Сколько воды в 1 секции алюминиевой батареи: Сколько воды в одной секции алюминиевого радиатора: способы расчета объема

Содержание

как посчитать количество воды в одной секции, видео и фото

Для автономного отопления на данный момент строительный рынок предлагает большое количество разных обогревательных приборов, в том числе – из алюминия и их мощность зависит от того, какой объем воды в алюминиевом радиаторе, то есть, от ёмкости.

Конечно, это не единственный фактор, влияющий на теплоотдачу – сюда также входит и конфигурация отопителя, но мы на данный момент говорим о секционных батареях, размер которых (количество секций) можно менять по своему усмотрению. Более подробно о таких отопителях мы поговорим ниже по тексту, а кроме того, мы ещё хотим предложить вам тематическую демонстрацию видео в этой статье.

Алюминиевые отопительные приборы

Технические характеристики

Обратите внимание!
Если вы хотите приобрести качественную продукцию, то при покупке обратите внимание на его массу.

Так, инструкция указывает на то, что масса одной секции не может быть меньше килограмма, а сборка десятисекционной батареи с учётом ниппелей не может быть менее 11 кг!

Прибор в разрезе (экструзионный)

Объем одной секции алюминиевого радиатора во многом зависит от способа его изготовления, а таких способов есть только два – это литьевой и экструзивный.

Более технологичным специалисты считают производство продукции литьевым методом – он позволяет получить цельносварной секционный корпус. Безусловно, там есть шов, но он выполняется контактной сваркой. Безусловно, цена такой продукции получается несколько выше.
А вот метод прессования или экструзионный, представляет процесс, когда из сплава с очень высоким содержанием Al (98%) выдавливают несколько элементов. Их соединение производится механическим путём и при этом используется клей высокого качества. Продукция, полученная методом экструзии, обладает высокой устойчивостью к коррозии, а основным её недостатком (слабым местом) можно назвать механический способ соединения.

Поточная линия для покраски радиаторов в Златоусте

Определить эксплуатационные свойства помогает не только объем воды в алюминиевом радиаторе отопления, но также его форма – ребристая и секционная. Ребристость позволяет осуществлять максимально возможный контакт с воздухом в помещении, что способствует его скорейшему нагреванию, а секции позволяют уменьшать и увеличивать прибор по мере необходимости, в зависимости от объёма отапливаемого помещения.
Кроме того, защитой от коррозии является покраска продукции в два слоя. Малярные работы, как правило, выполняются на специализированных поточных линиях, которую обслуживают всего несколько человек (см. фото вверху). Подобные процессы осуществляются в два этапа – сначала, методом анафореза накладывается первый слой, что обеспечивает антикоррозийную защиту и цветовую устойчивость для следующего покрытия. Вторым слоем уже напыляют порошковую эмаль, что мы и видим на готовом изделии.

Наименование	Расстояние между осями (мм)	Габариты (мм)	Диаметр коллекторов (дюйм)	Коэффициент теплопередачи	Объём воды в секции (л)	Теплоотдача (Вт)	Масса
GLOBAL KLASS	800	80x80x882	1/2-3/4	5,58	0,59	254	2,16
	700	80x80x782	1/2-3/4	5,83	0,54	232	1,91
	600	80x80x682	1/2-3/4	6,0	0,49	204	1,66
	500	80x80x585	1/2-3/4	6,44	0,44	187	1,41
	350	80x80x432	1/2-3/4	6,76	0,37	131	1,01
GLOBAL VOX	800	80x80x890	1/2-3/4	5,69	0,56	276	2,21
	500	80x80x590	1/2-3/4	6,34	0,46	193	1,45
	350	80x80x440	1/2-3/4	6,79	0,35	145	1,12
GL 200/80/D	200	80x80x290	1/2-3/4	7,79	0,52	165	1,42
GL 350/80/D	350	80x80x440	1/2-3/4	7,19	0,7	247	2,21
GLOBAL VIP	500	80x80x590	1/2-3/4	6,37	0,43	195	1,62
GLOBAL VIP	350	80x80x440	1/2-3/4	6,73	0,35	147	1,3
GLOBAL VIX R	500	80x80x590	1/2-3/4	6,49	0,43	190	1,16
GLOBAL VIX R	350	80x80x440	1/2-3/4	6,8	0,36	145	1,57
GLOBAL ISEO	500	80x80x582	1/2-3/4	6,56	0,44	180	1,31
	350	80x80x432	1/2-3/4	6,93	0,34	152	1,05
	600	80x80x682	1/2-3/4	6,35	0,47	203	1,5
	700	80x80x782	1/2-3/4	6,16	0,52	232	1,68

Таблица: габариты, масса, теплоотдача и объем секции алюминиевого радиатора

Проводим вычисления мощности

Примечание. Для того чтобы все вычисления соответствовали действительности, важно место, куда вы собираетесь установить радиатор.
Так, как правило, это делают под окном – тёплый воздух от отопительного прибора, поднимаясь вверх, создаёт своеобразную ширму, которая защищает комнату от холодных потоков, движущихся от стекла.

Батарея под окном в режиме эксплуатации

Итак, посчитать объем воды в алюминиевом радиаторе, как вы понимаете, не составляет какой-либо проблемы – для этого достаточно знать объём одной секции и их количество, а затем сложить эти значения вместе (см. таблицу).

Точно так же вы можете определить и мощность батареи, если знаете номинальное значение одной секции и их количество, но давайте посмотрим, как рассчитать этот показатель для комнаты определённой величины.

Если высота потолков не превышает 2,7м, то вычисления можно вести по квадратуре, и мы для примера возьмём комнату с площадью (S) 4,5×5,5м, тогда S=4,5*5,5=24,75м2, и воспользуемся радиатором GLOBAL KLASS с мощностью секции 232 Вт.

Нам, для подсчёта количества секций понадобится формула S*100/P, где 100, это необходимое количество ватт на квадратный метр, а P, это мощность одной секции. Значит, Kколичество секций=S*100/P=24,75*100/232=10,66 или 11 секций (объем воды в одной секции алюминиевого радиатора здесь 0,54л, значит, 0, 54*11=54,54л).

Теперь возьмём параметры того же отопительного прибора и такую же площадь, но высоту потолков – 3м, тогда нам понадобится делать расчеты на м3, где необходимо 41Вт теплоотдачи.

Объём помещения (V) у нас получается 4,5*5,5*3=74,25м3, значит, разделим его на мощность одной секции. У нас получится Kколичество секций=V*41/P=74,25*41/232=13,1 или 14 секций, чтобы был запас.

Заключение

Как вы видите, своими руками можно не только установить, но рассчитать необходимое количество секций для подборки нужной мощности радиатора и определить, сколько вам при этом придётся греть воды.

Такие выкладки крайне необходимы при ремонте или строительстве, так как, благодаря ним, мы не просто добиваемся максимального комфорта в помещении, но и определяем наши будущие расходы, то есть, частично формируем семейный бюджет.

объём секции, расчет секций, как рассчитать на примерах фото и видео

Содержание:

1. На что влияют размеры алюминиевых радиаторов отопления
2. Параметры и размеры алюминиевых радиаторов ROVALL
3. Параметры объема радиаторов от Climatic Control Corporation LLP
4. Размеры алюминиевых радиаторов от компании Fondital
5. Характеристики алюминиевых радиаторов от Faral S.p.A.
6. Расчет алюминиевых радиаторов от Global
7. Параметры алюминиевых радиаторов от Torex
8. Размеры секции алюминиевых радиаторов от Rifar
9. Объем секции алюминиевого радиатора
10. Расчет количества секций

Современные радиаторы отопительные из алюминиевого сплава уже стали привычными, поскольку их можно встретить не только в жилых помещениях, но и в общественных зданиях. Это стало возможным благодаря их красивому внешнему виду, легкому весу, а кроме того, они очень быстро нагреваются. Но при выборе данных батарей специалисты рекомендуют ознакомиться с их ассортиментом и грамотно определить размеры алюминиевых радиаторов отопления, таких как на фото. Какими же бывают их параметры и характеристики?

На что влияют размеры алюминиевых радиаторов отопления

Одним из важнейших параметров считается промежуток между осями радиаторов. Чаще всего в продаже можно встретить алюминиевые приборы, у которых расстояние между двумя коллекторами – нижним и верхним составляет 350 или 500 миллиметров. Правда, имеются изделия с показателем, равным 200, 400, 600, 700 и даже 800 миллиметров.

Размеры алюминиевых радиаторов по длине практически не имеют ограничений. Чем батарея длиннее, тем ее мощность выше. Чтобы достичь требуемого уровня мощности, необходимо приобрести определенное количество отопительных секций.

Общая протяженность прибора зависит от нужной для обогрева помещения мощности, от того, какие размеры батарей отопления, секции и теплоотдача.

Для состыковки отдельных элементов алюминиевого радиатора с трубопроводами отопительной конструкции, пользуются монтажным комплектом для установки, в который входят:

специальные кронштейны для навешивания батареи на стену в количестве 2-4 штуки;
кран Маевского – устройство для стравливания воздуха, попавшего в систему;
ключ, предназначенный для крана;
проходные радиаторные пробки с диаметром в 3/4 или ½ правого или левого типа;
заглушки для отопительного прибора, их еще называют глухими пробками;
иногда также имеются дюбеля, чтобы закрепить кронштейны.

В зависимости от типа изготовления радиатора из алюминиевого сплава, отопительный прибор бывает литым или экструзионным:

благодаря литью батарея становится прочной и надежной. В данном случае секции слагаются из отдельных деталей, отлитых целиком и затем собранных в единый отопительный прибор. Нижнюю его часть приваривают самой последней;

в процессе применения экструзионного оборудования происходит продавливание нагретого алюминиевого сплава сквозь специальную металлическую пластину, имеющую отверстия. Такой способ позволяет сделать длинный алюминиевый профиль требуемой формы. Когда он остывает, его делят на отрезки, которые соответствуют размерам прибора. Только потом приваривают верх и низ батареи. В данном случае отрегулировать радиатор по длине невозможно, а секции к нему нельзя ни прибавить, ни отнять. В продаже экструзионные приборы встречаются достаточно редко.

Параметры и размеры алюминиевых радиаторов ROVALL

Фирма, производящая алюминиевые радиаторы ТМ ROVALL, является одним из подразделений итальянского концерна Sira Group. Эта компания изготавливает батареи из алюминиевого сплава с расстоянием между двумя коллекторами, равным 200, 350 и 500 миллиметров. В комплект для их крепления, который приобретается отдельно, входят такие изделия: заглушки, переходники, для соединения секций — ниппели с прокладками и для осуществления настенного монтажа – кронштейны, а также кран Маевского.

Основные параметры алюминиевых радиаторов ROVALL:

допустимое рабочее давление составляет 20 бар, а при испытании — 37,5 бара;
максимальная температура – не более 110 °С.

У всех приборов Rovall моделей Alux 200, согласно официальным источникам компании-производителя, с расстоянием 200 миллиметров между осями, высота равна 245, а глубина – 100 миллиметров. При этом длина минимальная – 80, а максимальная – 1280 миллиметров. В свою очередь теплоотдача может составлять по — минимуму 92, а по – максимуму – 1472 ватта. Количество секций бывает от одной до 16.

У моделей радиаторов Rovall Alux 350, с расстоянием 350 миллиметров между коллекторами, высота составляет 395, а глубина – 100 миллиметров. При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1280 миллиметров. В свою очередь теплоотдача может быть от 138 до 2208 ватт. Число секций равно от одной до 16.

У моделей приборов Rovall Alux 500, с межосевым расстоянием 500 миллиметров, высота составляет 545 миллиметров, а глубина – 100 миллиметров. При этом длина приборов минимальная – 80, а максимальная – 1280 миллиметров. В свою очередь мощность может быть по — минимуму 179, а по – максимуму – 2840 ватт. Количество секций насчитывается от одной до 16.

Параметры объема радиаторов от Climatic Control Corporation LLP

Данная компания из Великобритании выпускает отопительные алюминиевые приборы BiLUX AL, обладающие превосходной степенью теплоотдачи, и произведенные с учетом особенностей автономных отопительных систем. Площадь поверхности этих батарей значительная, а сечение вертикально расположенной трубы, когда делался расчет алюминиевых радиаторов отопления, было определено оптимально.

Предприятие, на котором изготавливают радиаторы BiLUX AL M 300 и BiLUX AL M 500 располагается в Китае. Между обеими осями коллекторов расстояние бывает 300 или 500 миллиметров. Во время производственного процесса верхние части приборов, отлитые под давлением, соединяют с днищем, которое изготавливают по специально разработанной сварочной технологии.

Когда изделия готовы, после сборки их подвергают химической и механической обработке. Только после этого алюминиевые приборы испытывают и проверяют на прочность и герметичность. Их покраска осуществляется в несколько приемов. Кроме этого, на них воздействуют электростатическим полем и одновременно напыляют эмаль, производимую на основе эпоксидных смол. Затем при нагревании до высокой температуры поверхности радиаторов полимеризируют.

Особенность приборов BiLUX AL заключается в том, что их торцы имеют особую конструкционное решение, позволяющее для прокладки использовать специальное кольцо. Материал его изготовления полностью герметизирует стыки. Ниппели для них задействуют кадмированные, в итоге вероятность протечки теплоносителя сведена к нулю.

Основные размеры алюминиевых радиаторов BiLUX AL:

допустимое рабочее давление составляет 16 бар, а при испытании прибора — 24 бара;
давление, которое способно разорвать прибор – 48 бар.

Односекционные батареи BiLUX AL M 500 с расстоянием 500 миллиметров между осями при мощности 180 ватт имеют следующие параметры (в миллиметрах):

высота – 570;
глубина – 75-80;
длина – 75.

Односекционные BiLUX AL M 300 с расстоянием 300 миллиметров между осями при мощности 128 ватт имеют следующий размер секции алюминиевого радиатора (в миллиметрах):

высота – 370;
глубина – 75-80;
длина – 75.

Размеры алюминиевых радиаторов от компании Fondital

Компания Fondital (Италия) выпускает алюминиевые батареи Calidor Super, приспособленные для климатических условий России и стран СНГ (см. фото). При их изготовлении во внимание принимаются европейские стандарты, такие как EN 442 и российские, согласно ГОСТу Р RU.9001.5.1.9009.

Способом их изготовления является отливка, выполняемая под высоким давлением. Окраска выполняется в два этапа: первоначально с помощью анафореза в качестве защиты наносят один слой эмали, а потом, используя порошковую эмаль, изделию придают достойный внешний вид. Монтажный комплект к радиатору покупать придется отдельно. В него входят: переходники; кронштейны; глухие пробки и кран Маевского.

Между осями расстояние составляет:

350 миллиметров для модели S4, у которой насчитывается 4 боковых ребра, а глубина секции равна 97 миллиметров;
500 миллиметров для модели S4 и S3 (с 3 ребрами и глубиной – 96 миллиметров).

Основные параметры алюминиевых радиаторов Calidor S:

допустимое рабочее давление — 16 бар, а при проведении испытания прибора — 24 бара, максимальный предел на разрыв — 60 бар;
предельная температура – не более 120 °С.

У моделей радиаторов Calidor Super 350 S4, с промежутком 350 миллиметров между двумя осями, согласно данным из официальных источников производителя, высота составляет 428 миллиметров, а глубина – 96 миллиметров. При этом длина приборов минимальная – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь теплоотдача может быть по — минимуму 145, а по – максимуму – 2036 ватт. Количество секций от одной до 14.

Размеры радиаторов отопления алюминиевые Calidor Super 500 S4 с межосевым расстоянием 500 миллиметров следующие: высота 578 миллиметров, глубина секции – 96 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь мощность может составлять по — минимуму 192, а по – максимуму – 2694 ватта. Количество секций бывает от одной до 14.

У всех моделей приборов Calidor Super 500 S3 с расстоянием 500 миллиметров между осями, высота равна 578, а глубина – 100 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь минимальная мощность может составлять 178, а максимальная – 2478 ватт. Количество секций бывает от одной до 14.

Характеристики алюминиевых радиаторов от Faral S.p.A.

Данная компания эксклюзивно для российского рынка отопительного оборудования производит прочные радиаторы FARAL Green HP (Италия), способные выдержать величину рабочего давления в 16 атмосфер. При их изготовлении используется литьевой метод. Наружные и внутренние поверхности покрывают циркониевым защитным слоем, проникающим глубоко и не смывающимся в процессе эксплуатации. В результате чего при контакте прибора с водой не происходит выделения газов. Исключается возможность электрохимической коррозии.

Глубина батарей Green HP – 80 миллиметров, а Trio HP – 95 миллиметров. Расстояние между осями бывает равным 350 или 500 миллиметров. Отдельно продающийся комплект для монтажа прибора содержит: кран для спуска воздуха; кронштейны; переходники с заглушками; саморезы с пробками и силиконовые прокладки.

Основные параметры алюминиевых радиаторов FARAL:

допускается рабочее давление до16 бар, а при проведении испытаний приборов — 24 бара;
предельная температура – не более 110 °С.

У всех моделей приборов FARAL Green HP 350, согласно информации из официальных данных производителя, с расстоянием 350 миллиметров между двумя коллекторами, высота равна 430, а глубина – 80 миллиметров. При этом длина бывает от 80 до максимальных 1120 миллиметров. Мощность может составлять по — минимуму 134, а по – максимуму – 1904 ватта. Количество секций от 1 до 14.

У моделей радиаторов FARAL Green HP 500, с расстоянием 500 миллиметров между осями, высота составляет 580 миллиметров, а глубина – 80 миллиметров. При этом длина приборов от 80 (минимум) до 1120 миллиметров (маусимум). В свою очередь теплоотдача может быть по — минимуму 180, а по – максимуму – 2520 ватт. Количество секций равно от одной до 14.

Радиаторы FARAL модельного ряда Trio HP 500 имеют межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 580 миллиметров, а глубина 95 миллиметров.

При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 212 ватт, а максимальная 2968 ватт.

Количество секций в зависимости от мощности может составлять от 1 до 14.

Радиаторы FARAL модельного ряда Trio HP 350 имеют межцентровое расстояние 350 миллиметров, высота приборов составляет 430 миллиметров, а глубина 95 миллиметров.

При этом длина приборов от 80, до максимальных 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 151 ватт, а максимальная 2114 ватт.
Количество секций может составлять в зависимости от мощности от одной до 14.

Расчет алюминиевых радиаторов от Global

Радиаторы Global от одноименной компании (Италия) устанавливать можно и в квартирах многоэтажных зданий, и в собственных домах. Их отличительные характеристики – элегантный и оригинальный внешний вид. Наибольшей популярностью пользуются модели ISEO и VOX с межосевым расстоянием 350 или 500 миллиметров. Монтажный комплект стандартен и продается отдельно.

Основные параметры алюминиевых радиаторов Global:

рабочее давление по-максимуму составляет 16 бар, а при испытании прибора — 24 бара; предельная температура подогретой воды – не более 110 °С.

У моделей приборов Global VOX 350, согласно официальным источникам производителя, с расстоянием 350 миллиметров между осями, высота равна 440, а глубина – 95 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь мощность может составлять по — минимуму 145, а по – максимуму – 2030 ватт. Количество секций бывает от одной до 14.

Радиаторы Global модельного ряда VOX 500 имеют межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 590 миллиметров, а глубина 95 миллиметров.

При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 193 ватта, а максимальная 2702 ватта. Количество секций может составлять в зависимости от мощности от одной до 14.

У моделей приборов Global ISEO, согласно официальным источникам производителя, с расстоянием 350 миллиметров между осями, высота равна 432, а глубина – 80 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь мощность может составлять по — минимуму 134, а по – максимуму – 1976 ватт. Количество секций бывает от одной до 14.

У радиаторов Global модельного ряда ISEO, имеющих межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 582 миллиметра, а глубина 80 миллиметров.

При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 181 ватт, а максимальная 2534 ватта. Количество секций может составлять в зависимости от мощности от одной до 14.

Параметры алюминиевых радиаторов от Torex

Одноименной итальянской компанией предлагаются алюминиевые секционные отопительные приборы, изготовление которых выполняется методом литья. Их особенность заключается в наличии необычных световых переходов на фронтальной части. У моделей, которые имеют межосевое расстояние 350 миллиметров, глубина равна 78 миллиметров. А вот у батарей с промежутком между осями 500 миллиметров, глубина радиаторов составлять может 70 или 78 миллиметров. Они могут иметь одну или четное количество секций. Крепежный комплект следует приобретать отдельно.

Основные параметры алюминиевых радиаторов Torex:

допустимое рабочее давление составляет 16 бар, а при испытании прибора — 24 бара;
предельная температура – не более 110°С;
требуемый pH воды – 7-8 (допустимо 6,5 – 8,5).

У моделей приборов Torex B 350, согласно официальным источникам производителя, с расстоянием 350 миллиметров между осями, высота равна 420, а глубина – 78 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь мощность может составлять по — минимуму 130, а по – максимуму – 1820 ватт. Количество секций бывает от одной и далее четное число до 14.

Радиаторы Torex модельного ряда B 500 имеют межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 570 миллиметров, а глубина 78 миллиметров.
При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 172 ватта, а максимальная 2408 ватт. Количество секций может составлять от одной и далее четное число до 14.

Радиаторы Torex модельного ряда C 500 имеют межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 570 миллиметров, а глубина 70 миллиметров.
При этом минимальная длина приборов – 75, а максимальная – 1050 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 198 ватт, а максимальная 2772 ватта. Количество секций может составлять от одной и далее четное число до 14.

Размеры секции алюминиевых радиаторов от Rifar

Компания изготавливает алюминиевые батареи моделей BASE, имеющих расстояние между двумя осями в размере 200, 350, 500 миллиметров. Изделия ALP имеют усовершенствованный дизайн, повышенную теплоотдачу и межосевой промежуток 500 миллиметров. Модели Alum представляют собой специально разработанные приборы, которые допускается использовать как в стандартных системах теплоснабжения, так и в качестве масляного электрообогревателя. Уникальная разработка Flex позволяет придать прибору нужный радиус кривизны.

Основные характеристики радиаторов из алюминия Rifar:

допустимое рабочее давление составляет 20 атмосфер;
предельная температура – не более 135°С;
требуемый pH воды – 7- 8,5.

Объем секции алюминиевого радиатора

Знать объем одной секции алюминиевого радиатора очень важно для автономных систем отопления. Чтобы определить, сколько нужно антифриза для заполнения отопительной системы пользуются расчетными таблицами.

Чтобы узнать объем воды в одной секции пользуются информацией, которая имеется в тематических справочниках:

в стандартном приборе объем секции алюминиевого радиатора составляет 0,45 литра теплоносителя;
погонный метр трубы диаметром 15-миллиметров содержит 0,177 литра, а труба диаметром в 32 миллиметра – 0,8 литра.

Расчет количества секций

Существует несложный вариант, как сделать расчет количества секций.

Для этого надо знать площадь помещения и нормативную мощность, которая равна:

если высота потолков 2,5 — 2,7 метра, имеется одна наружная стена и одно окно – 100 ватт;
если высота потолков не превышает 2,7 метра, есть две наружные стены и одно окно – 120 ватт;
если высота потолков не более 2,7 метра, насчитывается две наружные стены и два окна – 130 ватт.

До того, как рассчитать количество алюминиевых радиаторов, нужно в паспорте на прибор узнать мощность одной секции. Теперь необходимо нормативную мощность умножить на площадь помещения и разделить на мощность одной секции. Полученный результат требуется округлить в большую сторону (прочитайте также: «Размеры радиаторов отопления по высоте и ширине, как рассчитать»).

