Al, being the most abundant metal i

Al, being the most abundant metal in earth’s crust and possessing very low molecular mass, is an attractive candidate for these aqueous metal−air batteries. The Al−air system is described by the overall reaction Al + O2 + H2O → Al(OH)3 (U0 = 2.70 V), and its MTSE is 4140 W h/kg including the mass of water. Thus, the Al−air battery has considerable potential for improvement in practical specific energy and hence EV range over that possible with a Li-ion battery. Moreover, the Al−air battery is capable of outputting high current densities and therefore could be used in high- power applications. Concentrated alkaline (NaOH/KOH) electrolytes are most commonly used with this system. The discharge product, Al(OH)3, is an intermediate in the Bayer process, the principal industrial process of Al metal production, and therefore, an infrastructure already exists for recycling the battery materials. Furthermore, although the aqueous Al−air battery is not electrically rechargeable, given the existing extensive Al refining/recycling economy, a primary battery would be convenient for the consumer as entire battery packs could be replaced quickly at refilling stations.
We first summarize the current understanding of aqueous bulk electrochemistry relevant to the Al−air battery with the following half-reactions, where all potentials are given versus the standard hydrogen electrode (SHE). In acid, formation of the aqueous metal ion dominates
(1)
In basic media, the favored processes are formation of the bulk hydroxide
(2)
and the aluminate anion

(3)
Parasitic water reduction, where different areas of the Al electrode act as both cathodic (H2 evolution) and anodic sites (Al oxidation) creating an internal short-circuit on the anode, may also occur
(4)
Note that this corrosion reaction also consumes Al but occurs separately from the productive dissolution process that provides electrons to the external circuit. Finally, the cathodic oxygen reduction reaction in base during discharge is given by
(5)
The air cathode has a minimum overpotential of 0.4 V and therefore contributes 0 V to the overall battery potential at pH 14. This implies that, conveniently, all anode potentials referenced to SHE are approximately the negative of the full Al−air battery potentials. The potentials from eqs 1−5 are referenced from thermodynamic reaction energies, where all compounds are in their standard states.3 For solvated species, this is defined to be at a concentration of 1M, and this implies that all potentials involving OH− in the reaction are given at pH 14. The above electrochemical equations are plotted in the bulk Pourbaix diagram in Figure 1 for ease of visualization using the Nernst equation to account for pH effects on the potential for all reactions with n electrons involving OH−
(6)

Kết quả (Việt) 1:

Al, là kim loại phổ biến nhất trong vỏ trái đất và có khối lượng phân tử rất thấp, là một ứng cử viên hấp dẫn cho các pin dung dịch nước metal−air. Hệ thống Al−air được mô tả bởi toàn bộ phản ứng Al + O2 + H2O → Al (OH) 3 (U0 = 2,70 V), và MTSE của nó là 4140 W h/kg bao gồm khối lượng của nước. Do đó, pin Al−air có tiềm năng đáng kể để cải thiện thực tế specific năng lượng và do đó EV dao động trong đó có thể với một pin Li-ion. Hơn nữa, Al−air pin có khả năng outputting cao hiện tại mật độ và do đó có thể được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng cao. Tập trung kiềm (NaOH/KOH) điện phổ biến nhất được sử dụng với hệ thống này. Sản phẩm xả, Al (OH) 3, là một trung gian trong quá trình Bayer, quá trình công nghiệp chính của Al sản xuất kim loại, và do đó, cơ sở hạ tầng đã tồn tại để tái chế các tài liệu pin. Hơn nữa, mặc dù Al−air pin dung dịch nước không phải là sạc điện, cung cấp sẵn có mở rộng Al refining/tái chế nền kinh tế, một pin chính sẽ được thuận tiện cho người tiêu dùng như toàn bộ pin gói có thể được thay thế nhanh chóng tại các refilling trạm.Chúng tôi chính tóm tắt sự hiểu biết hiện tại của dung dịch nước với số lượng lớn điện hóa có liên quan đến pin Al−air với các nửa sau-phản ứng, nơi tất cả tiềm năng được cung cấp so với các điện cực hidro tiêu chuẩn (cô). Trong axít, hình thành các ion kim loại dung dịch nước chiếm ưu thế.(1)Trong phương tiện truyền thông cơ bản, các quá trình ưa thích là hình thành của số lượng lớn hiđrôxít (2)và anion aluminat (3)Ký sinh trùng nước giảm, nơi các khu vực khác nhau của đạo luật điện cực Al như cathodic (tiến hóa H2) và các trang web anodic (oxy hóa Al) tạo một nội bộ ngắn mạch trên cực dương, có thể cũng xảy ra (4)Lưu ý rằng phản ứng ăn mòn này cũng tiêu thụ Al nhưng xảy ra một cách riêng biệt khỏi quá trình sản xuất giải thể cung cấp điện tử đến các mạch bên ngoài. Cuối cùng, phản ứng giảm cathodic oxy trong cơ sở trong xả được cho bởi (5)Catốt máy có một overpotential tối thiểu của 0.4 V và do đó góp phần 0 V tổng thể pin tiềm năng ở pH 14. Điều này có nghĩa rằng, thuận tiện, tất cả các tiềm năng cực dương tham chiếu đến cô là khoảng những tiêu cực tiềm năng đầy đủ pin Al−air. Tiềm năng từ eqs 1−5 được tham chiếu từ thăng giáng nhiệt phản ứng năng lượng, nơi tất cả các hợp chất có trong của states.3 tiêu chuẩn cho sonvat loài, đây là defined để ở nồng độ của 1M, và điều này ngụ ý rằng tất cả các tiềm năng liên quan đến OH− trong phản ứng được đưa ra ở pH 14. Các phương trình điện hóa ở trên âm mưu với số lượng lớn Pourbaix sơ đồ trong hình 1 cho dễ dàng trực quan bằng cách sử dụng phương trình Nernst vào tài khoản cho độ pH tác động tiềm năng cho tất cả các phản ứng với n điện tử liên quan đến OH− (6)

