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日本东北大学教授欲借助镁燃料电池利用太阳能

2013-07-05 11:13
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  “如果使用镁,就可以在沙漠地区利用丰富且稳定的太阳能”——日本东北大学未来科学技术共同研究中心教授小滨泰昭提出了借助镁(Mg)燃料电池来利用太阳能的新构想,目前正为实现实用化而推进开发。小滨教授在7月2日于东京举行的“第43届可靠性与维护性研讨会”(主办方:日本科学技术联盟)上发表特别演讲,介绍了这一构想。

  镁燃料电池(也叫镁空气电池)是金属空气电池的一种,是用镁作负极、用空气中的氧气作为正极物质的一次性电池。利用的是镁与氢氧根离子结合后会释放电子的现象,用完后负极的镁会变成氢氧化镁。

  小滨教授的设想是,使用沙漠中的太阳能,对在日本使用过的镁燃料电池的电极进行热还原,回收镁。也就是说,利用沙漠中的丰富太阳能得到镁,把镁运到日本,用完后回收,再运到沙漠中利用太阳能进行提炼,得到能再次用作电极的镁。而且,据小滨教授称,如果使用日本的工厂及垃圾焚烧厂的废热及生物质燃料等,还有望在日本进行氢氧化镁的热还原。

  其实,镁燃料电池本身并不新奇。由于其能量密度大于锂离子充电电池,以前曾备受关注,但镁不仅易燃,而且会溶解于作为电解液的食盐水中,因此安全性及长期使用性能成了实用化的课题。

  而小滨教授等人解决了这个问题。小滨教授以前一直在开发利用地面效应(飞行在地面附近的飞行器会产生巨大升力的现象)的高速运输系统,但他发现,为实现车身轻量化而使用的阻燃性镁合金可以作为镁燃料电池的负极使用。于是,小滨教授与日本产业技术总合研究所、古河电池公司、日本素材公司等合作,使用这种添加了铝和钙的阻燃性镁合金,开发出了高性能镁燃料电池,而且还提出了通过热还原把用完后变成氢氧化镁的负极再次制成镁的技术方案。这种热还原技术利用的是用凹面反射镜聚集太阳光、从而获得高温的太阳炉。据称,如果能够获得1200℃左右的温度,就能进行热还原。小滨教授等人还实施了使用直径1.5m左右的太阳炉将用过的氢氧化镁以金属镁箔的形式回收的实验。

  小滨教授说:“镁不像核电那样存在风险,也不会像化石燃料那样会枯竭,而且完全不存在温室气体排放等环境问题,是一种清洁燃料。”镁在海水中的含量也十分丰富。使用镁发电,可有效地将太阳能转换为电力,小滨教授将这种体系称为“燃料耕种”。与已经实用化的氢燃料电池相比,镁燃料电池能以很少的量获得同等的发电量,而且容易搬运,因此具有优势。据小滨教授推算,28.4g镁获得的能量与60L氢气获得的能量相同。

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