Видео об алюминиевых радиаторах отопления:

Объем одной секции алюминиевого радиатора отопления Теплоприбор

Несложный расчет количества воды в одной секции алюминиевого радиатора позволяет понять, какой объем теплоносителя должен прогревать котел. Эти сведения помогут владельцам загородных домов рассчитать объем антифриза для заполнения системы отопления.

Содержание статьи

Как посчитать, сколько воды в радиаторе из алюминия

Сведения о емкости указаны в спецификациях на устройства, которые можно найти в паспортах к батареям или в интернете. Если же документов под рукой нет, а сведения нужны, то можно опираться на таблицу, где указана наполняемость стандартных секций в зависимости от их высоты.

Высота, мм	Объем, л
350	0,20–0,30
500	0,35–0,45
600	0,40–0,50
900	0,60–0,80
1200	0,80–1,00

Вместимость нестандартных алюминиевых батарей рассчитывают по формуле:

V (л) = h (м) х 0,8

Полученные результаты имеют погрешность примерно 20%.

Пример 1:

Надо рассчитать вместимость десяти 500–миллиметровых секций.

10 х 0,45 мл (данные таблицы) = 4,5 литров.

Пример 2

Требуется определить, сколько требуется теплоносителя для 10 нестандартных 850– мм секций.

0,85 х 0,8 = 0,68 л – одна.

0,68 х 10 = 6,8 л ± 20% – всего

Несложные расчеты помогут узнать объем любого радиатора, в зависимости от его размеров. Формулы подходят и для биметаллических моделей, но для устаревших чугунных их применять нельзя.

Оценить статью:

Вам будет интересно

Правила расчета количества секций алюминиевого радиатора отопления

Что такое алюминиевый радиатор

Строго говоря, алюминиевый радиатор бывает двух типов:

собственно, алюминиевые;
биметаллические, из стали и алюминия.

Конструктивно такой радиатор представляет собой трубу, собранную в подобие гармошки, по которой течет горячая вода. К трубе присоединены плоские элементы, которые нагреваются теплоносителем и нагревают воздух в помещении.

Описание преимуществ и недостатков каждого типа радиаторов выходит за рамки настоящей статьи, однако можно указать на несколько немаловажных факторов. В отличие от традиционных чугунных, алюминиевые батареи отапливают в первую очередь за счет конвекции: нагретый воздух устремляется вверх, а его место занимает свежая порция холодного. За счет этого процесса получается нагреть помещение гораздо быстрее.

К этому стоит добавить небольшой вес и легкость монтажа алюминиевых изделий, а также их относительную дешевизну.

Сущность метода

Сам метод заключается в подборе оптимального радиатора, который будет обладать достаточной мощностью, чтобы прогреть помещение. Для этого необходимо лишь знать указанную в паспорте заводом-изготовителем теплоту, выдаваемую одной секцией.

Расчет по квадратам

Согласно санитарным нормам, для обогрева одного квадратного метра жилого дома требуется 100 Вт тепловой энергии. Соответственно, для того, чтобы узнать, сколько необходимо секций алюминиевого радиатора, нужно умножить площадь помещения на это значение – таким образом, можно узнать, сколько тепла в ваттах нужно для отопления всего дома или квартиры. После этого результат делят на производительность одной секции и округляют итог в большую сторону.

Формула для расчета алюминиевых секций по квадратным метрам:

N = (100 * S)/Q_c, где

N – необходимое количество секций, шт;
100 – требуемая теплота для обогрева 1 м²;
S – площадь помещения в м², которую находят умножением длины комнаты на ее ширину;
Q_с – производительность, выдаваемая одной секции радиатора.

К примеру, дана комната размерами 3,5 х 4 м. Ее площадь будет составлять S = 3,5 * 4 = 14 м². Стандартная теплоотдача одной секции из алюминия – 190 Вт. Таким образом, чтобы обогреть это помещение, необходимо:

N = (100 * 14) / 190 = 7,34 ≈ 8 секций.

Основной недостаток расчета количества секций алюминиевого радиатора отопления на квадраты – он не учитывает высоту комнаты, так как рассчитан на стандартную высоту 2,7 м. Его результат будет близок к истине в типовых панельных домах, но не подойдет для частных домов или нестандартных квартир.

Расчет по кубам

Чтобы в какой-то мере восполнить существенный пробел предыдущего способа вычисления, разработан метод подбора секций по объему помещения. Чтобы его вычислить, достаточно умножить площадь комнаты на ее высоту.

Для обогрева 1 м³ панельного дома согласно все тех же норм, необходимо затратить 41 Вт тепловой энергии (для кирпичного – 35 Вт). Формула несколько видоизменяется по сравнению с приведенной выше:

N = (41*V)/Q_c, где

V – объем помещения.

Чтобы сравнить оба метода, возьмем ту же комнату с высотой потолков 2,7 м, количество теплоты, выделяемое одной секцией, остается тем же:

N = (41 * 14 * 2,7) / 190 = 8,156 ≈ 9 секций.

Что касается расчета количества секций алюминиевого радиатора отопления в кирпичном доме, то для этого достаточно изменить в формуле значение норматива с 41 Вт на 35 Вт.

Как видно, разные методы для одного помещения дают разные результаты. Они будут разниться тем больше, чем обширнее комната. Кроме того, они не учитывают множество существенных моментов: климат, расположение относительно солнца, способ подключения и тепловые потери.

Чтобы максимально точно узнать, сколько же нужно секций для обогрева, необходимо ввести поправочные коэффициенты, которые и будут описывать эти нюансы.

Уточненный расчет

Формула для этого метода берется, как для расчета по квадратам, но с дополнениями:

N = (100 * S *R₁ * R₂ * R₃ * R₄ * R₅ * R₆ * R₇ *R₈ * R₉ * R₁₀)/Q_c

R₁ – количество наружных стен, то есть те, за которыми уже улица. Для обычной комнаты она будет 1, с торца здания – 2, а для частного дома из одной комнаты – 4. Коэффициент для каждого случая можно узнать из таблицы:

Количество наружных стен	Значение К₁
1	1
2	1,2
3	1,3
4	1,4

R₂ учитывает, на какую сторону выходят окна. И хотя для южного и северного направления они разные, принято принимать его значение равным 1,05.
R₃ описывает, как тепло теряется через стены. Чем больше этот коэффициент, тем быстрее остывает дом. Если стены утеплены, его берут равным 0,85, стандартные стены толщиной в два кирпича – 1, а для неутепленных стен – 1,27.
R₄ зависит от климатической зоны, точнее, от минимальной отрицательной температуры зимой.

Минимальная температура зимой, ⁰С	Значение R₄
-35	1,5
-25 до -35	1,3
— 20 и меньше	1,1
-15 и менее	0,9
-10 и менее	0,7

R₅ зависит от высоты помещения.

Высота потолка, м	Значение R₅
2,7	1,0
2,8 – 3,0	1,05
3,1 – 3,5	1,1
3,6 – 4,0	1,15
Больше 4,0	1,2

R₆ учитывает потери тепла через крышу. Если это частный дом с неотапливаемым чердаком, то он равен 1,0, если утеплен, то 0,9. В случае, если сверху находится отапливаемая комната, то R₅ принимают равным 0,7.
Тепло уходит из комнаты и через окна, для учета этого немаловажного фактора и существует R₇. Самые ненадежные с этой точки зрения – деревянные, и в этом случае коэффициент будет равным 1,27. Далее следуют пластиковые окна с одинарным стеклопакетом – 1,0, а замыкают с двойным стеклопакетом – 1,27.
Тепло уходит через окна тем сильнее, чем они больше. Именно этот фактор и учитывает коэффициент R₈. Чтобы его узнать, необходимо вычислить общую площадь поверхности окон в комнате и разделить полученный результат на площадь помещения. Далее можно свериться с таблицей.

Площадь окон / площадь комнаты	Значение R₈
Меньше 0,1	0,8
0,11 – 0,2	0,9
0,21 – 0,3	1,0
0,31 – 0,4	1,1
0,41 – 0,5	1,2

С тепловыми потерями на этом закончено. Осталось учесть планируемую схему подключения радиатора через коэффициент R₉. Говоря иными словами, теплоотдача алюминиевой батареи будет зависеть от того, как именно через него будет проходить горячая вода.

Диагональная схема подключения самая эффективная, для нее коэффициент R₉ принимает значение 1,0

Боковая схема подключения чуть хуже по тепловой отдаче, поэтому в этом случае R₉ будет 1,03

При нижней схеме подключения теплоотдача будет происходить гораздо хуже, в связи с чем здесь коэффициент R₉ равен 1,13

R₁₀ учитывает эффективность процесса конвекции. Чем больше препятствий воздуху на его пути к радиатору и от радиатора, тем медленнее будет происходить нагрев помещения. Если батарея ничем не закрыта, то он равен 0,9. Наглухо закрытая батарея дает значение R₁₀ 1,2, если же есть подоконник и панель сверху – 1,12.

Понятие теплового напора

Когда вычислен точный объем тепла, необходимый для обогрева, нелишне будет обратить более пристально внимание на заявленную мощность секции.

Дело в том, что заводы, как правило, указывают максимальное значение этого показателя при разности температур горячей воды и воздуха помещения в 70 ⁰С. Если желаемая температура в доме – около 25 ⁰С, то поступающая горячая вода должна быть разогрета до 100 ⁰С.

Естественно, что в большинстве тепловых сетей максимальная температура теплоносителя составляет около 65 – 75 ⁰С, что подводит к закономерному вопросу: какова будет выдаваемое одной секцией количество теплоты в данных условиях?

К счастью, есть специальная таблица, благодаря которой можно легко ответить на этот вопрос. Достаточно умножить коэффициент из соответствующей строчки на тепловую производительность секции, указанной в паспорте радиатора отопления.

Тепловой напор, ⁰С	Поправочный коэффициент	Тепловой напор, ⁰С	Поправочный коэффициент	Тепловой напор, ⁰С	Поправочный коэффициент
40	0,48	52	0,68	64	0,89
41	0,50	5З	0,70	65	0,91
42	0,51	54	0,71	66	0,9З
4З	0,5З	55	0,8З	67	0,94
44	0,55	56	0,75	68	0,96
45	0,56	57	0,77	69	0,98
46	0,58	58	0,78	70	1,0
47	0,60	59	0,80	71	1,02
48	0,61	60	0,82	72	1,04
49	0,6З	61	0,84	7З	1,06
50	0,65	62	0,85	74	1,07
51	0,66	6З	0,87	75	1,09

Как становится понятно, расчет количества секций алюминиевых радиаторов отопления в деревянном или блочном доме разнится несильно, главное вооружиться карандашом и калькулятором. Остальное – чистая математика.

В нашем интернет-магазине большой выбор алюминиевых радиаторов ведущих производителей, посмотрите!

Алюминиевые радиаторы отопления объем воды в секции

Как рассчитать объем воды в системе отопления, радиаторах, трубах.

Расчет объема воды (теплоносителя), заполняющего систему отопления, будет одним из первых при выборе котла.

Это необходимо для понимания какой оптимальный объем может прогреть ваш котел или другой источник тепла. Параметры труб очень сильно влияют на данный показатель: при наличии насоса вы смело можете выбрать трубу меньшего диаметра и установить больше секций отопления.

Если выбрать трубы большого диаметра, то при максимальной мощности котла можно получить недогрев теплоносителя: большой объем воды будет раньше остывать, прежде чем дойдет до крайних точек системы отопления. Что в свою очередь приведет к дополнительным финансовым расходам.

Приблизительный расчет объема воды в системе отопления производится из соотношения 15 л воды на 1 кВт мощности котла.

Чтобы определить какой объем воды нужен для системы отопления дома, рассмотрим простой пример.

Мощность котла 4 кВт, тогда объем системы равен 4 кВт*15 литров = 60 литров. Но необходимо учитывать размеры и количество секций радиаторов при этом.

Если у вас дом на 4 комнаты, то это не значит, что надо ставить по 12-15 секций в каждую: у вас будет очень жарко, котел будет работать неэффективно. Если комнат больше, то и экономить на радиаторах не стоит: 1 современная секция эффективно отдает тепло для 2…2,5 м2 площади.

Формулы для расчета объема жидкости (воды или другого теплоносителя) в системе отопления

Объем воды в системе отопления можно рассчитать как сумма составляющих:

V =V(радиаторов)+V(труб)+V(котла)

Объем системы должен учитывать объем воды в трубах, котле и радиаторах. В расчет объема теплоносителя не входит объем расширительного бака. Объем бачка учитывается при расчете критических состояний работы системы (когда вода будет поступать в него при нагреве).

Формула для расчета объема жидкости в трубе:

V (объем) = S (площадь сечения трубы) * L (длина трубы)

Важно! Размеры могут отличаться у различных производителей, в зависимости от типа трубы, материала, ее технологии производства. Поэтому расчет удобнее вести по реальному внутреннему диаметру трубы, который проще промерить с помощью инструмента. Как правило, такой расчет необходимо выполнять больше специалисту, когда система отопления разветвленная и сильно протяженная.

Объемы воды для различных элементов системы отопления

Объем воды (литры) в секции радиатора

Материал/тип радиатора	Габариты*: высота×ширина, мм	Объем, л
Алюминий	600×80	0,450
Биметалл	600×80	0,250
Современная чугунная батарея (плоский)	580×75	1,000
Чугунная батарея старого образца ()	600×110	1,700

*ВАЖНО! Габариты в таблице даны ориентировочно.

В большинстве моделей современных производителей они составляют ±20 мм по ширине, высота радиаторов отопления может варьироваться от 200 до 1000 мм.

Объем сильно отличающихся по высоте радиаторов можно приблизительно рассчитать из данной таблицы по правилу пропорции: необходимо объем разделить на высоту и умножить после на высоту выбранной модели. Если система отопления протяженная, то лучше уточнить параметры объема у производителя.

Объем воды в 1 погонном метре трубы

ø15 (G ½») — 0,177 литра
ø20 (G ¾») — 0,310 литра
ø25 (G 1,0″) — 0,490 литра
ø32 (G 1¼») — 0,800 литра
ø40 (G 1½») — 1,250 литра
ø50 (G 2,0″) — 1,960 литра

Основные размеры внутренних диаметров труб (взят ряд значений от 14 до 54 мм), с которыми может столкнуться потребитель.

Какой объем воды должен быть в радиаторах отопления: таблица заполнения батарей

От автора: здравствуйте, дорогие читатели! Если вам понадобилась показывающая объем воды в радиаторе отопления таблица, то, скорее всего, вы живете в частном доме. Обитателям многоквартирников редко нужна данная информация, поскольку они никак не могут повлиять на уровень заполнения батарей — да это, собственно, и ни к чему, поскольку всем занимается соответствующая организация. Единственное знание, которое вам необходимо в данном случае — это уровень давления, который может выдерживать тот или иной радиатор. Эту информацию вы можете получить из соответствующей статьи на нашем портале.

Что касается частных домов, то здесь картина иная. Автономная система отопления, ее создание, обслуживание — все это зависит исключительно от хозяев жилища. В этом деле важна каждая деталь: материал изготовления труб, мощность отопительного котла, тип радиатора и многое другое. Все это приходится учитывать при обустройстве отопительной системы.

И не последним фактором является то, сколько теплоносителя вам понадобится для ее заполнения. От этого зависит многое:

вес заполненного радиатора. Например, этот момент очень актуален для чугунных батарей. Они и сами по себе не отличаются низкой массой, а уж будучи заполненными теплоносителем становятся еще тяжелее. Учитывая, что батареи подвешиваются на стену, можно понять, что к их весу стоит относиться довольно трепетно;
расчет мощности нагревательного котла и циркуляционного насоса. Естественно, эти показатели зависят от того, с каким количеством теплоносителя придется работать оборудованию. Грубо говоря, если котел рассчитан на 50 литров, а вы запустите в систему сто, то для нагрева такого объема прибору придется работать на износ, что приведет и к его быстрому выходу из строя, и к некачественному прогреву всех элементов отопительной системы;
выбор размера радиатора. Для этого необходимо учитывать то, какой тип циркуляции будет применяться в вашей отопительной системе. В случае с естественной радиатор должен быть большим и, соответственно, помещать в себя немалое количество жидкости. В случае с принудительной циркуляцией на размер батарей можно не обращать особого внимания, поскольку насос успешно доставит теплоноситель по всем конечным целям, сохранив ему нужный уровень нагрева;
работа с антифризом. Нередко этот состав используется для заполнения отопительной системы. О преимуществах такого подхода на нашем портале есть немало информации, и при необходимости вы легко сможете ее найти. Здесь же напомним вот о чем: для заполнения системы антифриз необходимо разводить водой. Естественно, для этого вам понадобится знать, какое именно количество готового теплоносителя пойдет в систему. Во-первых, так вы сможете закупить именно нужное количество антифриза. Во-вторых, сможете грамотно разбавить его водой так, чтобы концентрация получилась на должном уровне;
выбор расширительного бака. Понятно, что его объем также зависит от общего количества жидкости в отопительной системе.

Естественно, для всего этого вам нужно учесть, сколько теплоносителя необходимо для заполнения каждого элемента отопительной системы: нагревательного котла, труб и батарей. В принципе, любые необходимые технические показатели вы можете взять из документации, которая прилагается ко всем этим элементам.

Проведение расчетов

Если же сопровождающие документы по каким-то причинам недоступны, то стоит знать, как провести расчеты самостоятельно. Конечно, они могут не дать абсолютно верный результат, но вам и не нужна точность вплоть до миллилитра.

Расчет обычно делается по секциям — то есть, сколько литров жидкости помещается в один сегмент батареи. Соответственно, при наращивании или удалении этих элементов вам будет легко подогнать нужное значение в соответствии с количественным изменением.

Существуют стандартные средние показатели для каждого вида радиатора. Именно на них можно опираться — берете определенное значение, умножаете на количество секций, вот и весь расчет. Изначальный показатель зависит от того, к какой разновидности принадлежит радиатор — а точнее, из какого материала он сделан. Но об этом давайте подробнее.

Алюминиевый радиатор

Одна из самых популярных разновидностей батарей делается из алюминия. Он легкий, прочный, обладает эстетичным видом и долгим сроком эксплуатации. Что касается показателей объема теплоносителя, то в каждую секцию алюминиевой батареи помещается около 450 мл жидкости.

Конечно, стоит учитывать, что данное значение приведено для батареи стандартных размеров. Если ваш радиатор отличается от обычных — например, сделан довольно маленьким для лучшей гармонизации с интерьером — то лучше все же поискать техническую документацию, которая прилагалась к изделию, или обратиться к производителю с данным вопросом.

Чугунная батарея

Чугун ничуть не уступает популярностью алюминию. Это наиболее привычная многим из нас разновидность батареи, поскольку раньше чугунные изделия устанавливались повсеместно. Грубоватый вид компенсировался высокой прочностью и долговечностью. Кроме того, чугун не ржавеет и не обрастает накипью — в общем, это один из самых подходящих вариантов для обустройства отопительной системы.

При вычислении показателя объема теплоносителя следует учитывать, какие именно изделия будут использоваться в вашем доме — старые или новые. Дело в том, что последние обладают несколько иной конструкцией. Внутри них теплоносителю отводится гораздо меньше места, чем в случае со старыми. К слову, на качестве работы изделия это никак не сказывается.

Так вот, в одну секцию новой чугунной «гармошки» помещается всего литр воды. А если вы решили использовать старые радиаторы, то вам понадобится гораздо больше теплоносителя — 1,7 литра на каждый сегмент.

Биметаллический радиатор

В производстве биметаллических агрегатов используется два вида металла: алюминий и сталь. Из первого делается корпус. А вот трубка, по которой течет теплоноситель, стальная. Стоит отметить, что в случае с биметаллом секций обычно нет, поэтому расчет жидкости идет сразу на весь радиатор. Как правило, для него достаточно 250 мл воды.

При расчетах также следует учесть, насколько новым является радиатор. Трубка, по которой течет жидкость, со временем немного сужается из-за различных отложений. Этот фактор нужно учитывать. Поэтому вам может пригодиться эта таблица:

С ее помощью вы сможете получить нужный показатель как для радиаторов, так и для всей отопительной системы в вашем доме.

Простой способ

Существует и другой способ определения объема теплоносителя, не требующий обладания какой-либо информацией. Все предельно просто. Закрываете на батарее все заглушки и наполняете ее водой с помощью мерной емкости. При этом, естественно, считаете, сколько жидкости влезло.

По окончании процедуры сливаете из радиатора все набранное. Конечно, производить все эти операции необходимо либо в ванной, либо во дворе, чтобы не затопить дом. На основании полученного показателя вы вполне можете сориентироваться по общему объему теплоносителя для вашей отопительной системы. Успехов!

В соответствии с действующим законодательством, Администрация отказывается от каких-либо заверений и гарантий, предоставление которых может иным образом подразумеваться, и отказывается от ответственности в отношении Сайта, Содержимого и его использования.
Подробнее: https://seberemont.ru/info/otkaz.html

Статья была полезна? Расскажите друзьям

Объем воды (теплоносителя) в трубе и радиаторе: как выполняется расчет

Объем воды или теплоносителя в различных трубопроводах, таких как полиэтилен низкого давления (ПНД труба) полипропиленовые трубы, металлопластиковые трубы, стальные трубы, необходимо знать при подборе какого либо оборудования, в частности расширительного бака.

К примеру в металлопластиковой трубе диаметр 16 в метре трубы 0,115 гр. теплоносителя.

Вы знали? Скорее всего нет. Да и вам собственно зачем это знать, пока вы не столкнулись с подбором, к примеру расширительного бака. Знать объем теплоносителя в системе отопления необходимо не только для подбора расширительного бака, но и для покупки антифриза. Антифриз продается в неразбавленном до -65 градусов и разбавленном до -30 градусов виде. Узнав объем теплоносителя в системе отопления вы сможете купить ровное количество антифриза. К примеру, неразбавленный антифриз необходимо разбавлять 50*50 (вода*антифриз), а значит при объеме теплоносителя равном 50 литров, вам необходимо будет купить всего 25 литров антифриза.

Предлагаем вашему вниманию форма расчета объёма воды (теплоносителя) в трубопроводе и радиаторах отопления. Введите длину трубы определенного диаметра и моментально узнаете сколько в этом участке теплоносителя.

Объем воды в трубах различного диаметра: выполнение расчета

Расчет объема воды в трубах

Расчет объема воды в радиатора отопления

Объем воды в некоторых алюминиевых радиаторах

Уж теперь то вам точно не составит труда подсчитать объем теплоносителя в системе отопления.

Расчет объема теплоносителя в радиаторах отопления

Для того чтобы подсчитать весь объем теплоносителя в системе отопления нам необходимо еще прибавить объем воды в котле. Его можно узнать в паспорте котла или же взять примерные цифры:

напольный котел — 40 литров воды;

настенный котел — 3 литра воды.

Помог ли вам калькулятор? Смогли ли вы рассчитать сколько в вашей системе отопления или в трубе теплоносителя? Отпишитесь пожалуйста в комментариях.

Краткое руководство по использованию калькулятора «Расчет объема воды в различных трубопроводах»:

в первом списке выберите материал трубы и его диаметр (это может быть пластик, полипропилен, металлопластик, сталь и диаметры от 15 — …)
во втором списке пишем метраж выбранной трубы из первого списка.
Жмем «Рассчитать».

«Рассчитать количество воды в радиаторах отопления»

в первом списке выбираем меж осевое расстояние и из какого материала радиатор.
вводим количество секций.
Жмем «Рассчитать».

Объем воды в системе отопления: как посчитать и на что он влияет?

