Al–Air Batteries: Fundamental Thermodynamic Limitations from First-Principles Theory
Notice bibliographique
Résumé
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.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».