The Al−air battery possesses high t

The Al−air battery possesses high theoretical specific energy (4140 W h/ kg) and is therefore an attractive candidate for vehicle propulsion. However, the experimentally observed open-circuit potential is much lower than what bulk thermodynamics predicts, and this potential loss is typically attributed to corrosion. Similarly, large Tafel slopes associated with the battery are assumed to be due to film
formation. We present a detailed thermodynamic study of the Al−air battery using density functional theory. The results suggest that the maximum open-circuit potential of the Al anode is only −1.87 V versus the standard hydrogen electrode at pH 14.6 instead of the traditionally assumed −2.34 V and that large Tafel slopes are inherent in the electrochemistry. These deviations from the bulk thermodynamics are intrinsic to the electrochemical surface processes that define Al anodic dissolution. This has contributions from both asymmetry in multielectron transfers and, more importantly, a large chemical stabilization inherent to the formation of bulk Al(OH)3 from surface intermediates. These are fundamental limitations that cannot be improved even if corrosion and film effects are completely suppressed.

Kết quả (Việt) 2:

Pin Al-không sở hữu năng lượng lý thuyết Speci fi c cao (4140 W h / kg) và do đó là một ứng cử viên hấp dẫn cho chiếc xe đẩy. Tuy nhiên, tiềm năng mở mạch thực nghiệm quan sát được là thấp hơn nhiều so với những gì dự đoán số lượng lớn nhiệt động lực học, và mất khả năng này thường được quy cho sự ăn mòn. Tương tự như vậy, Tafel dốc lớn kết hợp với pin được giả định là do fi lm
hình. Chúng tôi trình bày một nghiên cứu nhiệt động chi tiết của pin Al-không khí bằng cách sử dụng mật độ lý thuyết chức năng. Kết quả cho thấy tiềm năng mạch hở tối đa của anode Al chỉ -1,87 V so với điện cực hydro tiêu chuẩn là ở pH 14.6 thay vì truyền thống giả định -2,34 V và Tafel dốc lớn đều nằm sẵn trong điện hóa. Những sai lệch so với nhiệt động lực lượng lớn là thực chất đến quá trình bề mặt điện hóa mà de fi ne Al anốt giải thể. Điều này có sự đóng góp của cả hai bất đối xứng trong chuyển multielectron và, quan trọng hơn, một sự ổn định hóa chất lớn gắn liền với sự hình thành của hàng loạt Al (OH) 3 từ trung gian bề mặt. Đây là những hạn chế cơ bản mà không thể được cải thiện ngay cả khi ăn mòn và fi lm e các dự ff đang đè bẹp hoàn toàn.