Объем воды в системе отопления

Многие из нас, сталкиваясь с установкой или реконструкцией системы отопления задаются вопросом, а как посчитать сколько воды в системе отопления?

Ответ простой – берем лист бумаги, ручку и калькулятор. Прежде всего нужно понимать, что общий объем будет равняться сумме объемов каждого элемента системы. Ниже мы приведем значения для наиболее распространенных элементов.

Подсчет теплоносителя в радиаторах:

Для стальных панельных радиаторов:

11 тип – 0,25 л на каждые 10 см длинны радиатора (для моделей радиаторов высотой 500 мм)
22 тип – 0,5 л на каждые 10 см длинны радиатора (для моделей радиаторов высотой 500 мм)

Если нужно вычислить объем для радиаторов не стандартной высоты (например 300, 400, 600 мм), — используйте метод интерполирования. Например, объем радиатора отопления 22 типа высотой 300 = 0,5 л / 500 * 300 = 0,3 л. В зависимости от производителя данные могут колебаться, но не значительно.

Для секционных радиаторов:

алюминиевые – 0,45 – 0,5 л на секцию
биметаллические – 0,3 – 0,35 л на секцию
чугунные новые 1 л на секцию, старые 1,8 -2 литра

Количество теплоносителя в трубах:

для пластиковых труб:	для металлических труб:
диам. 20 мм – 0,17 л/метр погонный трубы диам. 25 мм – 0,3 л/м диам. 32 мм – диам. 40 мм – диам. 50 мм –	диам. 1/2 дюйма (15 мм) – л/метр погонный трубы диам. 3/4 дюйма (20 мм) – диам. 1 дюйм (25 мм) – диам. 1,5 дюйма (40 мм) – диам. 2 дюйма (50 мм) –

Объем воды в котле

Для настенных газовых котлов 3-6 литров.

Для напольных газовых котлов и парапетных газовых котлов, в зависимости от мощности и соответственно размера котла, значение колеблется в пределах 10-30 литров. Более точно можно посмотреть в характеристиках самого аппарата.

Таким нехитрым способом, сложив все значения. мы можем определить объем системы.

Обратите внимание:

Целесообразным подсчет количества теплоносителя в системе будет в случае, если:

мы определяем какого объема нам нужен расширительный бак
сколько теплоносителя нам нужно (если заливаем антифриз)
мы выбираем циркуляционный насос
теоретически допускаю, что что-то упустил. Если вы это обнаружили, пишите в почту обязательно учту!

Категорически нет смысла считать объем, чтобы:

посчитать на сколько меньше станет потребление газа в случае замены труб на радиаторы (зависимость есть, но не прямо пропорциональная, расчет не будет корректным).
выбрать мощность котла. Выбирать котел, отталкиваясь от количества воды в системе — не логично. Ведь конечная наша цель обеспечить не нагрев воды, а возмещение тепловых потерь, которые несет наше здание.

Вот таким нехитрым способом производится расчет объема теплоносителя в системе отопления. Надеюсь статья была полезна. Тепла Вам и уюта!

Объем воды в радиаторе отопления

Сколько литров в батарее

Разместил Admin
Дата: 16 августа 2014 в 10:29

При проектировании системы отопления многие задаются вопросом — а сколько литров помещается в одной секции батареи? Для чего это нужно? ДА все просто, чем больше жидкости в батареях тем дольше их нужно нагревать – топить, и тем больше уходит газа – электричества. Да и мощность котла это не последняя характеристика. Также многие из нас с вами заливают не обычную воду, а антифриз, им то как раз и нужно знать вместимость и труб и радиаторов отопления. Так или иначе знание вместимости батареи (одной секции), это нужное знание, всегда пригодится …

Конечно, мы краем затрагивали вместимость батарей в статье – алюминиевые или чугунные радиаторы. Но сегодня разложив се по полочкам.

Сколько литров в алюминиевой батарее

Сейчас самые популярные радиаторы. Конечно вместимость одной секции может разниться в два раза, все зависит от высоты и размера. Однако вместимость одной секции самой маленькой алюминиевой батареи равно 0,3 литра. Вместимость самой большой секции радиатора доходит до 1 литра (а точнее 0,930 литра). Как видите весьма экономично. Таким образом если у вас 10 секций – то самое малое количество воды это 3 литра (если стоят маленькие радиаторы) и почти 10 литров (если стоят большие радиаторы). Алюминиевая батарея отапливает помещение эффективно благодаря своему строению, у нее уже учитывается куда будет поступать холодный воздух, а откуда будет выходить уже нагретый (наверное все замечали много рисок и ребер).

Сколько литров в чугунной батарее

Чугунные радиаторы, немного сдали (пользуются не таким спросом), однако это также популярный вид батарей. Отопление дома или квартиры чугунными радиаторами также эффективно и вот почему. Вместимость одной секции чугунной батареи равно 5 литров (это стандартный радиатор чугунный марки МС-140А). Такие радиаторы стоят во многих советских и после советских домах. Так как радиатор вмещает 5 литров, то и отдача тепла у него большая, а значит он будет эффективно отапливать комнату – помещение. В 10 чугунных радиаторах помещается 50 литров воды. У чугунных радиаторов не так много рисок и ребер, наверное это ему и не нужно.

Если хотите красиво украсить свой чугунный радиатор, советую почитать ВОТ ЭТУ СТАТЬЮ.

НА сегодня у меня все, читайте наш ремонтный блог.

Рейтинг: (Нет голосов) Loading…

remo-blog.ru

Какой объем воды в чугунном радиаторе отопления?

Все типы радиаторов отопления — биметаллические, чугунные, алюминиевые, стальные

Пожаловаться на это сообщение
Ответить с цитатой

Гость » 04 май 2012, 13:55

При расчете нужно установить существующий объем чугунной батареи отопления. Нужно установить, сколько литров теплоносителя уйдет в радиатор, а сколько будет циркулировать по системе. Насколько я знаю, минимальный объем воды в пластинчатых стальных радиаторах, но их применить нельзя в данном случае, ввиду особой неподходящей системы отопления.

Гость

Пожаловаться на это сообщение
Ответить с цитатой

Бибикин Иван » 24 май 2012, 07:51

Считайте все как в предыдущем посте, только еще могу добавить, что у каждой чугунной батареи внутренний объем все-такие отличается. Лучше принимать с запасом. Это связано с различной технологией изготовления на различных заводах. Где то объем получается больше, где то меньше, но в среднем можно принимать его равным 1.4-1.6л.

Мы переезжаем жить на необитаемый остров! С нами?! — https://www.neobitaemyi.ru/

Бибикин Иван Сообщения: 1664Зарегистрирован: 16 май 2012, 14:10Откуда: Москва

Пожаловаться на это сообщение
Ответить с цитатой

Oscar » 25 ноя 2012, 20:50

Выкладываю еще раз таблицу емкости и тепловой мощности некоторых приборов.Подсчет емкости системы нужен в первую очередь для определения емкости дополнительного расширительного бака, в закрытую систему он необходим примерно в 10% от емкости всей системы (больше можно, меньше — нет), а также для корректировки мощности котла при расчете теплопотерь.

Вложения объем воды.jpg (59.26 Кб) Просмотров: 25116

Тема поднималась пользователем Anonymous 25 ноя 2012, 20:50.

Oscar Сообщения: 316Зарегистрирован: 16 авг 2012, 18:52

Вернуться в Радиаторы отопления

Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: нет зарегистрированных пользователей

koborudovanie.ru

Какой объем воды в чугунном радиаторе отопления?

Все типы радиаторов отопления — биметаллические, чугунные, алюминиевые, стальные

Пожаловаться на это сообщение
Ответить с цитатой

Гость » 10 май 2012, 10:30

Доброго времени суток. Говорят, что лучше применять радиаторы с малым количеством теплоносителя в батареи, так как это эффективнее и лучше. Но малое количество только в непривычных радиаторах, типа стальных пластинчатых. Я бы хотел использовать в новом доме обычные чугунные батареи, они проверены временем и подходят под наши системы. Для расчета нужно полное количество заливаемого теплоносителя, так как планируется использовать антифриз. Каков внутренний объем чугунного радиатора отопления?

Гость

Пожаловаться на это сообщение
Ответить с цитатой

Бибикин Иван » 24 май 2012, 08:05

Радиаторы с самым небольшим количеством циркулирующей воды внутри — это вакуумные. В них чуть менее 2-х стаканов содержится. Но почему то такие не получили широкого распространения, наверное потому, что в случае аварии они не смогут долго продолжать нагревать помещение, а пока аварию устранят пройдет не один час, в то время пока зимой может быть и -35С.

Мы переезжаем жить на необитаемый остров! С нами?! — https://www.neobitaemyi.ru/

Бибикин Иван Сообщения: 1664Зарегистрирован: 16 май 2012, 14:10Откуда: Москва

Пожаловаться на это сообщение
Ответить с цитатой

Oscar » 22 авг 2012, 15:19

Подходят под наши системы. Логично. Чугун подходит под чугун . Малоемкие радиаторы типа стальных панельных, алюминиевых и биметаллических подходят под использование с настенными одно- и двухконтурными котлами, особенно в паре с выносным температурным датчиком. А чугунные батареи с их высокой инерционностью, подходят под напольные котлы, особенно при работе на естественной циркуляции. Емкость чугуняки от 1,3 до 1,8 литра, в зависимости от модели. Oscar Сообщения: 316Зарегистрирован: 16 авг 2012, 18:52

Пожаловаться на это сообщение
Ответить с цитатой

Serg_i_K » 25 ноя 2012, 20:04

Все уже давно придумано до нас . Смотрите таблицу, помимо объема воды в трубах различного диаметра, присутствует и мощность некоторых популярных типов радиаторов. Вложения объем воды.jpg (59.26 Кб) Просмотров: 25741

Тема поднималась пользователем Anonymous 25 ноя 2012, 20:04.

Строительные материалы, инструменты, полный набор, комплектация объектов, доставка — Лунинец, район, тел. Velcom (029) 6484008, МТС (033) 6806008, Личное Сообщение.

Serg_i_K Сообщения: 575Зарегистрирован: 29 июл 2012, 17:48Откуда: Гомель, Лунинец

Вернуться в Радиаторы отопления

Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: нет зарегистрированных пользователей

koborudovanie.ru

Как посчитать, сколько воды в стальном радиаторе KORADO, SANICA

И неважно, проводите вы установку или полную реконструкцию системы, провести некие расчеты просто необходимо.Каждому желающему купить бойлер, нужно знать, какого объема бак отопительного устройства будет целесообразным?

Общий объем бака отопительного оборудования сумма объемов каждого составляющего системы.

Расчет для панельного радиатора из стали:

• Тип 11 требует на 10 см самого устройства по 0,25 л жидкости.

• Тип 22 – на 10 см радиатора приходится 0,5 л жидкости.

Секционные радиаторы

Все радиаторы классифицируют следующим образом:

• Оборудование из стали, на секцию припадает в среднем 0,45-0,5 л.

• Биметаллический вариант, на секцию приходится 0,3-0, 35 л жидкости.

• Для чугунных моделей радиаторов на секцию припадает около 1 л — в новых моделях, которые буквально только что появились на рынке, и до 2 л — в старых версиях радиаторов.

Как видите, сделать самостоятельно выбор, а затем подсчитать нужные параметры – сложное задание, решением которого должен человек, который в этом разбираются.

с уважением, технология.com.ua

xn--c1adkkjgb1a2a0i.com.ua

Размеры алюминиевых радиаторов отопления: объем секции, высота

Алюминий — лёгкий материал, который широко применяется.

Кроме прочего, из него делают батареи отопления.

В их создании очень важен расчёт характеристик.

Влияние размера алюминиевого радиатора отопления

Батареи из алюминия делают в широком диапазоне габаритов. Длина оказывает первоочередное влияние на мощность.

Соответственно, для достижения необходимого обогрева нужно увеличить количество секций. Общая протяжённость батареи зависит от расчётов.

Глубина и высота также изменяют показатели, поскольку затрагивают объём. В отличие от длины, эти два значения — вариативные, благодаря чему существует множество различных моделей.

Следующий показатель — межосевое расстояние. Оно отвечает за скорость прогрева радиаторов, поскольку означает промежуток между трубами подачи и обратки.

На работоспособность также влияет способ изготовления:

Отлив из металла повышает прочность и долговечность прибора. В этом случае каждая секция — цельная единица, из которых собирают устройство. Это делают в определённой последовательности: сначала сваривают верхние части, затем нижние.
Экструзионный способ предусматривает продавливание нагретого алюминия через решетчатую пластину из металла. Благодаря этому получается профиль заданной формы, который разделяют на части и собирают в радиатор.
Внимание! Подобные отопительные приборы редко встречаются, а изготавливаются, обычно, на заказ. Это связано с невозможностью внести изменения в конструкцию после окончания производства.

Межосевое расстояние

Показатель представляет собой промежуток между осями радиатора. Они расположены симметрично, одна сверху, вторая снизу. К ним примыкают трубы, через которые осуществляется включение в отопительный контур.

Фото 1. Алюминиевый радиатор модели 350/80, межосевое расстояние 350 мм, производитель — «Oasis», Китай.

В зависимости от производителя, значение колеблется в диапазоне 150—2000 мм. У большинства устройств этот показатель делают равным 500. Это связано с отопительными системами в многоквартирных домах: в старых постройках расчёты выполнены для чугунных радиаторов. При замене батарей нежелательны затраты на переваривание трубопровода.

Справка! В названии большинства моделей присутствует число, указывающее на межосевое расстояние.

Глубина

Зависит от материала, из которого изготовлена батарея. Минимальная величина составляет 52 мм. Её достаточно для создания высокой мощности небольших секций. Максимальный показатель — 180 мм. Он встречается довольно редко и требует прочности. Есть модели с большей глубиной, но их использование нецелесообразно из-за недостаточного прогрева.

Определение объёма секции

Для расчёта необходимо знать значение, описанное выше, а также длину и высоту. Первое значение, зрительно — ширина.

Она составляет 80 или 88 мм, что указано в паспорте.

Второе — вариативное. Обычно вертикальная составляющая размеров секции — 570 мм.

Чтобы найти объём, достаточно перемножить три показателя.

Метод расчёта секций

Чтобы определить необходимое количество элементов, нужно определить мощность. Есть несколько округлённых значений, вычисленных для помещения с высотой потолка 2,7 метра:

Для стандартной комнаты необходимо 100 Ватт.
За каждое окно добавляют по 10.
Если она угловая, значение умножают на 1,2.
Если потолки выше или окна больше обычных, добавляют 10%.
Обогрев ослабляется от верхних этажей к нижним, поэтому за каждый следует добавить ещё по 2%.

Полученную нормативную мощность умножают на площадь помещения. В итоге получается общее значение, рассчитанное с запасом.

Затем число делят на паспортный показатель одной секции, округляя вверх. Примерный расчёт выглядит следующим образом:

(100 + 10) * 1,2 * 1,04 = 137,28, где крайний множитель выбран для квартиры на третьем сверху этаже.
137,28 * S = 151 * 18 = 2471, где S (18) — площадь.
2471 / 190 = 13. В этом случае при мощности одной секции 190 Ватт понадобится 13 штук.

Вес радиатора

Алюминий — лёгкий металл. Изделия из этого материала имеют небольшую массу, что облегчает их перемещение, уменьшает необходимую для установки прочность. Следует заметить, что в изготовлении батарей металл сплавляют с кремнием. Это незначительно увеличивает тяжесть.

Средний вес одной секции составляет 1,25 кг. Значение варьируется в промежутке от 1 до 1,35, что зависит от габаритов и толщины стенок. Например, для монтажа радиатора из 10 единиц с небольшим запасом достаточно креплений на 15 кг.

Важно! Из всех видов радиаторов алюминиевые самые лёгкие. Это позволяет легко транспортировать их.

Высота и ширина радиатора нестандартной формы

Существуют батареи необычного вида. Из металлов можно создать прибор высотой до трёх метров, шириной до двух.

Глубина вертикальных устройств с учётом креплений редко достигает 100 мм.

Объём радиаторов других форм зависит от их габаритов. Размер варьируется, в зависимости от производителя, но также существуют предметы, производимые на заказ.

Чтобы узнать их характеристики, следует обратиться к техническому паспорту.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается, как рассчитать теплоотдачу одной секции алюминиевого радиатора.

Нужна помощь мастера

Габариты батареи влияют на тепло, которое она передаёт в помещение. Чтобы не ошибиться в расчётах рекомендуется пригласить специалиста, который поможет с выбором.

Алюминиевый воздушный аккумулятор — Институт чистой энергии

Схема многоячеечной сваи с использованием медной фольги на пенополистироле, который используется в качестве изолятора между слоями.

Обзор:

Студенты строят первичную ячейку из алюминиевой фольги, соленой воды и медной проволоки.

PDF

Основной вопрос:

Как мы можем собирать электроны из металла, когда он окисляется, чтобы производить полезную электрическую энергию?

Фон:

В этой батарее используется окисление алюминия на аноде и восстановление кислорода на катоде с образованием гальванического элемента.В этом процессе алюминий полностью расходуется на производство гидроксида алюминия. Металлическая воздушная батарея имеет очень привлекательную плотность энергии, потому что часть реагентов поступает из воздуха. Они были разработаны для источников питания дальнего действия для электромобилей. Например, перезаряжаемые литий-ионные батареи можно использовать в городе, а алюминиевые воздушные батареи — на расстояние 1000 миль. Затем аккумулятор заменяют, и гидроксид алюминия повторно обрабатывают для получения восстановленного металлического алюминия.В некотором смысле энергия для этой батареи поступает от электричества, потребляемого в процессе рафинирования алюминия.

Полуреакция анодного окисления: Al + 3OH ^— → Al (OH) ₃ + 3e ^— −2,31 В.

Модель ячейки-мешочка имеет слои, состоящие из алюминия, войлока с углем, медной ленты и изолятора, сделанного из пищевых лотков из пенополистирола.

Набор модельных монетных ячеек состоит из небольших чашек Петри с алюминиевыми и медными проводниками вокруг угольного анода.

Полуреакция катодного восстановления составляет O ₂ + 2H ₂ O + 4e ^— → 4OH ^— +0,40 В.

Вычисленное уравнение: 4Al + 3O ₂ + 6H ₂ O → 4Al (OH) ₃ + 2.71 V.

(Реакция улучшается, если она проводится в щелочном растворе, который поставляет избыточные ионы OH ^—. С электролитом гидроксида калия 1,2 В получается с солью 0,7 В на элемент. Будьте очень осторожны, экспериментируя с электролитами KOH или NaOH, использовать перчатки и защитные очки)

Исследования связи:

Исследователи пытаются найти новый химический состав батарей, в которых используются материалы с большим содержанием земли, которые безопасны и надежны, а также имеют высокую плотность энергии.Хотя этот элемент не является перезаряжаемым, он может сыграть роль в электромобилях.

Стандарты NGSS:

HS-PS3-3.	Спроектируйте, создайте и доработайте устройство, которое работает с заданными ограничениями для преобразования одной формы энергии в другую.
МС-ПС1-2	Анализируйте и интерпретируйте данные о свойствах веществ до и после взаимодействия веществ, чтобы определить, произошла ли химическая реакция.

Классы: 7-12

Время: 1 час

Материалы:

Лист алюминиевый — пластина для пирога или фольга
Бумажное полотенце или акварель
Древесный уголь Брикет или активированный уголь, измельченный до порошкообразного состояния
.Лента из медной фольги 5 ”с токопроводящим клеем
Соленая вода (насыщенная) с небольшим содержанием карбоната натрия (стиральная сода)
Контейнер из пенопласта
Клипсы

Процедура:

Конструкция ячейки с чашкой

Отдельные алюминиевые ячейки помещаются в старые флаконы для таблеток и соединяются последовательно.

В этом формате используются алюминиевые ячейки в форме рулона, которые размещаются в отдельных чашках с резервуарами для электролита. Электролит попадает в уголь в центре и медленно испаряется, позволяя воздуху проникать внутрь.

Вырежьте квадрат 6 дюймов из алюминиевой фольги, пластины или алюминиевой банки. Отшлифуйте банку, чтобы удалить краску и пластиковый барьер с внутренней стороны.
Положите алюминий на мягкую поверхность и проделайте в нем отверстия, чтобы воздух мог проникнуть внутрь.
Добавьте 6-дюймовый квадрат бумажного полотенца поверх алюминия.
Добавьте насыпь молотого брикета или активированного угля толщиной ½ дюйма примерно по консистенции кукурузной муки. Вы можете обернуть уголь бумагой и растолочь молотком, чтобы разбить комочки.
Поместите медную полоску в центр насыпи так, чтобы она не касалась дна и выступала на 2 дюйма сверху.
Сложите бумажное полотенце поверх стопки угля внизу, чтобы она не выпала позже.
Оберните алюминий так, чтобы медный электрод находился в центре насыпи древесного угля и не касался алюминия. Свяжите трубку крутым галстуком или куском проволоки. Верх трубки должен быть открыт с оголенными углем и медной проволокой.
Поместите аккумулятор в пластиковый стаканчик.
Залейте насыщенный солевой электролит в угольную сердцевину до тех пор, пока у вас не останется около 1 дюйма на дне чашки.
Подключите зажимы к центральному медному проводу и к верхней части алюминиевой трубки, а затем к электросчетчику.
Соедините несколько чашеобразных ячеек вместе, проведя медный вывод одного с алюминиевым выводом другого. Измерьте напряжение на конце цепи при вставке каждой ячейки. Когда вы достигнете 2-3 вольт, вы сможете зажечь светодиод.

Учителя Института лидерства в возобновляемых источниках энергии в Пьюджет-Саунд создают алюминиевые воздушные батареи.Фото Бонневильского экологического фонда

Тонкая батарея сэндвич-конструкции

Этот формат больше похож на батарею, но его сложнее собрать и он не проработает так долго, потому что высыхает электролит. Он предлагает несколько интересных задач проектирования, чтобы рассмотреть, как сделать технологию практичной.

Вырежьте квадраты пенополистирола размером 1 дюйм из противней для мяса, алюминиевой фольги, пластин или алюминиевых банок, которые были отшлифованы. Поместите алюминиевый квадрат поверх квадрата из пенопласта.
Отрежьте полоску из медной фольги или ленты длиной 1,4 x 5 дюймов. Оберните его вокруг квадрата из пенополистирола так, чтобы липкая сторона охватывала нижнюю часть пенополистирола и соприкасалась с краем алюминиевого квадрата наверху
Отрежьте фильтровальную бумагу или бумажное полотенце толщиной 1 дюйм и поместите это в середину алюминиевого квадрата, стараясь не выступать за край.
Измельчите древесный уголь, чтобы получить порошок среднего размера, например кукурузную муку. Посыпьте бумажное полотенце тонким слоем.Это составляет одну ячейку, которая должна производить около 0,7 вольт с соленым электролитом.
Сгруппируйте несколько ячеек вместе. На дне воды есть длинная алюминиевая полоса, которая выступает в качестве контакта. Сверху есть квадрат из пенопласта и длинная медная полоса в качестве проводника. Аккуратно свяжите стопку резинкой.
Подсоедините медную фольгу вверху и алюминиевую фольгу внизу с помощью зажимов к светодиоду и / или электросчетчику. Смочите открытую бумажную салфетку на каждой ячейке раствором солевого электролита до тех пор, пока он не перестанет впитывать больше.