Kết quả (Việt) 2:

Al, là kim loại có nhiều nhất trong lớp vỏ trái đất và sở hữu khối lượng phân tử rất thấp, là một ứng cử viên hấp dẫn đối với các loại pin kim loại-không khí lỏng. Hệ thống Al-khí được mô tả bởi các phản ứng tổng Al + O2 + H2O → Al (OH) 3 (U0 = 2,70 V), và MTSE của nó là 4140 W h / kg bao gồm cả khối lượng của nước. Như vậy, pin Al-không khí có tiềm năng đáng kể để cải thiện thiết thực Speci fi c năng lượng và do đó EV phạm vi hơn mà có thể với một pin Li-ion. Hơn nữa, pin Al-không khí có khả năng xuất ra mật độ cao hiện tại và do đó có thể được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng cao. Kiềm đậm đặc (NaOH / KOH) điện thường được sử dụng với hệ thống này. Các sản phẩm xả, Al (OH) 3, là một chất trung gian trong quá trình Bayer, quá trình công nghiệp chủ yếu của sản xuất kim loại Al, và do đó, một cơ sở hạ tầng đã tồn tại để tái chế các vật liệu pin. Hơn nữa, mặc dù pin Al-không khí dung dịch nước là không thể sạc điện, do mở rộng Al tái fi nền kinh tế ning / tái chế hiện có, một pin tiểu học sẽ tiện lợi cho người tiêu dùng như toàn bộ gói pin có thể được thay thế một cách nhanh chóng ở lại trạm fi lling.
Chúng tôi fi đầu tiên tổng kết hiện tại hiểu biết về dịch nước điện hóa với số lượng lớn có liên quan đến pin Al-không khí với các bán phản ứng sau, nơi mà tất cả các tiềm năng được đưa ra so với các điện cực hydro tiêu chuẩn (SHE). Trong axit, hình thành các chi phối ion kim loại dung dịch nước
(1)
trong phương tiện truyền thông cơ bản, các quy trình được ưa thích là hình thành các hydroxit số lượng lớn
(2)
và các anion aluminate (3) giảm nước ký sinh, nơi các khu vực khác nhau của điện cực hành động Al như cả catot (tiến hóa H2) và các trang web anot (Al oxy hóa) tạo ra một ngắn mạch nội bộ về cực dương, cũng có thể xảy ra (4) Lưu ý rằng phản ứng ăn mòn này cũng tiêu thụ Al nhưng xảy ra một cách riêng biệt từ quá trình giải thể sản xuất mà cung cấp electron với bên ngoài mạch. Cuối cùng, phản ứng khử oxy catot ở cơ sở trong thời gian xả được cho bởi (5) Các cathode không khí có một overpotential tối thiểu là 0,4 V và do đó góp phần 0 V với tiềm năng của pin tổng thể ở pH 14. Điều này ngụ ý rằng, thuận tiện, mọi tiềm năng anode tham chiếu đến SHE là xấp xỉ tiêu cực của các tiềm năng pin Al-không khí đầy đủ. Các tiềm năng từ eqs 1-5 được tham khảo từ các nguồn năng lượng phản ứng nhiệt động lực học, nơi mà tất cả các hợp chất có trong states.3 tiêu chuẩn của họ Đối với các loài hòa tan, đây là de fi ned để được ở nồng độ 1M, và điều này hàm ý rằng tất cả các tiềm năng liên quan đến OH- trong phản ứng được đưa ra tại pH 14. Các phương trình điện hóa trên được vẽ trong sơ đồ Pourbaix số lượng lớn trong hình 1 để dễ hình dung bằng cách sử dụng phương trình Nernst để chiếm hưởng pH về tiềm năng cho tất cả các phản ứng với n electron liên quan đến OH- (6)