At present, most metal-air batteries on the market often use active metals as battery anodes, such as magnesium and lithium batteries. They are often biologically toxic, expensive, cumbersome manufacturing processes, low electrode utilization, and low safety. The aluminum is green and cheap and safe to use, so the advantage of using aluminum as the anode is significant. However, most aluminum-air batteries are expensive and often require cumbersome processing of anodes and electrolytes. In addition, most aluminum-air batteries have a single function. Based on this, this project builds an air battery based on cheap aluminum materials and realizes water treatment and aluminum resource recycling while generating electricity from the battery.
项目组人员：
杜文冉 2018级环境科学与工程专业
张家赫 2017级环境科学与工程专业
杨敦霖 2018级环境科学与工程专业
项目指导教师：李新洋
推荐级别：国家级
研究背景：
目前，市面上大部分金属空气电池常采用活泼金属作为电池阳极，如镁、锂电池。它们常常具有生物毒性，价格昂贵，制作工艺繁琐，电极利用率低，安全性低。而铝绿色廉价，使用安全，因此以铝为阳极优势显著。然而，大多数铝空气电池造价高，且常需要对阳极和电解质进行繁琐处理。此外，大部分铝空气电池功能单一。基于此，本项目构建了基于廉价铝材料的空气电池，并在电池产电的同时实现水处理和铝的资源回收。
实验过程：
使用“三明治卷曲结构”对空气阴极和分隔材料进行探究；对使用不同的电解质溶液对发电效果的影响进行探究；最终从制作大型的原理模型到缩小到实际产品。
应用：
我们所研究的铝空气盐水电池可应用：
1、野外紧急使用
2、污水处理
3、阻燃材料的生产
未来展望：
在现有基础上实现电池的更加便携化、能量供应持久化。并扩展污水处理应用范围。
项目创新点：
自吸水系统：无需外加能源，即可进行水处理
无毒无害的电池
分隔材料在电池发电过程中积蓄了氧化铝材料，使其变得阻燃
材料成本低 ：与现有铝空气电池相比，本项目选材廉价易得。如铝箔和废弃易拉罐为阳极，化妆棉等为分隔材料。
阴极稳定 ：与传统金属电池相比，石墨涂层增加了电池的发电稳定性。
项目成果：
1、二项发明专利，其中一项已经授权
专利1：基于金属空气电池的水处理回收装置及其方法（已授权） 专利号：201911135030.2
专利2：基于三明治结构电极的自吸水自发电式水处理装置和方法（在审） 申请号：202110294602.2
2、创建出自吸水系统实物与模型
图1 系统运行状态三维演示图
图2 实验室阶段系统运行状态实物图
3、电池除磷效果显著
图3 入水和出水TP含量对比
4、最终产品
图4 最终产品及内部构造