Первое испытание = алюминиевая фольга, бумажное полотенце, уголь, медь и электролит из соленой воды. Кредит: BEF

Вопросы проектирования для изучения

Какого напряжения и силы тока вы можете достичь?
Какое минимальное напряжение требуется для зажигания светодиода?
Как можно увеличить доступность кислорода к клетке?
Есть ли предел последовательного напряжения, которого может достичь цепь этих батарей?
Как pH и концентрация раствора электролита влияют на ток?
Можно ли «разбудить» клетку через несколько дней, если она перестает производить?
Каковы преимущества использования проточного или циркулирующего электролита?

Ресурсы

1. 1. Википедия http: // en.wikipedia.org/wiki/Aluminium%E2%80%93air_battery
  2. Открытый проект: создание высокопроизводительной, но простой бытовой аккумуляторной батареи
1. 1. - Пинг И. Фурлан, Томас Крупа, Хумза Накив и Кайл Андерсон
    - Журнал химического образования 2013 90 (10), 1341-1345
  2. Содействие инновациям посредством активного обучения, вдохновленного Багдадской батареей
    - Сюй Лу и Франклин Анариба
    - Журнал химического образования 2014 91 (11), 1929-1933
  3. Алюминий-Воздушный аккумулятор
    - Модесто Тамес и Джули Х.Yu
    - Журнал химического образования 2007 84 (12), 1936A
  4. Батарея Phinergy с Arconic
    - https://www.arconic.com/global/en/what-we-do/aluminium-air-battery.asp
Вы также можете поэкспериментировать с другими типами электрохимических ячеек, используя в качестве электролитов различные металлы и бытовую химию.
Ячейка электрохимическая
Аккумулятор от бытовой химии (дисплей)
Дополнительные уроки чистой энергии

Аккумуляторы, которые «пьют» морскую воду, могут питать подводные аппараты дальнего действия | MIT News

Дроны большого радиуса действия помогают им выполнять важные задачи в небе.Сейчас дочернее предприятие MIT Open Water Power (OWP) нацелено на значительное улучшение ассортимента беспилотных подводных аппаратов (БПА), помогая им лучше работать в ряде приложений под водой.

Недавно приобретенная крупной технологической фирмой L3 Technologies, компания OWP разработала новую систему электропитания алюминий-вода, которая более безопасна и долговечна, и которая дает UUV десятикратное увеличение дальности действия по сравнению с традиционными литий-ионными батареями, используемыми для тех же приложений.

Энергосистемы могут найти широкий спектр применений, в том числе помогать БПА глубже и на более длительные периоды времени погружаться в пучину океана для исследования обломков кораблей, картографирования дна океана и проведения исследований.Они также могут быть использованы для дальних поисков нефти в море и в различных военных целях.

С приобретением OWP теперь стремится ускорить разработку своих энергетических систем не только для БПА, но и для различных систем мониторинга дна океана, систем гидролокаторов и других устройств для морских исследований.

OWP в настоящее время работает с ВМС США над заменой батарей в акустических датчиках, предназначенных для обнаружения подводных лодок противника. Этим летом стартап запустит пилотную версию Riptide Autonomous Solutions, которая будет использовать БПА для подводных съемок.В настоящее время БПА Riptide преодолевают примерно 100 морских миль за один проход, но компания надеется, что OWP сможет увеличить это расстояние до 1000 морских миль.

«Все, что люди хотят делать под водой, должно стать намного проще», — говорит соавтор Иэн Сэлмон Маккей ’12, SM ’13, который стал соучредителем OWP вместе с коллегой, выпускником факультета инженерии Томасом Милнсом, PhD ’13 и Руаридом Макдональдом ’12. , SM ’14, который в этом году получит докторскую степень в области ядерной техники. «Мы отправляемся покорять океаны».

«Питьевая» морская вода для выработки энергии

В большинстве БПА используются литиевые батареи, с которыми возникает несколько проблем.Во-первых, они, как известно, воспламеняются, поэтому батареи размера UUV, как правило, не могут быть доставлены по воздуху. Кроме того, их плотность энергии ограничена, что означает, что дорогостоящие сервисные суда сопровождают БПА в море, подзаряжая батареи по мере необходимости. А батареи нужно помещать в дорогостоящие металлические сосуды под давлением. Короче говоря, они довольно недолговечные и небезопасные.

Напротив, энергосистема OWP безопаснее, дешевле и долговечнее. Он состоит из легированного алюминия, катода, легированного комбинацией элементов (в первую очередь никеля), и щелочного электролита, расположенного между электродами.

Когда UUV, оборудованный системой питания, помещается в океан, морская вода втягивается в батарею и разделяется на катоде на гидроксид-анионы и газообразный водород. Анионы гидроксида взаимодействуют с алюминиевым анодом, создавая гидроксид алюминия и высвобождая электроны. Эти электроны возвращаются к катоду, отдавая энергию цепи по пути, чтобы начать цикл заново. И гидроксид алюминия, и газообразный водород выбрасываются как безвредные отходы.

Компоненты активируются только при заливке водой.Как только алюминиевый анод подвергнется коррозии, его можно будет заменить с небольшими затратами.

Думайте о системе питания как о подводном двигателе, где вода является окислителем, питающим химические реакции, а не воздухом, используемым автомобильными двигателями, говорит Маккей. «Наша энергосистема может пить морскую воду и выбрасывать отходы», — говорит он. «Но этот выхлоп не вреден по сравнению с выхлопом наземных двигателей».

Благодаря системе питания на основе алюминия, БПА могут запускаться с берега и не нуждаются в служебных судах, что открывает новые возможности и снижает затраты.При разведке нефти, например, НПА, которые в настоящее время используются для разведки в Мексиканском заливе, должны прилегать к берегу, охватывая лишь несколько трубопроводных объектов. Беспилотные летательные аппараты с приводом от OWP могут преодолеть сотни миль и вернуться, прежде чем потребуется новая энергосистема, охватывающая все доступные активы трубопроводов.

Рассмотрим также авиакатастрофу Malaysian Airlines в 2014 году, когда БПА были задействованы для поиска участков, недоступных для оборудования на других судах, говорит Маккей. «При поиске обломков значительная часть бюджета мощности для подобных миссий используется для спуска на глубину и подъема обратно на поверхность, поэтому время их работы на морском дне очень ограничено», — говорит он.«Наша энергосистема улучшит это».

Разработка дизайна

Технология OWP началась как побочный проект соучредителей, который был модифицирован в двух классах MIT и лаборатории. В 2011 году Маккей присоединился к 2.013 / 2.014 (Проектирование / разработка инженерных систем), преподавателем которого является профессор машиностроения Массачусетского технологического института Дуглас Харт, опытный предприниматель в области аппаратного обеспечения, который стал соучредителем компаний Brontes Technologies и Lantos Technologies. Милнс, который ранее был системным инженером в Brontes и соучредителем Viztu Technologies, был ассистентом Харта.

Классу было поручено разработать альтернативный источник питания для БПА. Маккей сделал ставку на энергоемкий, но сложный элемент: алюминий. Одна из основных проблем с алюминиевыми батареями заключается в том, что определенные химические факторы затрудняют передачу электронов цепи. Кроме того, продукт реакции, гидроксид алюминия, прилипает к поверхности электрода, препятствуя дальнейшей реакции. Продолжая работу в 10.625 (Электрохимическое преобразование и хранение энергии), которую преподавал профессор материаловедения Ян Шао-Хорн, профессор W.М. Кек Профессор энергетики, Маккей смог преодолеть первую проблему, сделав анод из легированного алюминия, богатого галлием, который успешно отдавал электроны, но очень быстро корродировал.

Увидев потенциал в батарее, Милнс присоединился к Маккею в дальнейшей разработке батареи в качестве побочного проекта. Две компании ненадолго перенесли операции в лабораторию Эвелин Ван, профессора машиностроения Гейл Э. Кендалл. Там они начали разработку электролитов и сплавов, которые ингибируют процессы паразитарной коррозии и предотвращают образование слоя гидроксида алюминия на аноде.

Открыв в 2013 году магазин в Greentown Labs в Сомервилле, штат Массачусетс, где в компании по-прежнему работает около 10 сотрудников, OWP доработала конструкцию энергосистемы. Сегодня эта энергосистема использует насос для циркуляции электролита, собирая нежелательный гидроксид алюминия на анод и сбрасывая его в специальную ловушку для осаждения. При насыщении ловушки с отходами автоматически выбрасываются и заменяются. Электролит предотвращает рост морских организмов внутри энергосистемы.

Маккей, ныне главный научный сотрудник OWP, говорит, что своим успехом стартап во многом обязан инновационной атмосфере Массачусетского технологического института, где многие из его профессоров с готовностью предлагали технические и предпринимательские советы и позволяли ему работать над внешкольными проектами.

«Требуется деревня», — говорит Маккей. «Эти классы и эта лаборатория — вот где оформилась идея. Люди в Массачусетском технологическом институте занимались наукой ради науки, но все прекрасно осознавали возможность вывода технологий на рынок.Люди всегда вели прекрасные разговоры на тему «А что, если?» — у меня, вероятно, было от трех до четырех разных идей стартапов на разных стадиях развития в любой момент времени, как и у всех моих друзей. Это была среда, которая поощряла игровой обмен идеями и побуждала людей браться за побочные проекты с учетом реальных призов ».

Al-H₂O алюминиево-водно-энергетические модули | L3Harris ™ Fast. Вперед.

L3Harris разработал новую технологию производства энергии алюминий-вода (Al-H2O) для подводной энергетики.Электрохимическая система, изобретенная и запатентованная нашими основателями в Массачусетском технологическом институте, обеспечивает безопасное, масштабируемое и нетоксичное накопление энергии с чрезвычайно высокой плотностью энергии, обещая увеличение в 2-10 раз долговечности беспилотных подводных аппаратов (БПА) и датчиков, навигации, мощности и т. Д. или узлы связи, работающие на морском дне или в толще воды. Эти системы идеально подходят для обеспечения морских беспилотных систем выносливостью и мощностью для выполнения «грязных, унылых и опасных» задач, таких как разминирование или обследование трубопроводов, тем самым защищая человеческие жизни и сводя к минимуму затраты на эксплуатацию, техническое обслуживание и рабочую силу. связанные с эксплуатацией судов, самолетов или других дорогостоящих активов.

На графике показаны плотности энергии Al-H2O L3Harris на уровне системы в сравнении с различными технологиями накопления энергии для использования на море. На графике представлены два общих сценария проектирования подводных систем: где требуется нейтральная плавучесть (например, в НПА), и где ее нет (например, датчики и системы на дне океана). Плотности энергии на уровне системы нейтрально плавучих систем L3Harris способствует их способность использовать водород, побочный продукт наших клеток, в качестве среды компенсации плавучести.«

Энергетические модули

являются конкурентоспособными по стоимости с альтернативными химическими соединениями энергетических модулей с аналогичной плотностью энергии и имеют простую конструкцию с небольшим количеством движущихся частей, которая является масштабируемой и модульной, чтобы соответствовать требованиям миссии и форм-факторам многих клиентов с минимальной настройкой.

Алюминиево-ионный аккумулятор с высокой кулоновской эффективностью, в котором используется аналог ионной жидкости AlCl3-мочевина.

Значение

Чтобы уменьшить зависимость человечества от ископаемых видов топлива, необходимо реализовать хранилище возобновляемой энергии в масштабе сети. Для этого требуются дешевые, высокоскоростные и долговечные механизмы хранения энергии. В этой работе представлена разработка алюминиево-ионной батареи, использующей в качестве анода и катода соответственно алюминий и графит с избытком земли, а также электролит-аналог ионной жидкости, состоящий из AlCl ₃ и мочевины, который является очень дешевым и экологически чистым.Батарея демонстрирует кулоновский КПД ∼99,7% и значительную емкость с катодной емкостью 73 мА г ^-1 при 100 мА г ^-1 (1,4 ° C).

Abstract

В последние годы впечатляющие достижения в области использования возобновляемых источников энергии привели к острому спросу на дополнительные технологии хранения энергии. Здесь разработана алюминиевая батарея с высокой кулоновской эффективностью (∼99,7%), в которой используется богатый землей алюминий в качестве анода, графит в качестве катода и дешевый ионно-жидкий аналог электролита, изготовленный из смеси AlCl ₃ и мочевины в 1 .Молярное соотношение 3: 1. Батарея показывает плато разрядного напряжения около 1,9 и 1,5 В (средний разряд = 1,73 В), а удельная катодная емкость составляет ∼73 мА · ч · г ^-1 при плотности тока 100 мА · г ^-1 (~ 1,4 ° C). . Была легко продемонстрирована высокая кулоновская эффективность в диапазоне скоростей заряда – разряда и стабильность в течение ~ 150–200 циклов. Рамановская спектроскопия in situ четко показала интеркаляцию / деинтеркаляцию хлоралюминат-аниона графита (положительный электрод) во время заряда-разряда и предположила образование соединения интеркаляции графита на стадии 2 при полной зарядке.Рамановская спектроскопия и ЯМР предполагают существование катионов AlCl ₄ ^—, Al ₂ Cl ₇ ^— и катионов [AlCl ₂ · (мочевина) _n] ⁺ в AlCl ₃ / электролит мочевина при избытке AlCl ₃. Таким образом, осаждение алюминия происходило двумя путями, один с участием анионов Al ₂ Cl ₇ ^—, а другой с участием катионов [AlCl ₂ · (мочевина) _n] ⁺.Эта батарея — многообещающая перспектива для будущего высокопроизводительного и недорогого накопителя энергии.

Дешевые, высокоскоростные (быстрая зарядка / разрядка) аккумуляторные батареи с длительным сроком службы срочно необходимы для хранения возобновляемой энергии в масштабе сети, поскольку становится все более важным заменить ископаемое топливо (1). Литий-ионные батареи (LIB) дороги и имеют ограниченный срок службы, что делает их неидеальными для хранения энергии в масштабе сети. Кроме того, для использования в сети необходима высокоскоростная способность, при которой LIB становятся все более опасными из-за воспламеняемости используемых электролитов.Батареи на основе алюминия представляют собой жизнеспособную альтернативу из-за трехэлектронных окислительно-восстановительных свойств алюминия (потенциал для батарей большой емкости), стабильности в металлическом состоянии и очень высокого естественного содержания. Кроме того, разработка этих аккумуляторов на основе негорючих электролитов с низкой токсичностью имеет решающее значение для минимизации угрозы безопасности и воздействия на окружающую среду. По этой причине ионные жидкости (ИЖ) были исследованы на предмет аккумулирования энергии из-за их низкого давления пара и широких электрохимических окон, к сожалению, с оговоркой о высокой стоимости в большинстве случаев.Новый класс ионных жидкостей, называемых аналогами ионных жидкостей (ILA) или так называемыми глубокими эвтектическими растворителями, обычно образующихся из смеси сильно кислого галогенида металла Льюиса и основного лиганда Льюиса, привлек значительное внимание благодаря их сопоставимым электрохимическим свойствам. и физические свойства при сниженной стоимости и минимальном воздействии на окружающую среду (2). Abood et al. впервые описал ILA, полученный из смеси AlCl ₃ и амидного лиганда-донора кислорода (мочевина или ацетамид), в котором ионы образовывались в результате гетеролитического расщепления AlCl ₃ (единица Al ₂ Cl ₆). ) давая анионы AlCl ₄ ^— и катионы [AlCl ₂ · (лиганд) _n] ⁺, причем последние, как было показано, ответственны за восстановительное осаждение алюминия (3).С тех пор было показано, что многочисленные различные основные лиганды Льюиса образуют ILA при смешивании с AlCl ₃, которые способны к эффективному осаждению алюминия (4⇓ – 6).

Недавно наша группа разработала систему вторичных алюминиевых батарей, основанную на обратимом осаждении / удалении алюминия на отрицательном алюминиевом электроде и обратимой интеркаляции / деинтеркаляции хлоралюминатных анионов на графитовом положительном электроде в негорючем хлоралюминате 1-этил-3-метилимидазолия. (EMIC-AlCl ₃) Электролит ИЖ (7, 8).Соотношение AlCl ₃ / EMIC = 1,3 моль использовалось таким образом, чтобы Al ₂ Cl ₇ ^— присутствовал в (кислотном) электролите для облегчения осаждения алюминия (9). Во время зарядки Al ₂ Cl ₇ ^— восстанавливается с осаждением металлического алюминия, а ионы AlCl ₄ ^— интеркалируют (для сохранения нейтральности) в графит по мере окисления углерода. Во время разряда эта батарея продемонстрировала катодную удельную емкость ∼70 мА · ч g ⁻¹ с кулоновским КПД (CE) 97–98% и сверхвысокой скоростью заряда / разряда (до 5000 мА · г ⁻¹) для более 7000 циклов.Однако есть возможности для улучшения, поскольку область параметров для алюминиевой батареи остается в значительной степени неизученной. Трехэлектронные окислительно-восстановительные свойства алюминия допускают теоретическую удельную анодную емкость 2980 мАч / г, поэтому есть потенциал для гораздо более высокой общей емкости (и удельной энергии) батареи за счет исследования новых материалов катода и электролита (10⇓⇓ –13). Более того, несмотря на то, что 97–98% CE этой батареи выше, чем у большинства водных аккумуляторных систем, все еще есть возможности для улучшения.Современные LIB соответствуют 99,98% CE (14, 15), эталон, которому должны соответствовать альтернативные аккумуляторные системы. Еще одно соображение заключается в том, что в нашем существующем электролите алюминиевых аккумуляторов используется хлорид 1-этил-3-метилимидазолия (EMIC), что относительно дорого. Немедленно возможные новые электролиты для этой системы могут включать любые, которые способны к обратимому осаждению / растворению алюминия. В этой работе мы исследуем производительность перезаряжаемой алюминиевой батареи с использованием электролита ILA на основе мочевины, превосходного соединения с точки зрения стоимости (в ~ 50 раз дешевле, чем EMIC) и экологичности.

Результаты и обсуждение

Циклическая вольтамперометрия и гальваностатический заряд / разряд алюминиевой батареи.

Катод батареи был сконструирован с использованием графитового порошка / полимерного связующего, наклеенного на бумажную подложку из углеродного волокна, а анод представлял собой отдельно стоящую алюминиевую фольгу высокой чистоты. AlCl ₃ / электролит мочевина поддерживали ниже 40 ° C во время перемешивания, чтобы избежать разложения электролита. Остаточные примеси HCl удаляли добавлением алюминиевой фольги при нагревании и вакууме с последующим добавлением дихлорида этилалюминия ( SI Materials and Methods ).На рис. 1 показана циклическая вольтамперограмма (ЦВА) алюминиевого и графитового электродов в электролите AlCl ₃ / мочевина (моль) = 1,3; найденное нами соотношение дает батарею с максимальной емкостью с хорошей стабильностью при работе на велосипеде. Мы наблюдали несколько пиков окисления графита в диапазоне 1,6–2,0 В (относительно Al), в то время как еще один четко выраженный пик появился при ∼2,05 В (рис. 1 A ). Эти процессы, а также соответствующие события восстановления на отрицательной развертке легко коррелировали с гальваностатической кривой заряда-разряда (рис.1 C ) для батареи с содержанием активного графитового материала ∼5 мг / см ^-2. Окислительно-восстановительные процессы в значительной степени обратимы, но несколько кинетически затруднены, показывая относительно широкие пики (рис. 1 A ), скорее всего, в результате высокой вязкости электролита (3). Осаждение / растворение алюминия (рис. 1 B ) также было достаточно обратимым, но для стабилизации требовалось некоторое время цикла (рис. S1). На основе реакции отделения / растворения алюминия и внедрения хлоралюминат-аниона в графит предложены механизмы батареи, схематически проиллюстрированные на рис.1 D .

Рис. 1.

CV графитового и алюминиевого электродов в электролите AlCl ₃ / мочевина = 1,3 (моль). ( A ) Интеркаляция / деинтеркаляция графита (1 мВ с ^-1) с указанием соответствующих основных характеристик кривой заряда / разряда батареи. ( B ) Осаждение и зачистка алюминия (0,5 мВ с ^-1) с использованием установки с тремя алюминиевыми электродами. Данные записывались в течение пятого цикла, и обычно требовалось несколько циклов для достижения стабильной формы кривой CV (рис.S1). Обратите внимание, что наши тесты CV были выполнены в конфигурации с ячейкой-мешком, с рабочим и противоэлектродом, разделенными стекловолоконной бумагой (которая была насыщена электролитом), так что эти тесты будут представлять собой схему батареи, которую мы использовали. ( C ) Кривая гальваностатического заряда / разряда с использованием AlCl ₃ / мочевина = 1,3 электролита при 100 мА г ^-1 (цикл 20). ( D ) Схема зарядки аккумулятора (осаждение алюминия и интеркаляция анионов в графите).

Рис. S1.

Изменение плотности тока осаждения / снятия алюминия для первых двух циклов CV с использованием 1.3 = AlCl ₃ / мочевина (моль) при скорости сканирования 1 мВ с ^-1. Обычно требуется несколько циклов для достижения стабильной формы кривой CV для Al-электрода.

На рис. 2 показаны данные гальваностатического заряда-разряда для алюминиево-графитового элемента с использованием электролита ILA AlCl ₃ / мочевина. Первоначальный цикл при 100 мА г ^-1 потребовал ~ 5-10 циклов для стабилизации емкости и CE, что предполагает побочные реакции в течение этого времени. CE во время первого цикла постоянно составлял около 90%, а затем (в течение первых 5–10 циклов) увеличивался выше 100% до достижения стабильной емкости (в этот момент CE стабилизировался на уровне ∼99.7%) (рис.2 А ). Явление CE> 100% неизвестно для электролитной системы EMIC-AlCl ₃ (7) и, следовательно, может включать побочные реакции с катионными частицами алюминия или несвязанной мочевиной, что требует дальнейшего изучения. Область в рамке на рис. 2 A (увеличена на рис. 2 B ) демонстрирует емкость при различной скорости заряда-разряда с использованием двух различных значений напряжения отсечки (2,2 и 2,15 В, выбранных на основе рисунка 1 A CV результаты), после чего цикл при 100 мА g ^-1 был возобновлен до ~ 180 циклов.За это время наблюдался небольшой спад CE, но он оставался> 99%. Несмотря на небольшое снижение кулоновской эффективности, энергоэффективность немного увеличилась при циклическом режиме (из-за увеличения КПД по напряжению), давая значения 87,8% и 90,0% при удельных токах 100 мА г ^-1 или 50 мА г ^-1, соответственно. Влияние скорости на гальваностатические кривые заряда-разряда показано на рис. 2 C , и разумные емкости ∼75 мАч g ^-1, 73 мАч g ^-1 и 64 мАч g ^-1 были получены при 50 мА г ^-1 (0.67 C), 100 мА g ^-1 (1,4 C) и 200 мА g ^-1 (3,1 C) удельные токи соответственно.

Рис. 2.

Характеристики ионно-алюминиевого аккумулятора в электролите AlCl ₃ / мочевина = 1,3. ( A ) Тест стабильности (после изменения скорости заряда – разряда) до ∼180 циклов (удельный ток 100 мА g ^–1 и верхняя / нижняя отсечка 2,2 В / 1 В). ( B ) Область в штучной упаковке для A (циклы 1–80) с различной скоростью заряда / разряда. Циклические области серого цвета изображают 2.2-вольтовая отсечка верхняя; область белого цвета изображает верхнюю границу напряжения 2,15 В. Нижнее пороговое значение составляет 1 В для всех регионов. ( C ) Кривые гальваностатического заряда-разряда для 50, 100 и 200 мА g ^-1, верхняя / нижняя отсечка 2,2 В / 1 В.

Рамановская спектроскопия in situ.

