סוללת אלומיניום-אוויר

סוללת אלומיניום-אוויר (או סוללת Al–air, באנגלית: Aluminium–air battery) היא סוללת מתכת-אוויר, המייצרת חשמל מתגובת חמצן באוויר עם אלומיניום. צפיפות האנרגיה שלה מהגבוהות ביותר בתחום הסוללות, אך הן אינן נמצאים בשימוש נרחב עקב עלות גבוהה של האנודות ובעיות טיפול בתוצרי לוואי בעת שימוש באלקטרוליטים רגילים. גורמים אלו הגבילו את השימוש בהן בעיקר ליישומים צבאיים. עם זאת, לרכב חשמלי עם סוללות אלומיניום יש פוטנציאל לטווח נסיעה של עד פי שמונה מטווח סוללת ליתיום-יון ועם משקל כולל נמוך משמעותית.

סוללות אלומיניום-אוויר הן תאים ראשוניים, כלומר אינן נטענות. ברגע שאנודת האלומיניום נצרכת על ידי תגובתה עם חמצן אטמוספירי בקתודה הטבולה באלקטרוליט על בסיס מים ליצירת תחמוצת אלומיניום, הסוללה כבר לא תייצר חשמל. עם זאת, ניתן לטעון את הסוללה באופן מכני באנודות אלומיניום חדשות המיוצרות ממחזור תחמוצות האלומיניום. מיחזור כזה ידרש אם יהיה אימוץ נרחב של סוללות אלומיניום.

כלי רכב המונעים מאלומיניום נמצאים בדיון זה כמה עשורים. הכלאה מקלה על העלויות, ובשנת 1989 דווח על בדיקות דרכים של הכלאה של סוללת אלומיניום-אוויר/עופרת-חומצה ברכב חשמלי. מיניוואן היברידי כזה המופעל באמצעות אלומיניום הודגם באונטריו בשנת 1990.

במרץ 2013 פרסם Phinergy סרטון הדגמה של מכונית חשמלית המשתמשת בתאי אוויר מאלומיניום שנסעה 330 ק"מ באמצעות קתודה מיוחדת והידרוקסיד אשלגן. ב-27 במאי 2013, בערוץ הישראלי 10 שודרה חדשות הערב הוצגה מכונית עם סוללת Phinergy מאחור, בטענה לטווח של 2,000 ק"מ לפני שנדרשה החלפת אנודות האלומיניום.

אלקטרוכימיה

חצי תגובת חמצון האנודה היא:

Al + 3OH⁻ → Al(OH)₃ + 3e⁻ +2.31 V

חצי התגובה להפחתת הקתודה:

4e⁻ + O₂ + 2H₂O → 4OH⁻ +0.40 V

התגובה הכוללת היא:

4Al + 3O₂ + 6H₂O → 4Al(OH)₃ +2.71 V

מתח של כ-1.2 וולט נוצר על ידי תגובות אלה וניתן להשגה בפועל כאשר אשלגן הידרוקסיד משמש כאלקטרוליט. אלקטרוליט מים מלוחים משיג כ-0.7 וולט לתא.

המתח הספציפי של התא יכול להשתנות כתלות בהרכב האלקטרוליט כמו גם במבנה ובחומרים של הקתודה.

ניתן להשתמש במתכות אחרות באופן דומה, כגון ליתיום-אוויר, אבץ-אוויר, מנגן-אוויר ונתרן-אוויר, חלקן עם צפיפות אנרגיה גבוהה יותר. עם זאת אלומיניום נחשב אטרקטיבי כמתכת היציבה ביותר.