + 6H 2 O + 12E - →12OH -
负电极（铝）：4AL→4AL 3 + + 12E -
整体：4AL + 3O 2 + 6H 2 O→4AL（OH）3
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
718400
117楼
鱼小凡1809 发表于 2014-9-4 15:45
国外有关资料介绍，美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上，有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km ...


教程中的电池是一个简易的模型

装载在电动车上的铝空气电池会运用一些新材料，更科学的设计会使电池的效率提高。

因此，如果用教程中的电池来驱动汽车，电池的体积会很大而且笨重。

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鱼小凡1809
10年4个月前 IP:未同步
718970
125楼
以前我用装过酒精的空瓶对着瓶口点火,空瓶嗖得飞出去,吓死了
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myname_360
10年4个月前 IP:未同步
719136
126楼
以前自己做了一个铝电池，做的不好，效率始终上不来，看lz做的这个挺带劲的。
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
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127楼
菜鸟101 发表于 2014-9-8 00:07
是喷雾酒精点火危险啊！和那个烧烤店酒精爆燃一个道理，酒精瞬间爆燃高温气体喷出。已经被吓过无数次。。 ...


虽然这个方法是没有那么夸张，但是我还是赞同你的观点

安全始终都是第一位的

感谢提醒！
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amo
10年4个月前 IP:未同步
719494
128楼
很强悍的电池……不知容量巨大的商品是如何保证源源不断的供氧的？
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静观琪变作者
10年4个月前 IP:未同步
720078
129楼
amo 发表于 2014-9-11 15:34
很强悍的电池……不知容量巨大的商品是如何保证源源不断的供氧的？


个人认为供氧不是问题，商品铝空气电池的转换效率高，这才是关键。
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青铜
10年4个月前 IP:未同步
720376
130楼
这似乎应该属于燃料电池系列的吧？消耗的是什么？木炭还是铝箔？
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