Рамановское рассеяние света in situ во время зарядки / разрядки ( SI Materials and Methods ) были выполнены для исследования изменений в структуре графита во время работы батареи. На рис.3 представлены спектры (рис.3 A и C ), записанные во время заряда / разряда со скоростью 50 мА г ^-1 коррелировали с соответствующими участками кривых гальваностатического заряда / разряда (рис. 3 B и D ). Данные были записаны в 81-м цикле заряда-разряда батареи, без очевидного увеличения D-полосы, связанной с дефектами графита (рис. S2), что свидетельствует о высокой структурной целостности графита за счет циклов интеркаляции / деинтеркаляции хлоралюмината. Сразу после начала процесса зарядки нижнего плато полоса G чистого графита (1584 см ^-1) разделена на ∼20 см ^-1.Это расщепление произошло в результате перегруппировки положительных зарядов на пограничных слоях графита во время интеркаляции. Граничные слои, прилегающие к интеркалянтным слоям, испытали больше положительных зарядов, что привело к большому синему сдвигу полосы E _2g для этих слоев, что привело к появлению двух разных пиков E _2g в целом, внутреннего (i) и внешнего (b) ( Рис.3 A , Врезка ; спектры красные) (16, 17). Основываясь на соотношении интенсивностей этих двух пиков, стадия интеркаляции ( n > 2) в этот момент времени может быть рассчитана на основе следующего уравнения: IiIb = σiσb (n − 2) 2, где σi / σb — отношение сечений комбинационного рассеяния света, принятое равным единице (16).Это начальное расщепление, таким образом, указывает на образование разбавленного интеркалирующего соединения стадии 4–5, и по мере продолжения зарядки два пика постоянно смещаются в синий цвет с увеличением потенциала / емкости батареи. Полоса E _{2g (b)} затем претерпела небольшое расщепление (∼3 см ⁻¹) при 1.94–1.99 В (рис. 3 A , вставка, спектры зеленым цветом). В этот момент вычисленный номер стадии (n) составлял ~ 2,5. Вскоре после этого (при 2,03 В) полоса E _{2g (i)} полностью исчезла.Затем последовало увеличение интенсивности E _{2g (b)} примерно вдвое, прежде чем произошло еще одно большое расщепление (1,619–1632 см, ^–1) в начале верхнего плато (∼2,097 В) (рис. 3 A). , спектры синего цвета). В полностью заряженном состоянии остался только один высокоинтенсивный пик при 1,632 см ^-1, что свидетельствует об образовании соединения интеркаляции графита (GIC) стадии 1 или 2, поскольку ни E _{2g (i)}, ни E _{2g ( б) присутствовало} полосы (16).Предполагалось, что GIC 2-го уровня будет зависеть от емкости алюминиевой батареи.

Рис. 3.

Спектры комбинационного рассеяния света графитового электрода, записанные во время заряда ( A ) и разряда ( C ) при 50 мА g ^-1. ( Вставки ) Увеличенное изображение спектров более низких напряжений, соответствующих полосе G графита E _2g → E _{2g (i)} + E _{2g (b)} расщепление (спектры в красном цвете, соответствующие области, заштрихованной красным). кривые заряда / разряда; спектры зеленого цвета, соответствующие участку кривых заряда / разряда, заштрихованному зеленым цветом).Черный спектр в каждом соответствует напряжению холостого хода = 1 В, полоса G = 1,584 см ^-1. Спектры синего цвета (соответствующие верхнему плато, заштрихованные синим цветом на кривых заряда / разряда) представляют стадию 2 образования / деформации GIC. ( B ) Кривая гальваностатической зарядки (50 мА g ^-1), цвет согласован со спектрами комбинационного рассеяния света в A . ( D ) Кривая гальваностатического разряда (50 мА г ^-1), цвет согласован со спектрами комбинационного рассеяния света в C .

Рис. S2.

Рамановская спектроскопия in situ во время разряда (50 мА г ^-1), фокусировка на области D-полосы (1350 см, ^-1). Полоса D не определяется до или после разряда. Это был 81-й цикл клетки.

Последующий процесс разряда отражал процесс заряда, демонстрируя обратимость. Когда начался разряд верхнего плато (2,011 В), наблюдалось небольшое красное смещение на 1 см ⁻¹. Затем эта полоса расщепляется (∼12 см ⁻¹) на полпути через верхнее плато (1.97 В), с новым пиком на 1619 см ⁻¹. Пик ^-1 длиной 1,631 см продолжал полностью исчезать, а пик ^-1 длиной 1,619 см достигал максимума при ∼1,66 В, что означало окончание процесса разрядки / деформации верхнего плато 2-й ступени (рис. 3 C , спектры синего цвета). На полпути через нижнее плато напряжения (1,535 В) произошло второе большое расщепление, и исходный E _{2g (i)} начал снова появляться с уменьшающимся потенциалом (рис.3 C , Вставка ; спектры красным). Вскоре после повторного появления моды E _{2g (i)} произошло еще одно расщепление при 1,525–1,535 В, малом по величине (∼5 см ⁻¹), как это было видно во время процесса зарядки (рис. 3 C). , Врезка, спектры зеленым цветом). Это расщепление, вероятно, соответствовало одному из нескольких редокс-событий с более низким током в этой области, продемонстрированных CV (рис. 1 A ). Конечно, при разряде все полосы смещались в красную область.

Видообразование в электролите методом рамановской спектроскопии.

Затем мы исследовали состав нескольких электролитов AlCl ₃ / мочевина. В электролите AlCl ₃ / мочевина = 1,0 ILA было высказано предположение (3), что осаждение алюминия должно происходить из катионных частиц формы [AlCl ₂ · (лиганд) _n] ⁺, потому что Al ₂ Cl ₇ ^– не присутствовал, и AlCl ₄ ^– не может быть уменьшен в соответствующем окне напряжения.Мы выполнили рамановские спектроскопические исследования пяти электролитов с AlCl ₃ / мочевина в диапазоне 1,0–1,5 (рис. 4 A ). Рамановская спектроскопия ранее использовалась для выявления существования хлоралюминат-анионов как в ИЖ (18⇓-20), так и в ИЛА (21, 22), при этом сдвиги комбинационного рассеяния кажутся довольно инвариантными как в ИЖ, так и в ИЛА с разными катионными частицами. Мы наблюдали характерные рамановские сдвиги для AlCl ₄ ^— (311 см ^-1) и Al ₂ Cl ₇ ^— (347 см ^-1) для AlCl ₃ / мочевина> 1 .0. Для электролита AlCl ₃ / мочевина = 1,0 присутствовал только пик на 347 см ^-1 (AlCl ₄ ^—), что подтверждает отсутствие Al ₂ Cl ₇ ^—. Когда добавлялось больше AlCl ₃ (увеличиваясь до соотношений 1,1, 1,3, 1,4, 1,5), пик при 310 см ^-1 (Al ₂ Cl ₇ ^—) систематически усиливался относительно 347 см ⁻¹, что свидетельствует о существовании Al ₂ Cl ₇ ^—.Кроме того, наблюдались менее интенсивные режимы Al ₂ Cl ₇ ^—, которые также увеличивались с увеличением содержания AlCl ₃ (рис. 4 B ) (19).

Рис. 4.

Исследование состава электролита. ( A ) Рамановские спектры электролитов AlCl ₃ / мочевина = 1,0, 1,1, 1,3, 1,4, 1,5, нормированные на пик при 347 см ^-1 (AlCl ₄ ^—). ( B ) Увеличенное изображение A для выяснения низкоинтенсивных режимов Al ₂ Cl ₇ ^— (154, 310, 380, 428 см ^-1), 1.3, 1,4 = AlCl ₃ / спектры электролита мочевины опущены для ясности. ²⁷ Спектры ЯМР Al для ( C ) AlCl ₃ / мочевина = 1,3 по сравнению с AlCl ₃ / EMIC = 1,3 и ( D ) AlCl ₃ / мочевина = 1,0 по сравнению с AlCl ₃ / EMIC = 1.0. Назначения пиков, основанные на работе Coleman et al. (22).

Поскольку Al ₂ Cl ₇ ^— присутствует в нашем электролите AlCl ₃ / мочевина = 1,3, используемом для алюминиевой батареи, осаждение алюминия, вероятно, происходит двумя путями (3, 9): Реакция отрицательного электрода: 4 Al2Cl7− + 3 e− → Al + 7 AlCl4 -, [1] Реакция отрицательного электрода: 2 [AlCl2 · (мочевина) 2] ++ 3 e− → Al + AlCl4− + 4 (мочевина), [2] где осаждение через катионные разновидности, вероятно, будут доминировать (Ур. 2 ). Во время осаждения алюминия катионные частицы будут мигрировать на алюминиевый электрод, тогда как анионные частицы будут мигрировать на графитовый электрод. Кроме того, осаждение Al из катиона (согласно уравнению 2 ) генерирует свободную мочевину на поверхности алюминиевого электрода, которая, вероятно, вступит в реакцию с некоторым количеством Al ₂ Cl ₇ ^—. Уравнение 2 предполагает, что существует только четырехкоординатный катион, в котором две молекулы мочевины связаны с Al атомом кислорода в мочевине (3).Трехкоординатный катион маловероятен из-за отсутствия индуктивных заместителей у азота мочевины, которые могут позволить ему быть бидентатным, как это видно в случае производных ацетамида (21). Реакция интеркаляции графита остается такой же, как и в корпусе батареи EMIC-AlCl ₃ Al, независимо от процесса удаления алюминия на аноде: реакция положительного электрода: AlCl4− + Cx− e− → Cx + [AlCl4] -, [3] где x — количество атомов углерода на один интеркалированный анион ( x = 30 на основе емкости 75 мАч g ^-1 из данных гальваностатического разряда 50 мА g ^-1).Удельные энергии, рассчитанные с использованием формул. 1 и 2 составляли 45 Втч кг ^-1 и 76 Втч кг ^-1 соответственно. Эти значения представляют собой верхний предел удельной энергии, поскольку в расчетах не учитывается доля нейтральных частиц, которые обязательно будут сопровождать анионные и катионные частицы в этой жидкости, которая не является на 100% ионной.

Анализ относительных концентраций ионных частиц в электролите.

Мы проанализировали относительные концентрации ионов в электролите, а именно [Al ₂ Cl ₇ ^—] / [AlCl ₄ ^—] и [AlCl ₂ · (мочевина) ₂ ] ⁺ / [Al ₂ Cl ₇ ^—] с использованием отношения интенсивностей пиков комбинационного рассеяния Al ₂ Cl ₇ ^— и AlCl ₄ ^— в электролит (рис.4 А ). Отношение сечений комбинационного рассеяния анионов Al ₂ Cl ₇ ^— и AlCl ₄ ^— было определено для хлорида 1-бутил-3-метилимидазолия (BMIC) / AlCl _3. (20), и мы использовали это значение для оценки [Al ₂ Cl ₇ ^—] / [AlCl ₄ ^—] = 0,6 и [AlCl ₂ · (мочевина) ₂] ⁺ / [Al ₂ Cl ₇ ^—] = 2.6 (на основе нейтральности заряда) в электролите AlCl ₃ / мочевина = 1,3. Это также предполагает, что для AlCl ₃ / мочевина = 1,3 в осаждении алюминия будут преобладать катионные частицы, концентрация которых в 2,6 раза превышает концентрацию [Al ₂ Cl ₇ ^—]. Следовательно, верхний предел удельной энергии реальной системы, основанной только на электрохимически активных материалах, будет ближе к 76 Втч кг ^-1.

Мы провели спектроскопию ЯМР ²⁷ Al и обнаружили частицы Al (23, 24), соответствующие хлоралюминат-анионам и координированному с мочевиной катиону в электролитах (рис.4 C и D ). Фиг. 4 C и D сравнивают спектры ЯМР ²⁷ Al ILA с содержанием мочевины AlCl ₃ и AlCl ₃ -EMIC IL при соответствующих молярных соотношениях. Спектр электролита AlCl ₃ / EMIC = 1.0 показал единственный пик, соответствующий аниону AlCl ₄ ^— (δ = 101,8 м.д.) (рис. 4 D ). Однако спектр электролита AlCl ₃ / мочевина = 1,0 показал четыре резонанса: 52.7 частей на миллион ([AlCl ₃ · (мочевина) ₂]), 71,8 частей на миллион ([AlCl ₂ · (мочевина) ₂] ⁺), 88,0 частей на миллион ([AlCl ₃ · (мочевина )]) и 101,5 ppm (AlCl ₄ ^—) — расчеты, основанные на работе Coleman et al. (22). Резонанс при 52,7 м.д. был широким и низкой интенсивностью и четко показан на рис. S3. В электролите AlCl ₃ / EMIC = 1,3 система полностью ионна с AlCl ₄ ^— (δ = 101,8 ppm) и Al ₂ Cl ₇ ^— (δ = 96.7 ppm), являясь доминирующим видом при соотношении 1,3. В электролите AlCl ₃ / мочевина = 1,3 спектр демонстрирует гораздо более широкую (вероятно, из-за химического обмена (22)) характеристику, чем у AlCl ₃ / EMIC = 1,3, охватывая область, соответствующую анионному AlCl ₄ ^–, Al ₂ Cl ₇ ^– и катионные частицы [AlCl ₂ · (мочевина) ₂] ⁺, что соответствует наличию этих ионов в электролите (рис.4 С ). Деконволюция этого широкого резонанса была выполнена, чтобы попытаться количественно оценить различные виды, но из-за возникших трудностей результаты не рассматривались для обсуждения.

Рис. S3.

Алюминий (²⁷ Al) Спектр ЯМР AlCl ₃ / мочевина = 1.0. Увеличьте изображение при 52,7 ppm ([AlCl ₃ · (мочевина) ₂]), чтобы показать широкий резонанс низкой интенсивности.

SI Материалы и методы

Приготовление AlCl

₃-Мочевина ILA (1,3 = AlCl ₃ -Мочевина моль) Аккумуляторный электролит.

Два грамма мочевины (VWR, 99,9% сверхчистой, тщательно высушенной для удаления воды) и 5,77 г безводного AlCl ₃ (Fluka, ≥99%, кристаллизованный) добавляли небольшими порциями в стеклянный сцинтилляционный флакон объемом 20 мл под водой. постоянное магнитное перемешивание и термоэлектрическое охлаждение (∼5 ° C) для образования однородной жидкости. Добавляли алюминиевую фольгу (~ 1 г) и электролит нагревали до 60 ° C в вакууме в течение ~ 1 часа, после чего 3,2 г электролита удаляли в чистый сосуд и добавляли две капли EtAlCl ₂.После перемешивания в течение ~ 1 ч электролит еще раз помещали под вакуум до полного прекращения образования пузырьков.

Измерения ЯМР.

Используя спектрометр UI300 на 300 МГц, были зарегистрированы спектры ЯМР ²⁷ Al (64 сканирования, время сбора данных 0,5 с) относительно 1,1 M Al (NO ₃) ₃ в D ₂ O. Все спектры были записаны для чистых образцов без затвора, а температура была откалибрована по метанолу (± 1 ° C).

Рамановские измерения (ILA).

Чистые образцы 1,0, 1,1, 1,3, 1,4 и 1,5 = AlCl ₃ / моль мочевины (без EtAlCl ₂) помещали в прозрачный пластиковый пакет и снимали спектры (1,250–1800 см ^-1.) с использованием лазера Ar ⁺ (532 нм) с длиной волны 0,8 см ^-1.

Электрохимические измерения (включая конструкцию батареи).

Все ячейки были изготовлены в ламинированных алюминиевых футлярах для ячеек (MTI, EQ-alf-100-210). Алюминиевая фольга (Zhongzhoulvye Co., Ltd., 0.016 мм), никелевый язычок 3 мм (MTI, EQ-PLiB-NTA3), графитовый порошок (GP) (Ted Pella, 61–302 SP-1, натуральная чешуйка), углеродная лента (Ted Pella, 16073), альгинат натрия ( Sigma), связующее (альгинат натрия), углепластиковую бумагу Mitsubishi (CFP) (30 г / м ²) и фильтровальную бумагу из стекловолокна (Whatman GF / A).

Аккумуляторы.

Графитовые суспензии (95-5 = GP-Alg по массе) были приготовлены с использованием 950 мг GP, 50 мг связующего альгината натрия и 2–3 мл дистиллированной воды. После перемешивания в течение ночи ∼5 мг / см ² (∼7.5 мг всего) загружали на CFP, и электрод прокаливали при 80 ° C в вакууме в течение ночи. При изготовлении ячейки-мешка в качестве токоприемника использовалась никелированная пластина, которую затем можно было запечатать путем термосваривания. Алюминиевая фольга была достаточно тонкой, чтобы обеспечить эффективную термосварку от полимерного покрытия на ячейке пакета, а для усиления уплотнения снаружи пакета использовалась быстросохнущая эпоксидная смола. Все детали внутри пакета фиксировались углеродной лентой, которая подвергалась воздействию электролита. Частично собранную ячейку сушили в течение ночи при 80 ° C под вакуумом и переносили в перчаточный ящик, где находились два слоя разделителя из стекловолоконной фильтровальной бумаги (предварительно высушенные при 250 ° C) и 1.Вводили 5 г 1,3 = AlCl ₃ -мочевины на моль электролита.

Измерения гальваностатического заряда / разряда проводились вне перчаточного бокса.

CV.

Циклические вольтамперометрические измерения были выполнены на потенциостате / гальваностате модели CHI 760D (CH Instruments). Графитовые электроды были приготовлены на CFP с использованием графитовой суспензии, которая была разбавлена примерно в 1000 раз таким образом, что осаждались количества суспензии в микрограммах (невозможно было точно взвесить). Алюминиевые электроды перед использованием промывали ацетоном и осторожно протирали кимвипом.Конфигурации мешочных ячеек использовались с тремя электродами, а один слой стекловолоконной бумаги использовался в качестве разделителя. EtAlCl ₂ сочли ненужным для измерений CV.

Реакции растворения / осаждения алюминия анализировали с использованием трех алюминиевых электродов (рабочий ∼20 мм ², счетчик ∼3 см ², эталонный ∼1 см ²). Интеркаляцию / деинтеркаляцию анионов из графита анализировали в идентичной конфигурации, за исключением того, что на рабочем электроде из углепластика (~ 3 см ²) использовался ГП с микрограммовой нагрузкой.

Рамановские измерения на месте.

Рамановские ячейки in situ были сконструированы в мешочной ячейке с кварцевым окном для получения оптического доступа. Гальваностатический заряд / разряд выполнялся в течение ∼80 циклов при 100 мА g ^-1, чтобы обеспечить нормальное поведение батареи, затем при 50 мА g ^-1 (∼0,66 C), в то время как спектры записывались (время сбора данных 2 с, пять сканирований) на каждое изменение на 0,01 В. Выбранные спектры были выбраны для рис. 3.

Заключение

Высокоэффективная батарея, которая стабильна в течение ~ 180 циклов и при различных скоростях заряда-разряда с использованием анода из Al, катода из графитового порошка и дешевого AlCl ₃ / электролит, аналог ионной жидкости мочевины, был успешно создан.Интеркаляция / деинтеркаляция графита во время зарядки / разрядки была подтверждена in situ рамановскими экспериментами, и наблюдалась стадия 2 GIC. Обратимость процесса была подтверждена восстановлением полосы G при 1584 см ^-1 без наблюдаемого увеличения интенсивности D-полосы. Рамановская спектроскопия и ЯМР ²⁷ Al электролита показали присутствие AlCl ₄ ^—, [AlCl ₂ · (мочевина) _n] ⁺ и Al ₂ Cl ₇ ^— ионных частиц в электролите.

Будущие перспективы алюминиевых аккумуляторов на основе электролита AlCl ₃ / мочевина многообещающие и заслуживают дальнейшего изучения. Высокая кулоновская эффективность батареи предполагает длительную цикличность, но это (в идеале тысячи циклов) необходимо продемонстрировать. Изобилие земли и низкая стоимость компонентов этой батареи делают ее очень привлекательным вариантом для использования в больших масштабах, а ее относительно низкая удельная энергия (по сравнению с LIB) приемлема для немобильных накопителей энергии.Емкость этой батареи заметно менее впечатляющая, чем у аккумуляторной системы на основе EMIC, из-за более высокой вязкости и более низкой проводимости / ионности электролита, но должна иметь место для дальнейшего улучшения. Несмотря на то, что эта работа представляет собой удовлетворительный шаг вперед, исследование многочисленных комбинаций электролитов и электродных материалов остается широко открытым для дальнейшего развития алюминиевых батарей для достижения сверхвысокого соотношения удельная энергия / стоимость.

Благодарности

H.Д. благодарит за поддержку Министерство энергетики США DOE DE-SC0016165. Б.-Дж.Х. благодарит за поддержку Глобального плана сетевых талантов 3.0 (NTUST 104DI005) Министерства образования Тайваня. М.-К.Л. благодарит за поддержку проекта ученых Тайшань для молодых ученых провинции Шаньдун, Китай.

Сноски

Вклад авторов: M.A. and H.D. спланированное исследование; M.A., C.-J.P., Y.R., C.Y. и M.-C.L. проведенное исследование; M.A. предоставил новые реагенты / аналитические инструменты; М.A., B.-J.H. и H.D. проанализированные данные; и M.A. и H.D. написал газету.
Рецензенты: G.Z.C., Ноттингемский университет; и X.L., Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1619795114/-/DCSupplemental.

Собирается ли алюминий произвести революцию в хранении энергии? Или его свойства просто соблазняют нас?

В октябре прошлого года крупная компания по производству аккумуляторов обратилась ко мне с просьбой о выполнении проекта, связанного с батареями на основе алюминия.Они были знакомы с нашей работой по химии щелочного Zn-MnO ₂ и литий-ионных аккумуляторов и думали, что некоторые из подходов, которые мы принимали для повышения плотности энергии в этих системах, могут быть применены к Al, первичному (неперезаряжаемому) или вторичный (аккумуляторный). Будучи хорошими учеными и инженерами, мы с моими учениками (Эхсан Фаег, Бенджамин Нг и Диллон Хейман) начали работать с соответствующей литературой с мыслями о том, чтобы найти для нас подходящую нишу, чтобы начать разработку новых концепций, связанных с Al.Хотя к нам приходили новые идеи, мы никогда не пытались заставить компанию их финансировать. Фактически, когда я посетил эту компанию пару месяцев спустя, я провел 2-часовой семинар (плюс вопросы и ответы), на котором аргументировалось, почему им вообще не следует инвестировать в Al. После дополнительной работы — постоянного сотрудничества с Эхсаном, Беном и Диллоном в течение следующих нескольких месяцев над анализом и написанием — эта презентация стала нашей статьей в Nature Energy [1]. Я чувствовал, что мы обязаны связаться с сообществом и рассказать всем, что мы нашли.

Я всегда гордился тем, что получил звание «Инженер». В некоторых кругах инженерия превратилась в «четырехбуквенное слово», если вы понимаете, о чем я. Я выбрал инженерное дело, потому что мне нравится создавать реальные вещи, которые работают. Вот почему многие из наших лучших статей так ориентированы на приложения. Вот почему я люблю работать с индустрией — как над проектами, так и над консалтингом. Вот почему мне всегда очень любопытно узнать о финале игры с любой из технологий, над которыми мы работаем. Что мы пытаемся сделать? Что вообще возможно? Не только теоретически, но и практически.

Одна из вещей, которая была мне ясна, когда мы копались в литературе по Al и недавно финансируемых проектах, заключалась в том, что почти все (исследователи, финансовые агентства и т. Д.) Были опьянены обещаниями сверхвысокой емкости (2981 мАч / г). ) и плотности энергии (4140 Вт · ч / кг) для металлического Al. Это не ново. Ал был исследован как материал электрода батареи буквально 170 лет. Краткое изложение этой разработки показано на рисунке 1. Однако ни одна батарея не подошла даже близко к указанным выше показателям емкости и плотности энергии в лабораторной ячейке, не говоря уже о практической.И путь вперед довольно неясен.

