Существует разновидность химических источников тока, в которых роль катода играют молекулы воздуха. Такие батареи отличаются крайней простой конструкции и широкими возможностями применения.
Устройство металло-воздушного источника тока
В данном устройстве анод изготовлен из сплава на основе алюминия, а в качестве катода выступают молекулы воздуха, которые содержатся в обыкновенной водопроводной воде. Растворив в воде достаточное количество поваренной соли, мы получаем электролит на основе гидроксида натрия. При помещении в него алюминиевого анода начинается химическая реакция, в результате которой вырабатывается электрический ток.
В процессе реакции алюминий превращается в гидроксид алюминия, который выпадает в виде осадка, загрязняя электролит. Также при этом расходуется сам материал анода, вследствие чего требуется постоянная замена, как самих анодов, так и электролита. Поэтому конструктивно металло-воздушный источник тока выглядит как емкость, в которую заливается водно-солевой раствор и помещается картридж с алюминиевым анодом.
Так как химическая реакция при помещении анода в раствор идет постоянно и необратимо, то с технической точки зрения данное устройство является не батареей, а источником тока. Материалом анода может служить широкий перечень металлов, а состав электролита также может варьироваться. Но с экономической точки зрения целесообразней использовать воду и алюминий – наиболее дешевые и легко доступные материалы.
Практические особенности эксплуатации батарей этого типа
Удельная энергоемкость алюминиево-водного источника тока весьма велика и достигает 7 КВт·ч/кг, что почти в 3 раза превышает аналогичный показатель для бензина. Однако из-за конструктивных особенностей КПД устройства крайне низок, поэтому на практике удается получить не более 300 Вт·ч/кг. Цилиндрический алюминиевый анод диаметром 3 мм обладает ресурсом 2,5 А·ч/см 2 , при этом для него требуется около 0,1 кг электролита.
Время работы такого источника тока ограничено сроком полного растворения анода, к тому же потребуется регулярно сменять электролит. Однако стоимость исходного сырья, воды, алюминия и соли, весьма незначительна, а процедура замены отличается крайней простотой. Это позволяет эксплуатировать данные источники тока практически в любых неэнергоемких бытовых устройствах. Также металло-воздушные системы неплохо зарекомендовали себя в качестве самодельных резервных источников питания.