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基本信息

項目名稱：
長壽命免維護海水電池
小類：
能源化工
簡介：
長壽命免維護海水電池（亦稱金屬-溶解氧半燃料電池），以Mg-Li基合金為陽極，海水中溶解的氧氣為陰極氧化劑，海水為電解質(zhì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、能量密度大、使用壽命長、安全和免維護等突出優(yōu)點，可以廣泛用作水下無人運載器、水下導(dǎo)航、通訊、數(shù)據(jù)采集、地震監(jiān)測儀等電子儀器、油氣開采設(shè)備和航標(biāo)燈等的電源。
詳細(xì)介紹：
陽極是通過熱軋?zhí)幚碇频玫姆烹娀钚愿咦愿g放電速率低的Mg-Li合金陽極；陰極是具有三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的傳質(zhì)性能好、表面積大、活性高的，以泡沫鎳為基體的高活性納米線催化陰極。二者組裝形成半燃料電池概念電池。

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

隨著現(xiàn)代社會對高能新型電源需求的日益增加，傳統(tǒng)的鋅錳電池等一次性電池以及鉛酸蓄電池等二次電源由于其充電不方便，價格高，有污染等缺點日益不能滿足水下器械對于電池的需要，于是開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、能量密度大、使用壽命長、安全和免維護的電池顯得尤為重要。我們研究的基本思路是：（1）考察不同組成的Mg-Li基合金作為陽極時的放電性能，包括放電活性、利用率、自腐蝕放電率等。得出最佳的鎂鋰基合金陽極；（2）考察不同泡沫金屬在海水中的耐蝕性能和對海水溶解氧的電還原催化性能，以泡沫金屬為基體，制備高活性陰極；（3）考察電池的結(jié)構(gòu)、工作溫度、溶解氧氣濃度等電池性能的影響。創(chuàng)新點：（1）通過組分調(diào)變，研制出高放電活性和放電效率的Mg-Li基合金陽極；（2）研制出具有三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的傳質(zhì)性能好、表面積大、活性高的Mg-海水電池的陰極。技術(shù)關(guān)鍵：（1）由于鎂鋰合金有自腐蝕速度大、陽極利用率低、陽極極化大、電位滯后等問題，本項目旨在通過合金組分調(diào)變找到合適的鎂鋰基合金； （2）由于海水中溶解的氧氣濃度低，電池的工作溫度低，需要大表面積、高活性和良好的傳質(zhì)性能的陰極，研制滿足這些要求的陰極是本項目的另一個關(guān)鍵問題。主要技術(shù)指標(biāo)：考察陽極的開路電位、放電電流以及組裝后電池的電壓-電流曲線。

科學(xué)性、先進性

本項目緊密結(jié)合海洋開發(fā)和海防對長壽命免維護電源的需求，開展Mg-海水溶液氧半燃料電池研究，選題具有重要的實際意義。本項目立題新穎，從電極研究著手，最后實現(xiàn)電池的組裝和測試，由簡入繁。 本項目Mg-Li合金陽極的研究依托《超輕材料與表面技術(shù)教育部重點實驗室》，陰極及電池的研究依托《水下電源研發(fā)創(chuàng)新平臺》，課題背景緊密結(jié)合我?！叭Ｒ缓恕钡膶W(xué)科特色?，F(xiàn)有研究基礎(chǔ)扎實、研究條件充分，指導(dǎo)人員保障有力。本項目研究內(nèi)容具有創(chuàng)新性，研究方案合理，技術(shù)路線可行。項目組成員具有很好的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實驗技能，具有從事科研項目研究的經(jīng)驗。 。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

1、獲批成為2010-2011國家大學(xué)生創(chuàng)新性試驗計劃項目，并順利結(jié)題。 2、2011.5獲得哈爾濱工程大學(xué)“五四杯”大學(xué)生科技競賽實物A類優(yōu)勝獎。

作品所處階段

仍處于測試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

非專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

實物、圖片以及視頻

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測

可以廣泛用作水下無人運載器、水下導(dǎo)航、通訊、數(shù)據(jù)采集、地震監(jiān)測儀等電子儀器、油氣開采設(shè)備和航標(biāo)燈等的電源。

同類課題研究水平概述

美國GE公司早在60年代就開始了鎂海水電池的探索性研究。美國Westinghouse公司于上世紀(jì)90年代初期成功測試了圓柱型鎂海水電池；1996年，挪威與意大利共同開發(fā)了鎂鎂海水電池，并且應(yīng)用于180m深的海底油井或氣井探測的海洋水下自動控制系統(tǒng)；挪威Kongsberg公司目前可以批量生產(chǎn)不同型號的鎂海水電池，并并應(yīng)用于海洋導(dǎo)航通訊等領(lǐng)域。法國和挪威正在聯(lián)合測試將鎂海水電池用于驅(qū)動超長航程的自主水下機器人，其設(shè)計航程超過3000 km，航速2m/s，下潛深度600m。國內(nèi)鎂-海水溶解氧半燃料電池的研究報道較少，十八所和中南大學(xué)等開展相關(guān)鎂陽極研究。Mg-Li合金陽極及大表面高活性陰極的研究尚未見報道。
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