В водных батареях Al либо быстро корродирует, либо катастрофически пассивируется. В неводных элементах, например, с ионно-жидкими электролитами, используемыми в алюминиево-ионных батареях (AIB), комплексы Al в электролите и общая реакция не дают 3 электрона на атом Al, что предполагается в больших числах выше, но фактически получает только 3 электрона на каждые 8 атомов алюминия. Большая часть дополнительного Al не является твердым веществом, а растворяется в электролите, что означает гораздо больший вес и объем, чем «теоретический».Кроме того, в этих AIB обычно используются графитовые катоды, которым требуется много атомов C на Al, что увеличивает массу. Комбинация массы электролита и массы катода (в дополнение к другим практическим вещам, таким как упаковка и т. Д.) Значительно снижает достижимую плотность энергии до значений, близких к 50 Втч / кг. И истинный предел, если учесть все практические компоненты, составляет всего около 80 Втч / кг. Хотя эти значения могут быть конкурентоспособными со свинцово-кислотными аккумуляторами, они вообще не могут конкурировать с литий-ионными аккумуляторами.И первичные химические соединения, которые существуют на основе алюминиевых воздушных батарей (AAB), также смогли достичь практической плотности энергии значительно ниже 100 Втч / кг, что намного ниже щелочных и LiFeS ₂ первичных компонентов, которые мы уже можем купить в аптеке. Еще один аспект, в котором батареи на основе алюминия вышли из строя, — это срок их службы. Современные химические продукты имеют очень низкую долговременную стабильность при хранении и хранении.

Я надеюсь, что однажды кто-нибудь заставит меня съесть эти слова, но с того места, где я стою, батареи на основе алюминия — это просто мечта.Их свойства весьма заманчивы, но это только заставляет нас изо всех сил стараться не отпускать их. Поэтому в ближайшее время вы не увидите, как моя группа работает над ними. Мне трудно представить, как какой-либо из существующих подходов перейти из нашей лаборатории в ваш дом. Для меня, чтобы ошибаться, и это уже случалось раньше, для тех, кто будет настаивать в этой области, необходимо полностью переосмыслить химию, и, надеюсь, наша статья также побуждает их критически относиться к клетке в целом, а не только к привлекательности. одной из реакций.

Рис. 1. История развития алюминиевых батарей: (a) ссылка [2-3] (b) ссылка [4] (c) ссылка [5] (d) ссылка [6] (e) ссылка [7] (f ) ссылка [8] (g) ссылка [9] (h) ссылка [10] (i) ссылка [11] (j) ссылка [12] (k) ссылка [13]. Кредит: Ehsan Faegh

Список литературы

1. Faegh, E; Ng, B .; Хейман Д., Мастейн В.Е. Практическая оценка эффективности технологий алюминиевых батарей. Nature Energy, DOI: 10.1038 / s41560-020-00728-y.
2. Ричардс, Дж. У. Алюминий: его история, возникновение, свойства, металлургия и применение, включая его сплавы.HC Baird & Company: 1890.
3. Бенджамин, П., Вольтаическая ячейка: ее конструкция и ее емкость. Wiley: 1893.
4. Heise, G.W .; Шумахер, Э. А .; Кахун, Н., Сверхмощная хлор-деполяризованная клетка. Журнал Электрохимического общества, 1948, 94 (3), 99-105
5. Сарджент, Д. Э., Вольтовская ячейка. Google Patents: 1951
6. Заромб С. Использование и поведение алюминиевых анодов в щелочных первичных батареях. Журнал Электрохимического общества 1962, 109 (12), 1125-1130.
7. Gifford, P .; Палмизано Дж. Перезаряжаемый элемент алюминий / хлор, в котором используется электролит из расплавленной соли при комнатной температуре. Журнал Электрохимического Общества 1988, 135 (3), 650-654
8. Jayaprakash, N .; Das, S .; Арчер Л. Перезаряжаемый алюминиево-ионный аккумулятор. Chemical Communications 2011, 47 (47), 12610-12612
9. Lin, M.-C .; Гонг, М .; Лу, Б .; Wu, Y .; Wang, D.-Y .; Guan, M .; Angell, M .; Chen, C .; Yang, J .; Хван Б.-Дж., Сверхбыстрая перезаряжаемая алюминий-ионная батарея.Nature 2015, 520 (7547), 324
10. Song, Y .; Jiao, S .; Tu, J .; Wang, J .; Liu, Y .; Jiao, H .; Мао, X .; Guo, Z .; Фрай, Д. Дж., Долговечный перезаряжаемый ионно-алюминиевый аккумулятор на основе расплавленных солей. Journal of Materials Chemistry A 2017, 5 (3), 1282-1291
11. Пино, М .; Chacón, J .; Fatás, E .; Окон, П., Характеристики коммерческих алюминиевых сплавов в качестве анодов в алюминиево-воздушных батареях с гелевым электролитом. Journal of Power Sources 2015, 299, 195-201
12. Гельман, Д .; Шварцев Б .; Валлуотер, И.; Kozokaro, S .; Фидельский, В .; Sagy, A .; Oz, A .; Балтянский, С .; Цур, Ю .; Эйн-Эли, Ю., Граница раздела алюминий-ионная жидкость, поддерживающая прочный алюмо-воздушный аккумулятор. Journal of Power Sources 2017, 364, 110-120
13. Wang, S .; Jiao, S .; Tian, D .; Chen, H. S .; Jiao, H .; Tu, J .; Liu, Y .; Фанг, Д. Н., Новая сверхбыстрая многоионная аккумуляторная батарея. Дополнительные материалы 2017, 29 (16), 1606349

Последние разработки для алюминиево-воздушных батарей

Ассат, Г., Тараскон, Дж. М .: Фундаментальное понимание и практические проблемы анионной окислительно-восстановительной активности в литий-ионных батареях.Nat. Энергетика 3 , 373–386 (2018)

CAS Статья Google ученый

Эриксон, Э.М., Шиппер, Ф., Пенки, Т.Р., и др .: Обзор последних достижений и нерешенных проблем для катодов литий-ионных батарей II. Богатые литием, x Li ₂ MnO ₃ · (1 — x ) LiNi _a Co _b Mn _c O ₂. J. Electrochem.Soc. 164 , A6220 – A6228 (2017)

Артикул CAS Google ученый

Нитта, Н., Ву, Ф., Ли, Дж. Т. и др .: Материалы литий-ионных аккумуляторов: настоящее и будущее. Матер. Сегодня 18 , 252–264 (2015)

CAS Статья Google ученый

Ли, М., Лу, Дж., Чен, З. и др .: 30 лет литий-ионных батарей. Adv. Матер. 30 , 1800561–1800584 (2018)

Артикул CAS Google ученый

Нури, А., Эль-Кади, М.Ф., Рахманифар, М.С. и др .: К установлению стандартных показателей производительности для батарей, суперконденсаторов и т. Д. Chem. Soc. Ред. 48 , 1272–1341 (2019)

CAS PubMed Статья Google ученый

Li, Y., Lu, J .: Металло-воздушные батареи: станут ли они в будущем предпочтительным электрохимическим накопителем энергии? ACS Energy Lett. 26 , 1370–1377 (2017)

Статья CAS Google ученый

Cheng, F., Chen, J .: Металло-воздушные батареи: от электрохимии восстановления кислорода до катодных катализаторов. Chem. Soc. Ред. 41 , 2172–2192 (2012)

CAS PubMed Статья Google ученый

Юнг, К.Н., Ким, Дж., Ямаути, Ю., и др .: Перезаряжаемые литий-воздушные батареи: перспектива развития кислородных электродов. J. Mater. Chem. A 4 , 14050–14068 (2016)

CAS Статья Google ученый

Пэн, Г .: Перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи: многообещающий путь к экологически чистой энергии. J. Mater. Chem. A5 , 7635–7650 (2017)

Google ученый

10.

Чжан Т., Чен Дж .: Магниево-воздушные батареи: от принципа к применению. Матер. Horiz. 1 , 196–206 (2014)

Статья Google ученый

11.

Парк И.Дж., Сеок Р.С., Ким Дж.Г .: Алюминиевый анод для алюминиево-воздушной батареи — часть II: влияние дополнительно на электрохимические характеристики сплава Al – Zn в щелочном растворе.J. Источники энергии 357 , 47–55 (2017)

CAS Статья Google ученый

12.

Зегао, С .: Характеристики алюминиево-воздушных батарей на основе электродов из сплавов Al – Ga, Al – In и Al – Sn. J. Electrochem. Soc. 162 , A2116 – A2122 (2015)

Артикул CAS Google ученый

13.

Мори, Р.: Перезаряжаемый алюминиево-воздушный аккумулятор с использованием различных материалов с воздушным катодом и подавлением образования побочных продуктов как на аноде, так и на воздушном катоде.ECS Trans. 80 , 377–393 (2017)

CAS Статья Google ученый

14.

Ксанари, К., Финсгар, М .: Органические ингибиторы коррозии алюминия и его сплавов в хлоридных и щелочных растворах: обзор. Араб. J. Chem. 12 , 4646–4663 (2016)

Статья CAS Google ученый

15.

Заромб, С .: Использование и поведение алюминиевых анодов в щелочных первичных батареях.J. Electrochem. Soc. 109 , 1125–1130 (1962)

CAS Статья Google ученый

16.

Боксти, Л., Треветан, Д., Заромб, С .: Контроль коррозии алюминия в щелочных растворах. J. Electrochem. Soc. 110 , 267–271 (1963)

CAS Статья Google ученый

17.

Пино, М., Херранц, Д., Чакон, Дж. И др .: Промышленные алюминиевые сплавы, обработанные углеродом, в качестве анодов для алюминиево-воздушных батарей в хлоридно-натриевом электролите.J. Power Sources 326 , 296–302 (2016)

CAS Статья Google ученый

18.

Бернар, Дж., Шатене, М., Далар, Ф .: Понимание поведения алюминия в водном щелочном растворе с использованием комбинированных методов: часть I. Исследование вращающегося кольца-диска. Электрохим. Acta 52 , 86–93 (2006)

CAS Статья Google ученый

19.

Чо, Ю.Дж., Парк И. Дж., Ли, Х. Дж. И др .: Алюминиевый анод для алюминиево-воздушной батареи — часть I: влияние чистоты алюминия. J. Источники энергии 277 , 370–378 (2015)

CAS Статья Google ученый

20.

Школьников Е.И., Жук А.З., Власкин М.С. Алюминий как энергоноситель: технико-экономическое обоснование и обзор современных технологий. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 15 , 4611–4623 (2011)

CAS Статья Google ученый

21.

Лю, Ю., Сан, К., Ли, В. и др.: Всесторонний обзор последних достижений в области алюминиево-воздушных батарей. Зеленая энергия окружающей среды. 2 , 246–277 (2017)

Статья Google ученый

22.

Рю, Дж., Джанг, Х., Парк, Дж., И др .: Опосредованная семенами реконструкция нанопластин манганата серебра в атомном масштабе для восстановления кислорода в высокоэнергетических батареях с алюминиево-воздушным потоком. Nat. Commun. 9 , 3715–3724 (2018)

PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

23.

Абедин С.З.Е., Эндрес Ф .: Электрохимическое поведение сплавов Al, Al – In и Al – Ga – In в хлоридных растворах, содержащих ионы цинка. J. Appl. Электрохим. 34 , 1071–1080 (2004)

Артикул Google ученый

24.

Иган Д.Р., Леон П.Д., Вуд Р.Дж.К. и др.: Разработки электродных материалов и электролитов для алюминиево-воздушных батарей. J. Power Sources 236 , 293–310 (2013)

CAS Статья Google ученый

25.

Li, L., Manthiram, A .: Высоковольтные кислотные Zn – воздушные батареи с длительным сроком службы. Adv. Energy Mater. 6 , 1502054 (2016)

Артикул CAS Google ученый

26.

Shayeb, H.A.E., Wahab, F.M.A.E., Abedin, S.Z.E .: Электрохимическое поведение сплавов Al, Al – Sn, Al – Zn и Al – Zn – Sn в хлоридных растворах, содержащих ионы индия. J. Appl. Электрохим. 29 , 473–480 (1999)

Артикул Google ученый

27.

Тан, Ю., Лу, Л., Роески, Х.В., и др .: Влияние цинка на алюминиевый анод алюминиево-воздушной батареи. J. Power Sources 138 , 313–318 (2004)

CAS Статья Google ученый

28.

Лю, З., Эль-Абедин, С.З., Эндрес, Ф .: Электрохимическое и спектроскопическое исследование координации Zn (II) и электроосаждения Zn в трех ионных жидкостях с трифторметилсульфонат-анионом, различными ионами имидазолия и их смесями с воды.Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 15945–15952 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

29.

Ван, X.Y., Ван, Дж. М., Ван, Q.L., и др .: Влияние полиэтиленгликоля (ПЭГ) в качестве добавки к электролиту на коррозионное поведение и электрохимические характеристики чистого алюминия в щелочном растворе цинката. Матер. Коррос. 62 , 1149–1152 (2011)

CAS Статья Google ученый

30.

Лю, Дж., Ван, Д., Чжан, Д., и др .: Синергетические эффекты карбоксиметилцеллюлозы и ZnO в качестве добавок щелочного электролита для алюминиевых анодов с точки зрения использования алюминиево-воздушных батарей. J. Источники энергии 335 , 1–11 (2016)

CAS Статья Google ученый

31.

Янг, С., Никл, К.: Проектирование и анализ системы аккумуляторных батарей алюминий / воздух для электромобилей. J. Power Sources 112 , 162–173 (2002)

CAS Статья Google ученый

32.

Эль-Хаддад, М.Н., Фуда, А.С.: Электроаналитические, квантовые и поверхностные исследования производных имидазола в качестве ингибиторов коррозии алюминия в кислых средах. J. Mol. Liq. 209 , 480–486 (2015)

CAS Статья Google ученый

33.

Ван Д., Чжан Д., Ли К. и др.: Характеристики анода из сплава AA5052 в щелочном этиленгликолевом электролите с добавками дикарбоновых кислот для алюминиево-воздушных батарей.J. Источники энергии 297 , 464–471 (2015)

CAS Статья Google ученый

34.

Мадрам А.Р., Шокри Ф., Совизи М.Р. и др .: Ароматические карбоновые кислоты как ингибиторы коррозии алюминия в щелочном растворе. Порт. Электрохим. Acta 34 , 395–405 (2016)

CAS Статья Google ученый

35.

Ван, Д., Ли, Х., Лю, Дж.и др.: Оценка анода из сплава AA5052 в щелочном электролите с органическими редкоземельными комплексными добавками для алюминиево-воздушных батарей. J. Power Sources 293 , 484–491 (2015)

CAS Статья Google ученый

36.

Ван, Дж., Ван, Дж., Шао, Х. и др .: Коррозия и электрохимическое поведение чистого алюминия в щелочных растворах метанола. J. Appl. Электрохим. 37 , 753–758 (2007)

CAS Статья Google ученый

37.

Кан, Q.X., Ван, Ю., Чжан, X.Y .: Экспериментальное и теоретическое исследование оксида кальция и L-аспарагиновой кислоты как эффективного гибридного ингибитора для алюминиево-воздушных батарей. J. Alloys Compd. 774 , 1069–1080 (2019)

CAS Статья Google ученый

38.

Хопкинс, Б.Дж., Хорн, Ю.С., Харт, Д.П .: Подавление коррозии в первичных алюминиево-воздушных батареях за счет вытеснения масла. Наука 362 , 658–661 (2018)

CAS PubMed Статья Google ученый

39.

Мохтар, М., Зайнал, М., Майлан, Э.Х. и др .: Последние разработки материалов для алюминиево-воздушных батарей: обзор. J. Ind. Eng. Chem. 32 , 1–20 (2015)

CAS Статья Google ученый

40.

Чжан, З., Цзо, К., Лю, З. и др .: Полностью твердотельные алюминиево-воздушные батареи с полимерным щелочно-гелевым электролитом. J. Power Sources 251 , 470–0475 (2014)

CAS Статья Google ученый

41.

Тан, М.Дж., Ли, Б., Чи, П. и др.: Автономный полимерный гелевый электролит на основе акриламида для гибких металл-воздушных батарей. J. Power Sources 400 , 566–571 (2018)

CAS Статья Google ученый

42.

Ма, Й., Сумбоджа, А., Занг, В. и др.: Гибкая и пригодная для носки твердотельная алюмо-воздушная батарея на основе карбида железа, инкапсулированного в пористые углеродные нановолокна, полученные методом электропрядения. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 11 , 1988–1995 (2019)

CAS PubMed Статья Google ученый

43.

Ди Пальма, Т.М., Мильярдини, Ф., Капуто, Д. и др .: Щелочные гидрогели на основе ксантана и κ-каррагинана в качестве электролитов для алюминиево-воздушных батарей. Углеводы. Polym. 157 , 122–127 (2017)

PubMed Статья CAS Google ученый

44.

Xu, Y., Zhao, Y., Ren, J., et al .: Полностью твердотельный алюминиево-воздушный аккумулятор в форме волокна с гибкостью, растяжимостью и высокими электрохимическими характеристиками. Энгью. Chem.Int. Эд. 55 , 7979–7982 (2016)

CAS Статья Google ученый

45.

Мори, Р .: Полностью твердотельный перезаряжаемый алюминиево-воздушный аккумулятор с электролитом на основе глубокого эвтектического растворителя и подавлением образования побочных продуктов. RSC Adv. 9 , 22220–22226 (2019)

CAS Статья Google ученый

46.

Ma, J., Wen, J., Gao, J., et al.: Характеристики Al – 0.5Mg – 0.02Ga – 0.1Sn – 0.5Mn в качестве анода для алюминиево-воздушной батареи в растворах NaCl. J. Power Sources 253 , 419–423 (2014)

CAS Статья Google ученый

47.

Ма, Дж., Вен, Дж., Гао, Дж. И др .: Характеристики Al – 1Mg – 1Zn – 0,1Ga – 0,1Sn в качестве анода для алюминиево-воздушной батареи. Электрохим. Acta 129 , 69–75 (2014)

CAS Статья Google ученый

48.

Пино М., Куадрадо К., Чакон Дж. И др.: Электрохимические характеристики промышленных электродов из алюминиевого сплава для алюминиево-воздушных батарей. J. Appl. Электрохим. 44 , 1371–1380 (2014)

CAS Статья Google ученый

49.

Мутлу, Р.Н., Язычи, Б.: Алюминиевый анод с медным напылением для алюминиево-воздушной батареи. J. Solid State Electrochem. 23 , 529–541 (2019)

CAS Статья Google ученый

50.

Доче, М.Л., Рамо, Дж. Дж., Дюран, Р. и др.: Электрохимическое поведение алюминия в концентрированных растворах NaOH. Коррос. Sci. 41 , 805–826 (1999)

CAS Статья Google ученый

51.

Фан, Л., Лу, Х .: Влияние размера зерна на алюминиевые аноды для алюминиево-воздушных батарей в щелочных электролитах. J. Power Sources 284 , 409–415 (2015)

CAS Статья Google ученый

52.

Фан, Л., Лу, Х., Ленг, Дж .: Характеристики тонкоструктурированных алюминиевых анодов в нейтральных и щелочных электролитах для алюминиево-воздушных батарей. Электрохим. Acta 165 , 22–28 (2015)

CAS Статья Google ученый

53.

Фан, Л., Лу, Х., Ленг, Дж. И др.: Влияние ориентации кристаллов на алюминиевые аноды алюминиево-воздушных батарей в щелочных электролитах. J. Источники энергии 299 , 66–69 (2015)

CAS Статья Google ученый

54.

Shayeb, H.A.E., Wahab, F.M.A.E., Abedin, S.Z.E .: Электрохимическое поведение сплавов Al, Al – Sn, Al – Zn и Al – Zn – Sn в хлоридных растворах, содержащих ионы олова. Коррос. Sci. 43 , 655–669 (2001)

Артикул Google ученый

55.

Саидман, С.Б., Бессон, Дж.Б .: Активация алюминия ионами индия в хлоридных растворах. Электрохим. Acta 42 , 413–420 (1997)

CAS Статья Google ученый

56.

Wilhelmsen, W., Arnesen, T., Hasvold, Ø. И др .: Электрохимическое поведение сплавов Al – In в щелочных электролитах. Электрохим. Acta 36 , 79–85 (1991)

CAS Статья Google ученый

57.

Смолжко, И., Гудич, С., Кузманич, Н. и др.: Электрохимические свойства алюминиевых анодов для алюминиево-воздушных батарей с водным хлоридно-натриевым электролитом. J. Appl. Электрохим. 42 , 969–977 (2012)

CAS Статья Google ученый

58.

Jingling, M., Jiuba, W., Hongxi, Z., и др .: Электрохимические характеристики сплава Al – 0.5Mg – 0.1Sn – 0.02In в различных растворах для алюминиево-воздушной батареи. J. Power Sources 293 , 592–598 (2015)

CAS Статья Google ученый

59.

Ма, Дж., Вен, Дж., Рен, Ф. и др .: Электрохимические характеристики сплавов на основе Al-Mg-Sn в качестве анода для алюминиево-воздушной батареи. J. Electrochem. Soc. 163 , A1759 – A1764 (2016)

CAS Статья Google ученый

60.

Пино, М., Чакен, Дж., Фатас, Э. и др.: Характеристики коммерческих алюминиевых сплавов в качестве анодов в алюминиево-воздушных батареях с гелевым электролитом. J. Источники энергии 299 , 195–201 (2015)

CAS Статья Google ученый

61.

Сан, З., Лу, Х .: Характеристики Al-0.5In в качестве анода для алюминиево-воздушной батареи в ингибированных щелочных растворах. J. Electrochem. Soc. 162 , A1617 – A1623 (2015)

CAS Статья Google ученый

62.

Мори, Р .: Новая структурированная вторичная батарея из алюминия и воздуха с керамическим ионно-алюминиевым проводником. RSC Adv. 3 , 11547–11551 (2013)

CAS Статья Google ученый

63.

Мори, Р .: Новая алюминиево-воздушная вторичная батарея с долговременной стабильностью. RSC Adv. 4 , 1982–1987 (2014)

CAS Статья Google ученый

64.

Мори, Р .: Новая алюминий-воздушная аккумуляторная батарея с Al ₂ O ₃ в качестве буфера для подавления накопления побочных продуктов непосредственно на алюминиевом аноде и воздушном катоде. RSC Adv. 4 , 30346–30351 (2014)

CAS Статья Google ученый

65.

Мори, Р .: Добавление керамических барьеров к алюминиево-воздушным батареям для подавления образования побочных продуктов на электродах. J. Electrochem. Soc. 162 , A288 – A294 (2015)

CAS Статья Google ученый

66.

Мори, Р.: Восстановление емкости алюминиево-воздушной батареи путем доливки соленой воды с изменением структуры ячеек. J. Appl. Электрохим. 45 , 821–829 (2015)

CAS Статья Google ученый

67.

Mori, R .: Полуперезаряжаемый алюминиево-воздушный аккумулятор с внутренним слоем TiO ₂ с простой соленой водой в качестве электролита. J. Electron. Матер. 45 , 3375–3382 (2016)

CAS Статья Google ученый

68.

Ли Ю., Дай Х .: Последние достижения в области цинково-воздушных батарей. Chem. Soc. Ред. 43 , 5257–5275 (2014)

CAS PubMed Статья Google ученый

69.

