铁-空气电池

铁-空气电池是金属-空气电池的一种。铁-空气电池是以电极电位较负的金属铁作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质。铁空气电池是大规模应用于牵引力最有可能的电化学动力源之一。铁空气电池采用廉价的铁作为电极材料，在进行加工、使用和回收过程中不会对环境造成危害。与其它金属燃料电池最大的不同是铁空气电池可以不采用贵金属铂作为催化剂，而采用少量的镍、钻、银作为催化剂，这一点就比其他金属燃料电池要经济的多。

概述金属-空气电池是以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、汞、铁等作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质。金属-空气电池电解质溶液一般采用碱性电解质水溶液，如果采用电极电位更负的锂、钠、钙等作负极，因为它们可以和水反应，所以只能采用非水的有机电解质，如耐酚固体电解质或无机电解质，如LiBF4盐溶液等1。

特点铁-空气电池的主要特点：

（1）比能量高。由于空气电极所用活性物质是空气中的氧，它是用之不竭的，理论上正极的容量是无限的，加之活性物质在电池之外，使空气电池的理论比能量比一般金属氧化物电极大得多，铁空气电池属于高能化学电源。

（2）价格便宜。铁-空气电池不采用昂贵的贵金属作电极，构成电池材料均为常见的材料，所以价格便宜。

（3）性能稳定。特别铁-空气电池采用粉状多孔锌电极和碱性电液后，可以在很高的电流密度下工作，如果采用纯氧代替空气，放电性能还可以大幅度提高。根据理论计算，可使电流密度提高约20倍2。

存在的问题碱性电池中铁电极主要存在以下问题：

（1）铁电极在碱性溶液中容易钝化铁空气电池在大电流或较低温度放电，电池的容量将大大降低。这是是由于铁电极发生了钝化，大大降低电极的活性表面，使电极容量急剧下降；

（2）铁电极自放电严重铁电极在碱性溶液中很容易析出氢气，同时，铁生成氢氧化亚铁，造成铁电极自放电从而降低电极活性物质的利用率；

（3）铁电极的充电效率低氢析出的标准电极电位要正一些，而且通过对比氢在不同金属上的析出过电位发现，在不不同电流密度下，氢在铁上的析出过电位要比在铬、锌、铅上小。因此铁作为电池的负极材料，其充电效率比同为电池负极的铬、锌、铅低一些1。

其他类型锌-空气电池近年来，随着气体扩散电极理论的进一步完善，以及催化剂的制备和气体电极制造工艺的发展，使电极性能进一步提高；同时，对锌空气电池气体管理的研究（如水、二氧化碳等），提高了锌空气电池的环境适应能力，为大功率锌空气电池的产品化开发提供了技术保障，同时也使各种锌空气电池体系逐渐走向商品化。根据放电率的不同，锌-空气电池可以应用于不同的场合。中、小电流密度下工作可用于铁路信号、无线电通讯、航标灯、农用黑光灯等的电源。大电流密度工作可用作车辆动力源。采用化学电源作车辆动力源具有无噪声、无废气排放等优点，因此，开发锌-空气电池用于汽车有较好的前景。它还可以代替成本很高的锌-银电池用于国防，如用于鱼雷、导弹等，对于小电流长寿命工作的扣式锌-空气电池，可用于手表、助听器以及计算器等物品3。

镁-空气电池任何电极电位较负的金属与空气电极相配对都可以构成相应的金属-空气电池。镁的电极电位较负、电化学当量较小，用它与空气电极配对可以组成镁-空气电池。镁的电化学当量为0.454g/（A·h），在碱性溶液中的Ф=-2.69V。镁-空气电池的理论比能量为3910W·h/kg，是锌-空气电池的3倍。镁-空气电池的负极是镁，正极为空气中的氧，可以用中性的电解质溶液3。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学