鋁燃料電池是一種發(fā)電設(shè)備，是一個“發(fā)電廠”，這種發(fā)電機的陽極為鋁合金，陰極為空氣，運行過程中(圖1)通過消耗鋁合金陽極、電解質(zhì)(液)水和空氣中的氧對外輸出電能，運行過程中有Al(OH)3產(chǎn)生，是一種很有商業(yè)價值的副產(chǎn)物。實際上是一種在催化劑的催化作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的一種化學(xué)電源，是鋁電解的逆過程。

實際發(fā)電電池是鋁燃料電池與輔助電池(鋰電池或鎳氫電池)組成的混合系統(tǒng)，圖1即為非常新能源有限公司的這樣模式，其特點是：利用鋁燃料電池比能量大的特點，以它作為能源包，貯存攜帶能量，恒功率輸出，使用后整體更換;發(fā)揮鎳-氫電池/鋰電池輸出性能好、充電效率高特點，將它們結(jié)合在一起，發(fā)揮各自優(yōu)勢，在鋁燃料電池工作工始和結(jié)束時利用輔助電池循環(huán)電解液，完全控制鋁燃料電池的自放電和擱置性能。

鋁燃料電池技術(shù)參數(shù)

截至2016年，德陽東深新能源科技有限公司推向市場的鋁燃料電池，由其特性及應(yīng)用方向分為容量型及功率型兩種，前者容量大比功率小，后者功率大比容量小。它們的技術(shù)參數(shù)(見表1)。容量型鋁燃料電池主要適用于UPS(不間斷電源，Uninterraptible Power Source)，應(yīng)用于通訊基站、移動式充電樁、智能微電網(wǎng)等;功率型鋁燃料電池主要適用于牽引動力，應(yīng)用于車輛、航空器、艦船等方面。

鋁燃料電池的優(yōu)點

鋁燃料電池具有比能量大、成本較低、更換方便、綠色環(huán)保、安全可靠、適用性強、可長時間運行、生成物可全部回收循環(huán)利用等特點。

比能量大

鋁燃料電池的理論比能量可達8178Wh/kg，是鋰離子電池的4倍，其電源系統(tǒng)具有大電流、低噪聲(≤35dB)、無紅外特征、長航時(一次加或更換鋁陽極可持續(xù)大電流供電7d~42d)。鋁燃料電池的實際比能量可達350Wh/kg~500Wh/kg，為鋰離子電池120Wh/kg~150Wh/kg的3倍，續(xù)航里程也相應(yīng)為鋰離子電池的3倍。以北京汽車集團的E150型電動車為便，鋰離子電池攜帶的電量26kWh，而等同質(zhì)量鋁燃料電池可攜帶78kWh，續(xù)航里程390km，與燃油汽車一次加油行駛的里程相當(dāng)。

運行成本較低，與燃油汽車的相當(dāng)

根據(jù)童東風(fēng)等與東深新能源科技有限公司的數(shù)據(jù)(圖2)，鋁燃料電池電動車的鋁、水消耗分別為3kg/100km、5L/100kg，按15000元/t鋁價及3000元/t鋁材加工費計算，鋁耗成本為54元，電解質(zhì)成本按1元/L計算，則鋁燃料電池成本約59元/100km，而一般小型乘人行駛油耗約8L/100km，汽油價格按7.63元/L計算，則行駛費用為61元/100km。

制造成本較低

電池的制造成本用制造電池的費用除以電池可以儲存的電量來表達，據(jù)東深新能源科技有限公司的統(tǒng)計，制造鋁燃料電池為500元/kWh，僅為生產(chǎn)鋰離子電池成本4000元/kWh的1/8。

更換簡單易行方便

鋁燃料電池運行放電時消耗的是鋁和水為主，運行過程中只需要添加適量的水，運行周期完成后，僅需更換鋁板或整體更換電池堆，操作快捷，簡單方便，從操作時間和簡易程度上來看與汽車加油時的相當(dāng)，比蓄電池的充電時間短得多。斷電后可迅速瞬間啟動，電壓穩(wěn)定，電流輸出正常。

鋁燃料電池運行期間主要副產(chǎn)物是氫氧化鋁Al(OH)3，對環(huán)境無害，且可循環(huán)利用，加工成納米級高純Al2O3，循環(huán)利用加工成本還不到10元/kg，而燃油汽車卻存在嚴重的廢氣污染、鋰離子電池汽車則有重金屬污染等。鋁燃料電池運行時無機械震動，非常平穩(wěn)，無噪聲，噪音≤35dB;無熱源，不會起火，不會爆炸。無電磁特征，燃料利用率達92%以上。

安全可靠

物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不因暴露于空氣中而發(fā)生腐蝕、發(fā)熱、燃燒或爆炸;受到擠壓撞擊、跌落、刺穿等強力破壞，不會燃燒或爆炸;電池內(nèi)芯工作溫度40℃，無燃燒或爆炸等重大安全隱患;可長時間、大電流、持續(xù)發(fā)電。

通用性強，適用性廣

鋁燃料電池堆(組)采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)不同使用環(huán)境，各種用電需求快速組合，通用性強。大功率鋁燃料電池設(shè)備可廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)、群眾生產(chǎn)生活和國防各個方面。

長時間運行

鋁燃料電池特別適合在大電態(tài)勢下長期連續(xù)地運行，無需充電。因此，鋁燃料電池設(shè)備特別適合用作長時效UPS。

鋁資源豐富，制造成本不高

雖然中國可用純拜耳法提取氧化鋁的三水鋁土礦資源少，其他的鋁土礦也不豐富，但就全球而言，鋁土礦有的是，很豐富，地殼中的鋁含量占其總質(zhì)量的8%以上，同時鋁是回收率很高的金屬，回收能耗僅占原鋁提取總能耗的5%，回收燒損也≤5%，鋁是一種循環(huán)價值最高的金屬，一種綠色金屬，因此，鋁燃料的價格可長期穩(wěn)定在一個合理的范圍內(nèi)。

氫氧化鋁回收

鋁燃料電池在發(fā)電運作時，會產(chǎn)生絮狀A(yù)l(OH)3沉淀，每消耗1kg鋁可產(chǎn)生3kg的Al(OH)3，可制得2kg的Al2O3超細的納米級粉粒(圖3)。東深新能源科技有限公司用電池廢漿制備的微粉氫氧化鋁白度≥97%，達到了微粉要求;粒度相當(dāng)均勻，d50產(chǎn)品粒度0.8μm~1.5μm，而進一步制得的氧化鋁粉粒度可達到30nm。非常新能源科技有限公司采用獨特鋁合金陽極技術(shù)與電解液技術(shù)，通過嚴格控制電池系統(tǒng)，防止粗大晶粒產(chǎn)生，再經(jīng)過一定的處理過程，制備的納米級Al2O3的晶粒尺寸、粒度分布、化學(xué)純度、整體色度均得到很好的控制，已在納燈、混合動力汽車、電子襯底片、汽車尾氣處理催化劑、紫外固化材料、醫(yī)療、光學(xué)薄膜、鋰電池隔膜、車燈、LED照明、半導(dǎo)體、顯示屏等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。