Гу, П., Чжэн, М., Чжао, К. и др.: Перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи: многообещающий путь к экологически чистой энергии. J. Mater. Chem. A 5 , 7651–7666 (2017)

CAS Статья Google ученый

70.

Ван К., Пей П., Ван Ю. и др.: Усовершенствованная перезаряжаемая воздушно-цинковая батарея с оптимизацией параметров. Прил. Энергетика 225 , 848–856 (2018)

CAS Статья Google ученый

71.

Куан, О., Хван, Х.Дж., Джи, Й. и др .: Прозрачные гибкие вторичные цинково-воздушные батареи с управляемыми пустотными ионными сепараторами. Sci. Отчет 9 , 3175–3183 (2019)

Статья CAS Google ученый

72.

Ли, К.С., Сан, Ю.С., Геберт, Ф. и др.: Текущий прогресс в области перезаряжаемых магниево-воздушных батарей. Adv. Energy Mater. 7 , 1700869–1700879 (2017)

Артикул CAS Google ученый

73.

Li, P.C., Chi, C.H., Lee, T.H., et al .: Синтез и характеристика воздушных катодов сажи / оксида марганца для цинково-воздушных батарей. J. Power Sources 269 , 88–97 (2014)

CAS Статья Google ученый

74.

Несториди, М., Плетчер, Д., Ван, С. и др .: Исследование алюминиевых анодов для алюминиево-воздушных аккумуляторов с высокой плотностью мощности с солевыми электролитами. J. Power Sources 178 , 445–455 (2008)

CAS Статья Google ученый

75.

Пу, Т., Напольский, Ф.С., Динцер, Д. и др .: Двойная роль углерода в каталитических слоях перовскит / углеродных композитов для реакции электрокаталитического восстановления кислорода. Катал.Сегодня 189 , 83–92 (2012)

CAS Статья Google ученый

76.

Ву, Г., Зеленай, П .: Наноструктурированные катализаторы на основе неблагородных металлов для реакции восстановления кислорода. В соотв. Chem. Res. 46 , 1878–1889 (2013)

CAS PubMed Статья Google ученый

77.

Спенделов, Дж. С., Вецковски, А .: Электрокатализ восстановления кислорода и окисления малых спиртов в щелочной среде.Phys. Chem. Chem. Phys. 9 , 2654–2675 (2007)

CAS PubMed Статья Google ученый

78.

Yejian, X., He, M., Shanshan, S., et al .: La _{1− x} Ag _x MnO ₃ Электрокатализатор с высокой каталитической активностью по отношению к кислороду реакция восстановления в алюминиевых воздушных батареях. RSC Adv. 7 , 5214–5221 (2017)

Артикул Google ученый

79.

Леонард Н., Наллатамби В., Бартон С.К .: Углеродные подложки для катализаторов восстановления кислорода из неблагородных металлов. J. Electrochem. Soc. 160 , F788 – F792 (2013)

CAS Статья Google ученый

80.

Ван, З.Л., Сюй, Д., Сюа, Дж. Дж. И др.: Кислородные электрокатализаторы в металл-воздушных батареях: от водных до неводных электролитов. Chem. Soc. Ред. 43 , 7746–7786 (2014)

CAS PubMed Статья Google ученый

81.

Антолини, Э .: Палладий в катализе топливных элементов. Energy Environ. Sci. 2 , 915–931 (2009)

CAS Статья Google ученый

82.

Jeong, Y.S .: Исследование каталитической активности наночастиц благородных металлов на восстановленном оксиде графена для реакций выделения кислорода в литий-воздушных батареях. Nano Lett. 15 , 4261–4268 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

83.

Донг, К., Ван, Д.: Катализаторы в металл-воздушных батареях. MRS Comm. 8 , 372–386 (2018)

CAS Статья Google ученый

84.

Маркович, Н.М., Гастайгер, Х.А., Росс, П.Н.: Восстановление кислорода на монокристаллических поверхностях платины с низким показателем преломления в щелочном растворе: исследования Pt (hkl) вращающегося кольцевого диска. J. Phys. Chem. 100 , 6715–6721 (1996)

Артикул Google ученый

85.

Нгуен, В.Л., Отаки, М., Нго, В.Н. и др .: Структура и морфология наночастиц платины с критическими новыми проблемами граней с низким и высоким коэффициентом преломления. Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol. 3 , 025005–025008 (2012)

Артикул CAS Google ученый

86.

Шао, М., Чанг, Q., Доделет, Дж. П. и др .: Последние достижения в области электрокатализаторов для реакции восстановления кислорода. Chem. Ред. 116 , 3594–3657 (2016)

CAS PubMed Статья Google ученый

87.

Ван, Дж. Х., Инада, Х., Ву, Л. и др .: Восстановление кислорода на четко определенных нанокатализаторах ядро-оболочка: размер частиц, грань и толщина оболочки Pt. Варенье. Chem. Soc. 131 , 17298–17302 (2009)

CAS PubMed Статья Google ученый

88.

Читтури В.Р., Ара М., Фаваз В. и др.: Повышенные характеристики литий-кислородных батарей с катодами из однослойных углеродных нанотрубок, легированных Pt субнанокластером.ACS Catal. 6 , 7088–7097 (2016)

CAS Статья Google ученый

89.

Небурчилов, Л., Ван, Х., Мартин, Дж. Дж. И др .: Обзор воздушных катодов для цинково-воздушных топливных элементов. J. Источники энергии 195 , 1271–1291 (2010)

CAS Статья Google ученый

90.

Рахман, М.А., Ван, X., Венц, Ч .: Металло-воздушные батареи с высокой плотностью энергии: обзор.J. Electrochem. Soc. 160 , A1759 – A1771 (2013)

CAS Статья Google ученый

91.

Ван, К., Даймон, Х., Онодера, Т. и др .: Общий подход к синтезу наночастиц платины с регулируемым размером и формой и их каталитическому восстановлению кислорода. Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 47 , 3588–3591 (2008)

CAS PubMed Статья Google ученый

92.

Инь, Дж., Фанг, Б., Луо, Дж. И др.: Наноразмерное легирующее влияние наночастиц золото-платина в качестве катодных катализаторов на производительность перезаряжаемой литий-кислородной батареи. Нанотехнологии 23 , F305404 (2012)

Статья CAS Google ученый

93.

Terashima, C., Iwai, Y., Cho, S.P., и др .: Процессы плазменного распыления раствора для синтеза катализаторов PtAu / C для литий-воздушных аккумуляторов. Int. J. Electrochem.Sci. 8 , 5407–5420 (2013)

CAS Google ученый

94.

Moseley, PT, Park, JK, Kim, HS, et al .: исследование наночастиц сплава Pt _x Co _y в качестве катодных катализаторов для литий-воздушных батарей с улучшенными каталитическими характеристиками. деятельность. J. Источники энергии 244 , 488–493 (2013)

Статья CAS Google ученый

95.

Zhang, Y., Wu, X., Fu, Y., и др .: Pt-Zn катализатор на углеродном аэрогеле и его каталитические характеристики восстановления кислорода в магниево-воздушных батареях. J. Mater. Res. 29 , 2863–2870 (2014)

CAS Статья Google ученый

96.

Чен, В., Чен, С .: Наночастицы иридий-платинового сплава: электрокаталитическая активность в зависимости от состава для окисления муравьиной кислоты. J. Mater. Chem. 21 , 9169–9178 (2011)

CAS Статья Google ученый

97.

Ся Й., Сюн Й., Лим Б. и др .: Синтез металлических нанокристаллов с контролируемой формой: простая химия встречается со сложной физикой? Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 48 , 60–103 (2009)

CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

98.

Ву, Дж., Гросс, А., Ян, Х .: Нанокристаллы платинового сплава с контролируемой формой и составом с использованием монооксида углерода в качестве восстановителя. Nano Lett. 11 , 798–802 (2011)

CAS PubMed Статья Google ученый

99.

Бэ, С.Дж., Сунг, Дж.Й., Юнтэк, Л. и др.: Простое получение полых наночастиц PtNi на углеродной основе с высокими электрохимическими характеристиками. J. Mater. Chem. 22 , 8820–8825 (2012)

CAS Статья Google ученый

100.

Hwang, S.J., Yoo, S.J., Shin, J., et al .: Поддерживаемые электрокатализаторы core @ shell для топливных элементов: близкое знакомство с реальностью. Sci. Отчет 3 , 1309 (2013)

PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

101.

Мазумдер В., Чи М., Мор К.Л. и др.: Наночастицы Pd / FePt ядра / оболочки как активный и прочный катализатор реакции восстановления кислорода. Варенье. Chem. Soc. 132 , 7848–7849 (2010)

CAS PubMed Статья Google ученый

102.

Kuttiyiel, K.A., Sasaki, K., Choi, Y.M., и др .: Стабилизированный нитридом PtNi нанокатализатор ядро – оболочка для высокой активности восстановления кислорода. Nano Lett. 12 , 6266–6271 (2012)

CAS PubMed Статья Google ученый

103.

Чжан Ю., Чао М., Йимей Х. и др.: Монослойные платиновые катализаторы на подложке с полым сердечником для восстановления кислорода. Катал. Сегодня 202 , 50–54 (2013)

CAS Статья Google ученый

104.

Тан, К., Сун, Ю., Чжэн, Дж. И др.: Самоподдерживающийся биметаллический электрокатализатор наночастиц Au @ Pt ядро-оболочка для синергетического усиления окисления метанола. Sci. Представитель 7 , 6347 (2017)

PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

105.

Сонг, Х.М., Анджум, Д.Х., Суграт, Р. и др.: Полые наночастицы Au @ Pd и Au @ Pt ядро – оболочка в качестве электрокатализаторов для реакций окисления этанола. J. Mater. Chem. 22 , 25003–25010 (2012)

CAS Статья Google ученый

106.

Xie, W., Herrmann, C., Kömpe, K., и др.: Синтез бифункциональных Au / Pt / Au нано-ягод ядер / скорлупы для мониторинга in situ SERS реакций, катализируемых платиной. Варенье. Chem.Soc. 133 , 19302–19305 (2011)

CAS PubMed Статья Google ученый

107.

Юнг, К.Н., Хванг, С.М., Парк, М.С. и др.: Одномерные нановолокна оксида марганца и кобальта в качестве бифункциональных катодных катализаторов для перезаряжаемых металл-воздушных батарей. Sci. Представитель 5 , 7665 (2015)

CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

108.

Сумбоджа А., Ге, X., Гох, Ф.В.П. и др .: Катализатор на основе оксида марганца, выращенный на углеродной бумаге в качестве воздушного катода для высокоэффективных перезаряжаемых воздушно-цинковых батарей. ChemPlusChem 80 , 1341–1346 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

109.

Пост, Дж. Э .: Минералы оксида марганца: кристаллические структуры и экономическое и экологическое значение. Proc. Natl. Акад. Sci. 96 , 3447–3454 (1999)

CAS PubMed Статья Google ученый

110.

Лима, ФХБ, Калегаро, М.Л., Тичанелли, Е.А.: Электрокаталитическая активность оксидов марганца, полученных термическим разложением для восстановления кислорода. Электрохим. Acta 52 , 3732–3738 (2007)

CAS Статья Google ученый

111.

Cheng, F., Su, Y., Liang, J., et al .: MnO _{2 Наноструктуры на основе} в качестве катализаторов электрохимического восстановления кислорода в щелочных средах. Chem. Матер. 22 , 898–905 (2010)

CAS Статья Google ученый

112.

Morozan, A., Jousselme, B., Palacin, S .: Катализаторы с низким содержанием платины и без платины для реакции восстановления кислорода на катодах топливных элементов. Energy Environ. Sci. 4 , 1238–1254 (2011)

CAS Статья Google ученый

113.

Мао, Л., Чжан, Д., Сотомура, Т. и др .: Механическое исследование восстановления кислорода в воздушном электроде с оксидами марганца в качестве электрокатализаторов. Электрохим. Acta 48 , 1015–1021 (2003)

CAS Статья Google ученый

114.

Майнар, А.Р., Кольменарес, Л.С., Леонет, О. и др .: Катализаторы на основе оксида марганца для вторичных воздушно-цинковых батарей: от электрокаталитической активности до характеристик бифункционального воздушного электрода. Электрохим. Acta 217 , 80–91 (2016)

CAS Статья Google ученый

115.

Байон, Х.Р., Сунтивич, Дж., Хорн, Ю.С.: катализаторы на основе неблагородных металлов на основе графена для реакции восстановления кислорода в кислоте. Chem. Матер. 23 , 3421–3428 (2011)

CAS Статья Google ученый

116.

Мао, Л., Сотомура, Т., Накацу, К. и др.: Электрохимическая характеристика каталитической активности оксидов марганца по отношению к восстановлению кислорода в щелочном водном растворе. J. Electrochem. Soc. 149 , A504 – A507 (2002)

CAS Статья Google ученый

117.

Xiao, J., Wan, L., Wang, X., et al .: Мезопористый Mn ₃ O ₄ — Сферы ядро-оболочка CoO, обернутые углеродными нанотрубками: высокоэффективный катализатор для реакция восстановления кислорода и окисление СО.J. Mater. Chem. A 2 , 3794–3800 (2014)

CAS Статья Google ученый

118.

Cao, Y., Wei, Z., He, J., et al .: α-MnO ₂ наностержни, выращенные in situ на графене в качестве катализаторов для Li-O ₂ батарей с отличными электрохимическими характеристиками. представление. Energy Environ. Sci. 5 , 9765–9768 (2012)

CAS Статья Google ученый

119.

Ye, Y., Kuai, L., Geng, B.: Путь без шаблона к Fe ₃ O ₄ –Co ₃ O ₄ наноструктура желточной оболочки как не содержащая благородных металлов электрокатализатор для ORR в щелочной среде. J. Mater. Chem. 22 , 19132–19138 (2012)

CAS Статья Google ученый

120.

Цистон, Дж., Си, Р., Родригес, Дж. А. и др .: Морфологические и структурные изменения во время восстановления и повторного окисления CuO / CeO ₂ и Ce _{1– x} Cu _x O ₂ нанокатализаторы: исследования in situ с помощью ПЭМ, XRD и XAS окружающей среды.J. Phys. Chem. C 115 , 13851–13859 (2011)

CAS Статья Google ученый

121.

Лю К., Сонг, Ю., Чен, С .: Дефектные наночастицы Cu на основе TiO ₂ как эффективные и стабильные электрокатализаторы для восстановления кислорода в щелочных средах. Наноразмер 7 , 1224–1232 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

122.

Ли, Д. У., Скотт, Дж., Парк, Х. У. и др .: Морфологически контролируемые нанодиски Co ₃ O ₄ как практичный бифункциональный катализатор для применения в перезаряжаемых цинково-воздушных батареях. Электрохим. Commun. 43 , 109–112 (2014)

CAS Статья Google ученый

123.

Ландон, Дж., Деметер, Э., Иноглу, Н. и др .: Спектроскопические характеристики смешанных электрокатализаторов на основе оксидов Fe-Ni для реакции выделения кислорода в щелочных электролитах.ACS Catal. 2 , 1793–1801 (2012)

CAS Статья Google ученый

124.

Li, X., Li, Z., Yang, X., et al .: Изучение первых принципов начальной реакции восстановления кислорода на стехиометрических и восстановленных CeO ₂ (111) поверхностей в качестве катода катализатор для литий-кислородных аккумуляторов. Матер. Chem. A 5 , 3320–3329 (2017)

CAS Статья Google ученый

125.

Лю П., Хао, К., Ся, X. и др .: Трехмерные иерархические мезопористые наноматериалы оксида кобальта, похожие на цветок,: контролируемый синтез и электрохимические свойства. J. Phys. Chem. C 119 , 8537–8546 (2015)

CAS Статья Google ученый

126.

Бисвас, С., Дутта, Б., Канаккитоди, А.М. и др.: Гетерогенные мезопористые катализаторы на основе оксида марганца / кобальта для селективного окисления 5-гидроксиметилфурфурола до 2,5-диформилфурана.Chem. Commun. 53 , 11751–11754 (2017)

CAS Статья Google ученый

127.

Мелает, Г., Рейстон, В.Т., Ли, С.С. и др .: Свидетельства наличия высокоактивного катализатора на основе оксида кобальта для синтеза Фишера-Тропша и гидрирования CO ₂, свидетельства наличия высокоактивного катализатора на основе оксида кобальта для синтеза Фишера – Тропша и гидрирования CO ₂. Варенье. Chem. Soc. 136 , 2260–2263 (2014)

CAS PubMed Статья Google ученый

128.

Чен, З., Дуан, З., Ван, З. и др .: Аморфные наночастицы оксида кобальта как активные катализаторы окисления воды. ChemCatChem 9 , 3641–3645 (2017)

CAS Статья Google ученый

129.

Чжао, Дж., Хе, Й., Чен, З., и др .: Разработка поверхностных металлических активных центров нанопластин оксида никель-кобальта в направлении усиленного кислородного электрокатализа для Zn-воздушной батареи. ACS Appl. Матер. Интерфейсы. 11 , 4915–4921 (2011)

Статья CAS Google ученый

130.

Гвон О., Ким С., Квон О. и др.: Эффективный катализатор выделения кислорода для гибридных литиево-воздушных батарей: композит перовскита и оксида кобальта типа миндальной палочки. J. Electrochem. Soc. 163 , A1893 – A1897 (2016)

CAS Статья Google ученый

131.

Сяо, Дж., Куанг, Q., Ян, С. и др .: Электрокаталитическая активность, зависящая от структуры поверхности Co ₃ O ₄, закрепленных на листах графена в направлении реакции восстановления кислорода.Sci. Отчет 3 , 2300 (2013)

PubMed PubMed Central Статья Google ученый

132.

Кордова, М., Миранда, К., Ледерхос, К. и др.: Каталитическое действие Co ₃ O ₄ на различных носителях из активированного угля при окислении бензилового спирта. Катализаторы 7 , 384–395 (2017)

Артикул CAS Google ученый

133.

Хан, М.А.Н., Клу, П.К., Ван, К. и др .: Полый Co, полученный из металлоорганического каркаса ₃ O ₄ / углерод в качестве эффективного катализатора для активации пероксимоносульфата. Chem. Англ. J. 363 , 234–246 (2019)

Статья CAS Google ученый

134.

Yoon, T.H., Park, Y.J .: Углеродные нанотрубки / Co ₃ O ₄ композит для воздушного электрода литий-воздушной батареи. Nanoscale Res. Lett. 7 , 28–31 (2012)

PubMed PubMed Central Статья Google ученый

135.

Li, T., Lu, Y., Zhao, S. и др .: Co ₃ O _{4 Наночастицы Co / CoFe, легированные}, инкапсулированные в углеродные оболочки в качестве бифункциональных электрокатализаторов для перезаряжаемых Zn-воздушных батарей. J. Mater. Chem. A 6 , 3730–3737 (2018)

CAS Статья Google ученый

136.

Ли К.К., Парк Ю.Дж .: Воздушные электроды без углерода и связующих, состоящие из нановолокон Co ₃ O ₄ для литий-воздушных батарей с улучшенными циклическими характеристиками.Nanoscale Res. Lett. 10 , 319–326 (2015)

PubMed Central Статья CAS Google ученый

137.

Ким, Дж. Ю., Парк, Ю. Дж .: Углеродные нанотрубки / Co ₃ O ₄ нанокомпозиты, селективно покрытые полианилином для высокоэффективных воздушных электродов. Sci. Отчет 7 , 8610–8620 (2015)

Статья CAS Google ученый

138.

Liu, Q., Wang, L., Liu, X., и др.: Co с углеродным покрытием, легированным азотом ₃ O ₄ Матрица нанолистов / углеродная ткань для стабильных перезаряжаемых Zn-воздушных батарей. Sci. China Mater. 62 , 624–632 (2019)

CAS Статья Google ученый

139.

Li, X., Xu, N., Li, H., et al .: 3D полая сфера Co ₃ O ₄ / MnO ₂ -CNTs: его высокоэффективные Bi- функциональный катодный катализ и применение в аккумуляторных цинково-воздушных батареях.Зеленая энергия окружающей среды. 2 , 316–328 (2017)

Статья Google ученый

140.

Парк, К.С., Ким, К.С., Парк, Ю.Дж .: Углерод-сфера / Co ₃ O ₄ нанокомпозитные катализаторы для эффективного воздушного электрода в литиево-воздушных батареях. J. Powder Sources 244 , 72–79 (2013)

CAS Статья Google ученый

141.

Сунарсо, Дж., Torriero, A.A.J., Zhou, W., et al .: Активность реакции восстановления кислорода перовскитных оксидов на основе La в щелочной среде: исследование тонкопленочного вращающегося дискового электрода. J. Phys. Chem. C 116 , 5827–5834 (2012)

CAS Статья Google ученый

142.

Yuasa, M., Nishida, M., Kida, T., и др .: Бифункциональные кислородные электроды с использованием LaMnO ₃ / LaNiO ₃ для перезаряжаемых металл-воздушных батарей.J. Electrochem. Soc. 158 , A605 – A610 (2011)

CAS Статья Google ученый

143.

Такегучи, Т., Яманака, Т., Такахаши, Х. и др .: Слоистый оксид перовскита: обратимый воздушный электрод для выделения / восстановления кислорода в перезаряжаемых металл-воздушных батареях. Варенье. Chem. Soc. 135 , 11125–11130 (2013)

CAS PubMed Статья Google ученый

144.

Дай, Л., Сюэ, Ю., Ку, Л. и др.: Безметалловые катализаторы для реакции восстановления кислорода. Chem. Ред. 115 , 4823–4892 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

145.

Wang, D., Chen, X., Evans, DG, et al .: Хорошо диспергированный Co ₃ O ₄ / Co ₂ MnO ₄ нанокомпозиты в качестве синергетического бифункционального катализатора форматы цитирования для реакций восстановления и выделения кислорода.Наноразмер 5 , 5312–5315 (2013)

CAS PubMed Статья Google ученый

146.

Ли, К., Хан, X., Ченг, Ф. и др.: Фазовый и контролируемый составом синтез наночастиц кобальт-марганцевой шпинели в направлении эффективного кислородного электрокатализа. Nat. Comm. 6 , 7345–7352 (2015)

CAS Статья Google ученый

147.

Джадхав, Х.С., Калубарме, Р.С., Ро, Дж. У. и др.: Простая и экономичная синтезированная мезопористая шпинель NiCo ₂ O ₄ в качестве катализатора для неводных литий-кислородных батарей. J. Electrochem. Soc. 161 , A2188 – A2196 (2014)

CAS Статья Google ученый

148.

Майялаган Т., Джарвис К.А., Тереза С. и др.: Оксид лития-кобальта шпинельного типа как бифункциональный электрокатализатор для реакций выделения кислорода и восстановления кислорода.Nat. Commun. 5 , 3949–3955 (2014)

CAS PubMed Статья Google ученый

149.

Liu, Y., Li, J., Li, W., et al .: Spinel LiMn ₂ O ₄ наночастиц, диспергированных на нанолистах восстановленного оксида графена, легированных азотом, в качестве эффективного электрокатализатора для алюминия –Автоматическая батарея. Int. J. Hydrog. Энергетика 40 , 9225–9234 (2015)

CAS Статья Google ученый

150.

Mohamed, SG, Tsai, YQ, Chen, CJ, и др .: Тройная шпинель MCo ₂ O ₄ (M = Mn, Fe, Ni и Zn) пористые наностержни в качестве бифункциональных катодных материалов для лития-O _{2 батарейки}. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7 , 12038–12046 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

151.

Ge, X., Liu, Y., Goh, FWT и др .: двухфазная шпинель MnCo ₂ O ₄ и шпинель MnCo ₂ O ₄ / гибриды нануглерода для электрокаталитическое восстановление и выделение кислорода.ACS Appl. Матер. Интерфейсы 6 , 12684–12691 (2014)

CAS PubMed Статья Google ученый

152.

Чжан, Х., Ли, Х., Ван, Х. и др .: NiCo ₂ O _{4 Легированный} / N графен как усовершенствованный электрокатализатор для реакции восстановления кислорода. J. Источники энергии 280 , 640–648 (2015)

CAS Статья Google ученый

153.

Ning, R., Tian, J., Asiri, AM, et al .: Spinel CuCo ₂ O ₄ наночастицы, нанесенные на восстановленный оксид графена с примесью азота: высокоактивный и стабильный гибридный электрокатализатор для реакции восстановления кислорода . Ленгмюр 29 , 13146–13151 (2013)

CAS PubMed Статья Google ученый

154.

Каргар А., Явуз С., Ким Т.К. и др .: Обработанные в растворе наночастицы CoFe ₂ O ₄ на трехмерной бумаге из углеродного волокна для длительной реакции выделения кислорода.ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7 , 17851–17856 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

155.

Баррос, W.R.P., Вэй, К., Чжан, Г. и др .: Восстановление кислорода до перекиси водорода на наночастицах Fe ₃ O ₄, нанесенных на принтекс-углерод и графен. Электрохим. Acta 162 , 263–270 (2015)

CAS Статья Google ученый

156.

Феррероа, Г.А., Фуэртес, А.Б., Севилья, М., и др.: Эффективные безметалловые мезопористые углеродные катализаторы, легированные азотом, для ORR на основе подхода без темплатов. Углерод 106 , 179–187 (2016)

Артикул CAS Google ученый

157.

Niu, W., Li, L., Liu, X., и др .: Мезопористые угли, легированные азотом, приготовленные из термически удаляемых темплатов наночастиц: эффективный электрокатализатор для реакции восстановления кислорода. Варенье. Chem.Soc. 137 , 5555–5562 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

158.

Терронес М., Ботелло М.А.Р., Дельгадо Дж. К. и др.: Графен и наноленты графита: морфология, свойства, синтез, дефекты и применения. Nano Today 5 , 351–372 (2010)

Статья CAS Google ученый

159.

Чжан Ю., Ге, Дж., Ван, Л. и др.: Управляемый графен с примесью азота для высокоэффективной реакции восстановления кислорода. Sci. Представитель 3 , 2771 (2013)

PubMed PubMed Central Статья Google ученый

160.

Цитоло, А., Гелльнер, В., Армель, В. и др.: Идентификация каталитических центров восстановления кислорода в графеновых материалах, легированных железом и азотом. Nat. Матер. 14 , 937–942 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

161.

Ван, К., Ю, З.П., Ли, X.H. и др .: Влияние Ph на электрохимию углеродного катализатора, легированного азотом, для реакции восстановления кислорода. ACS Catal. 5 , 4325–4332 (2015)

CAS Статья Google ученый

162.

Ганесан П., Прабу М., Санетунтикул Дж. И др.: Наночастицы сульфида кобальта, выращенные на оксиде графена, кодированном азотом и серой: эффективный электрокатализатор для реакций восстановления и выделения кислорода.ACS Catal. 5 , 3625–3637 (2015)

CAS Статья Google ученый

163.

Hou, Y., Wen, Z., Cui, S., et al .: Усовершенствованный гибрид пористого углеродного многогранника с примесью азота и кобальтом для эффективного катализа восстановления кислорода и расщепления воды. Adv. Функц. Матер. 25 , 872–882 (2015)

CAS Статья Google ученый

164.

Хоу, Й., Юань, Х., Вен, З. и др .: Легированный азотом сплав графен / CoNi, заключенный в бамбуковые гибриды углеродных нанотрубок в качестве катодных катализаторов в микробных топливных элементах. J. Power Sources 307 , 561–568 (2016)

CAS Статья Google ученый

165.

Чоудхури, К., Датта, А .: Легированный кремнием координированный азотом графен в качестве электрокатализатора реакции восстановления кислорода. J. Phys. Chem. C 122 , 27233–27240 (2018)

CAS Статья Google ученый

166.

Гарсия, М.А.М., Рис, Н.В .: «Безметалловый» электрокатализ: четвертичный легированный графен и реакция щелочного восстановления кислорода. Прил. Катал. A Gen 553 , 107–116 (2018)

Статья CAS Google ученый

167.

Пэн, Х., Мо, З., Ляо, С. и др .: Высокоэффективный углеродный катализатор, легированный Fe и N, со структурой графена для восстановления кислорода. Sci. Представитель 3 , 1765 (2013)

PubMed Central Статья CAS Google ученый

168.

Лян, Ю., Ли, Ю., Ван, Х. и др .: Co ₃ O ₄ нанокристаллы на графене в качестве синергетического катализатора реакции восстановления кислорода. Nat. Матер. 10 , 780–786 (2011)

CAS PubMed Статья Google ученый

169.

Zhang, T., He, C., Sun, F. и др .: Co ₃ O ₄ наночастицы, закрепленные на легированном азотом восстановленном оксиде графена в качестве многофункционального катализатора для H ₂ O ₂ Реакция восстановления, восстановления кислорода и выделения.Sci. Представитель 7 , 43638 (2017)

PubMed PubMed Central Статья Google ученый

170.

Kosasang, S., Ma, N., Phattharasupakun, N., et al .: Нанокомпозит оксид марганца / восстановленный оксид графена для высокоэффективного электрокатализатора для реакции восстановления кислорода. ECS Trans. 85 , 1265–1276 (2018)

CAS Статья Google ученый

171.

Moniruzzaman, M., Winey, K.I .: Полимерные нанокомпозиты, содержащие углеродные нанотрубки. Макромолекулы 39 , 5194–5205 (2006)

CAS Статья Google ученый

172.

Planeix, J., Coustel, B., Brotons, C.V., и др .: Применение углеродных нанотрубок в качестве носителей в гетерогенном катализе. Варенье. Chem. Soc. 116 , 7935–7936 (1994)

CAS Статья Google ученый

173.

Xu, N., Nie, Q., Luo, L., и др .: Контролируемый гортензоподобный MnO ₂ в синергии с углеродными нанотрубками в качестве эффективного электрокатализатора для долговременных металл-воздушных батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 11 , 578–587 (2019)

CAS PubMed Статья Google ученый

174.

Шен, Ю., Сан, Д., Ю., Л. и др .: Литий-воздушная батарея большой емкости с катодом из губчатой углеродной нанотрубки, модифицированной палладием, работающая в обычном воздухе.Углерод 62 , 288–295 (2013)

CAS Статья Google ученый

175.

Ni, W., Liu, S., Fei, Y., и др .: Получение композитного катализатора углеродные нанотрубки / диоксид марганца с меньшим количеством кислородсодержащих групп для Li-O ₂ батарей с использованием полимеризованных ионные жидкости как жертвоприношение. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 14749–14757 (2017)

CAS PubMed Статья Google ученый

176.

Lv, Q., Si, W., He, J., et al .: Углеродные материалы с селективным добавлением азота в качестве превосходных безметалловых катализаторов восстановления кислорода. Nat. Commun. 9 , 3376 (2018)

PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

177.

Истон, Э.Б., Янг, Р., Бонакдарпур, А. и др .: Термическая эволюция структуры и активности катализаторов восстановления кислорода TM – C – N (TM = Fe, Co), распыленных магнетроном. .Электрохим. Solid State Lett. 10 , B6 – B10 (2007)

CAS Статья Google ученый

178.

Карбонелл, С.Р., Санторо, К., Серов, А., и др .: Переходные металлы-азот-углеродные катализаторы для реакции восстановления кислорода в нейтральном электролите. Электрохим. Commun. 75 , 38–42 (2017)

Статья CAS Google ученый

179.

Чжан, П., Sun, F., Xiang, Z., и др.: Полученные in situ пористые угли, легированные азотом ZIF, в качестве эффективных безметалловых электрокатализаторов для реакции восстановления кислорода. Energy Environ. Sci. 7 , 442–450 (2014)

CAS Статья Google ученый

180.

Чжао, X., Чжао, Х., Чжан, Т. и др.: Одностадийный синтез микропористых углеродных материалов, легированных азотом, в качестве безметалловых электрокатализаторов для реакции восстановления кислорода. J. Mater.Chem. A 2 , 11666–11671 (2014)

CAS Статья Google ученый

181.

Wei, J., Hu, Y., Liang, Y., et al .: Наносэндвичи из нанопористого углерода / графена, легированные азотом: синтез и применение для эффективного восстановления кислорода. Adv. Функц. Матер. 25 , 5768–5777 (2015)

CAS Статья Google ученый

182.

Янь, X., Jia, Y., Яо, X .: Дефекты на углях для электрокаталитического восстановления кислорода. Chem. Soc. Ред. 47 , 7628–7658 (2018)

CAS PubMed Статья Google ученый

183.

Хуанг, Б., Лю, Ю., Хуанг, X., и др .: Множественные легированные гетероатомами многослойные угли для реакции электрохимического восстановления кислорода. J. Mater. Chem. A 6 , 22277–22286 (2018)

CAS Статья Google ученый

184.

Икеда, Т., Боэро, М., Хуанг, С. и др .: Катализаторы из углеродных сплавов: активные центры для реакции восстановления кислорода. J. Phys. Chem. C 112 , 14706–14709 (2008)

CAS Статья Google ученый

185.

Paraknowitsch, J.P., Thomas, A .: Допирование углерода помимо азота: обзор усовершенствованных углеродных соединений, легированных гетероатомами бором, серой и фосфором, для применения в энергетике. Energy Environ. Sci. 6 , 2839–2855 (2013)

CAS Статья Google ученый

186.

Цуй, Х., Го, Й., Го, Л. и др .: Углеродные материалы, легированные гетероатомами, и их композиты в качестве электрокатализаторов для восстановления CO ₂. J. Mater. Chem. A 6 , 18782–18793 (2018)

CAS Статья Google ученый

187.

Ниу, Q., Чен, Б., Го, Дж. И др .: Гибкие, пористые и легированные металлом гетероатомом углеродные нановолокна как эффективные электрокатализаторы ORR для Zn-воздушной батареи. Nano-Micro Lett. 11 , 8 (2019)

КАС Статья Google ученый

188.

Ким, Д.В., Ли, О.Л., Сайто, Н .: Повышение каталитической активности ORR с помощью нескольких углеродных материалов, легированных гетероатомами. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 407–413 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

189.

Ван, Ю., Ху, А .: Квантовые точки углерода: синтез, свойства и применения. J. Mater. Chem. C 2 , 6921–6939 (2014)

CAS Статья Google ученый

190.

Чжан, П., Ху, К., Ян, X. и др .: Размерный эффект реакции восстановления кислорода на квантовые точки графена, легированного азотом. RSC Adv. 8 , 531–536 (2018)

CAS Статья Google ученый

191.

Там, Т.В., Канг, С.Г., Бабу, К.Ф., и др.: Синтез квантовых точек графена, легированного B, в качестве безметаллового электрокатализатора для реакции восстановления кислорода. J. Mater. Chem. A 5 , 10537–10543 (2017)

Артикул Google ученый

192.

Фурукава, Х., Кордова, К.Е., Киффе, М.О. и др .: Химия и применение металлоорганических каркасов. Наука 341 , 1230444 (2013)

PubMed Статья CAS Google ученый

193.

Ли, Л., Хе, Дж., Ван, Ю. и др .: Металлоорганические каркасы: многообещающая платформа для создания неблагородных электрокатализаторов для реакции восстановления кислорода. J. Mater. Chem. A 7 , 1964–1988 (2019)

CAS Статья Google ученый

194.

Gonen, S., Lori, O., Tagurib, G.C., и др .: Металлоорганические каркасы как катализатор восстановления кислорода: неожиданный результат применения высокоактивного катализатора на основе Mn-MOF, включенного в активированный уголь. Наноразмер 10 , 9634–9641 (2018)

CAS PubMed Статья Google ученый

195.

Чжао, X., Паттенгал, Б., Фан, Д., и др .: Металлоорганические каркасы со смешанными узлами как эффективные электрокатализаторы реакции выделения кислорода.ACS Energy Lett. 3 , 2520–2526 (2018)

CAS Статья Google ученый

196.

Мори, Р .: Электрохимические свойства перезаряжаемой алюминиево-воздушной батареи с металлоорганическим каркасом в качестве материала воздушного катода. RSC Adv. 7 , 6389–6395 (2017)

CAS Статья Google ученый

197.

Ван, А., Ли, Дж., Чжан, Т .: Гетерогенный одноатомный катализ.Nat. Rev. Chem. 2 , 65–81 (2018)

CAS Статья Google ученый

198.

Занг, В., Сумбоджа, А., Ма, Й., и др .: Одиночные атомы Со, закрепленные в пористом углероде, легированном азотом, для эффективных катодов цинково-воздушных батарей. ACS Catal. 8 , 8961–8969 (2018)

CAS Статья Google ученый

199.

Цзя, Н., Сюй, Q., Чжао, Ф., и др .: Углеродные наноклетки с кодированием Fe / N с одноатомной характеристикой в качестве эффективного электрокатализатора реакции восстановления кислорода.ACS Appl. Energy Mater. 1 , 4982–4990 (2018)

CAS Статья Google ученый

200.

He, P., Yonggang, W., Zhou, H .: Катод-катализатор из нитрида титана в литий-воздушном топливном элементе с кислым водным раствором. Chem. Commun. 47 , 10701–10703 (2011)

CAS Статья Google ученый

201.

Lin, C., Li, X., Shinde, S.S., et al.: Долговечная перезаряжаемая воздушно-цинковая батарея на основе двойного карбида металла, армированного углеродом, легированным азотом. ACS Appl. Energy Mater. 2 , 1747–1755 (2019)

CAS Статья Google ученый

202.

Мори, Р.: Подавление накопления побочных продуктов в перезаряжаемых алюминиево-воздушных батареях с использованием неоксидных керамических материалов в качестве материалов для воздушного катода. Поддерживать. Энергетическое топливо 1 , 1082–1089 (2017)

CAS Статья Google ученый

203.

Мори, Р .: Полутвердотельные алюминиево-воздушные батареи с электролитами, состоящими из гидроксида алюминия с различными гидрофобными добавками. Phys. Chem. Chem. Phys. 20 , 29983–29988 (2018)

CAS PubMed Статья Google ученый

204.

Баккар А., Нойверт В .: Электроосаждение и определение характеристик коррозии микро- и нанокристаллического алюминия из ионной жидкости хлорида метилимидазолия AlCl _3/1 -ethy _л-3 -метилимидазолийхлорид.Электрохим. Acta 103 , 211–218 (2013)

CAS Статья Google ученый

205.

Гельман Д., Шварцев Д. Б., Эйн Э. Я .: Алюминиево-воздушная батарея на основе ионно-жидкого электролита. J. Mater. Chem. A 2 , 20237–20242 (2014)

CAS Статья Google ученый

206.

Боголовски, Н., Дрилле, Дж. Ф .: Электрически перезаряжаемая алюмо-воздушная батарея с апротонным ионным жидким электролитом.ECS Trans. 75 , 85–92 (2017)

CAS Статья Google ученый

207.

Сан, X.G., Fang, Y., Jiang, X., и др .: Полимерные гелевые электролиты для применения при осаждении алюминия и аккумуляторных ионно-алюминиевых батареях. Chem. Commun. 52 , 292–295 (2016)

CAS Статья Google ученый

208.

Накаяма Ю., Сенда Ю., Кавасаки Х.и др .: Электролиты на основе сульфона для алюминиевых аккумуляторных батарей. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 5758–5766 (2015)

CAS PubMed Статья Google ученый

209.

Gonzalo, C.P., Torriero, A.A.J., Forsyth, M., et al .: Редокс-химия супероксид-иона в ионной жидкости на основе фосфония в присутствии воды. J. Phys. Chem. Lett. 4 , 1834–1837 (2013)

Артикул CAS Google ученый

210.

Ван, Х., Гу, С., Бай, Ю. и др .: Высоковольтный и неагрессивный ионный жидкий электролит, используемый в перезаряжаемых алюминиевых батареях. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 27444–27448 (2016)

CAS PubMed Статья Google ученый

211.

Зейн, С., Абедин, Э.И., Гиридхар, П. и др .: Электроосаждение нанокристаллического алюминия из хлоралюминатной ионной жидкости. Электрохим. Commun. 12 , 1084–1086 (2014)

Статья CAS Google ученый

212.

Эйден, П., Лю, К., Шериф, ЗЕА и др .: Эксперимент и теоретическое исследование разновидностей алюминия, присутствующих в смесях AlCl ₃ с ионными жидкостями [BMP] Tf ₂ N и [ EMIm] Tf ₂ N. Chem. Евро. J. 15 , 3426–3434 (2009)

CAS PubMed Статья Google ученый

213.

Abood, H.M.A., Abbott, A.P.A., Ballantyne, B.D., и др .: Все ли ионные жидкости нуждаются в органических катионах? Характеристика [AlCl ₂ n амид] + AlCl ₄ ^— и сравнение с системами на основе имидазолия.Chem. Commun. 47 , 3523–3525 (2011)

CAS Статья Google ученый

214.

Боголовски, Н., Дриллет, Дж. Ф .: Активность различных электролитов на основе AlCl ₃ для электрически перезаряжаемой алюминиево-воздушной батареи. Электрохим. Acta 274 , 353–358 (2018)

CAS Статья Google ученый

215.

Катаяма, Ю., Вакаяма, Т., Тачикава, Н. и др .: Электрохимическое исследование состава алюминия в смешанных ионных жидкостях хлоралюминат-бис (трифторметилсульфонил) амид Льюиса. Электрохимия 86 , 42–45 (2018)

CAS Статья Google ученый

216.

Агиоргусис, М.Л., Сан, Ю.Ю., Чжан, С.: Роль ионного жидкого электролита в алюминиево-графитовой электрохимической ячейке. ACS Energy Lett. 2 , 689–693 (2017)

CAS Статья Google ученый

217.

Энджелл М., Пэн С.Дж., Ронг Ю. и др.: Алюминиево-ионная батарея с высокой кулоновской эффективностью, в которой используется аналоговый электролит ионной жидкости на основе AlCl ₃. Proc. Natl. Акад. Sci. США 114 , 834–839 (2017)

CAS PubMed Статья Google ученый

Микромашины | Бесплатный полнотекстовый | Недорогая алюминиево-воздушная батарея на бумажной основе

Альтернативные источники энергии стали важными в связи с увеличением мирового спроса на энергию.Изменение климата, вызванное деятельностью человека, стимулирует поиск альтернативных и возобновляемых источников энергии, включая солнечную энергию, топливные элементы (ТЭ), суперконденсаторы и батареи из новых материалов. Батареи используются в автомобилях, сотовых устройствах, компьютерах и других портативных электронных устройствах и, таким образом, являются важными источниками энергии, требующими улучшения [1]. Алюминий был впервые представлен в качестве жизнеспособного электрода для батарей в 1850-х годах Юло, когда он использовался в качестве катодного материала в цинковой батарее [2].Несколько лет спустя алюминий впервые был использован в качестве анодного материала в ячейке Buff [3]. В 1960-х Заромб, Треветан и др. представила систему алюминиево-кислородных батарей; однако из-за образования инертного оксидного слоя на алюминии в этих условиях разработка этих типов батарей поначалу не увенчалась успехом [4,5]. Таким образом, были предприняты большие усилия для разработки способа преодоления образования этого оксидного слоя. Одним из наиболее эффективных методов было использование алюминиевых сплавов и легирование электролита другими соединениями [6,7,8].Среди батарей металл / воздух, батареи алюминий / воздух имеют замечательную плотность энергии (8,1 кВт / кг) и теоретическое напряжение 2,71 В [9]. Низкая стоимость и повсеместное распространение алюминия также делают его привлекательным для использования в качестве анода для различных устройств. Традиционные микрофлюидные устройства (MD) состоят из различных полимеров, в первую очередь из поли (диметилсилоксана) (PDMS), для которых требуются внешние насосы. поддерживать поток жидкости. Были исследованы и другие субстраты, чтобы снизить стоимость MD, одной из самых распространенных является бумага.В последнее время бумажный материал был интегрирован в электрохимические устройства из-за его преимуществ по сравнению с другими платформами. Бумага повсеместно доступна, является недорогой альтернативой другим материалам, включая стекло и кремний [10]. Кроме того, целлюлозные волокна составляют большинство различных типов бумаги и обеспечивают пассивный поток жидкости за счет капиллярного действия, что, следовательно, устраняет необходимость во внешних насосах [11]. Бумажные накопители энергии становятся все более привлекательными из-за их легкой интеграции с электронными устройствами [12].Более того, пористость бумаги делает ее полезной для манипулирования электронами и переносом ионов по всей структуре [13]. Различные типы бумаги могут использоваться для управления скоростью потока и размером пор в зависимости от желаемого результата. На сегодняшний день существует множество бумажных электронных устройств, в том числе электрохимические батареи, ТЭ, литий-ионные батареи, суперконденсаторы и наногенераторы [10]. Несмотря на то, что эти устройства более просты, чем обычные электронные устройства, многие из них по-прежнему требуют сложного изготовления.У бумаги есть и недостатки, к которым можно отнести ее хрупкость. Бумага может складываться и рваться, а также уязвима в условиях окружающей среды, если не заключена в защитный слой. Первая алюминиевая батарея на бумажной основе была продемонстрирована Ferreria et al. с использованием многослойной структуры алюминия / бумаги / меди за счет термического испарения металлических слоев [14]. Используя эту структуру, был достигнут ток 150 нА – 0,5 мА. В этой статье использовались различные электродные материалы и конструкция платформы, что привело к значительному снижению силы тока и напряжения по сравнению с текущей работой.В 2013 году Thom et al. а также Zhang et al., показали улучшение характеристик и возможность изготовления алюминиевой батареи на бумажной основе, производящей 1,3 В и 2,2 мА, и 1,53 В и 4,4 м / см ², соответственно [15,16]. В работе Чжана батареи использовались для анализа глюкозы, демонстрируя потенциальное применение этой технологии. К ним относятся обеспечение устойчивого питания для диагностических устройств в местах оказания медицинской помощи (POC) и других одноразовых устройств, в которых в настоящее время используются батарейки типа «таблетка».Существует необходимость в разработке источников питания, альтернативных батареям кнопочных элементов, поскольку они часто содержат больше энергии, чем требуется, и представляют опасность для окружающей среды при утилизации. Материалы, используемые в этой алюминиево-воздушной батарее, можно повторно использовать как в самой батарее, так и в промышленных процессах. Например, стальная сетка, активированный уголь и салфетки Kim Wipes, которые являются компонентами нашей алюминиево-воздушной батареи, можно повторно использовать в той же батарее после добавления гидроксида калия (КОН). Продукт анодной реакции, гидроксид алюминия, Al (OH) ₃, также является основным компонентом боксита, который используется для производства оксида алюминия в процессе Байера.Полученный оксид алюминия затем используется для производства металлического алюминия [17]. В этой рукописи мы демонстрируем простой, рентабельный и пригодный для вторичной переработки метод изготовления алюминиево-воздушно-воздушной аккумуляторной батареи на бумажной основе с четырьмя этапами изготовления, при этом генерируя мощность, сопоставимую с другими алюминиево-воздушными батареями на бумажной основе (1,27 В и 3,4 мА / см ²) [15,16]. Кроме того, мы также сообщаем об оптимизации состава устройства, такого как катодный материал, размеры платформы и электродов, а также возможности использования в небольших приложениях.