آلومینیوم{0}}باتری هوا
یک باتری هوا{0} آلومینیومی با اکسید کردن آلومینیوم در آند، الکتریسیته تولید می‌کند در حالی که اکسیژن هوا در کاتد واکنش نشان می‌دهد. چگالی انرژی نظری چندین برابر بیشتر از سلول‌های یون لیتیوم{2}} فعلی است و آلومینیوم فراوان، ایمن و قابل بازیافت است. چالش های عملی در مدیریت الکترولیت، کنترل خوردگی انگلی آند و مدیریت محصول جانبی اکسید آلومینیوم باقی می ماند. سیستم‌های نمونه اولیه برای افزایش‌دهنده برد خودروهای الکتریکی، نیروی میدان نظامی و واحدهای قدرت پشتیبان مورد مطالعه قرار می‌گیرند، جایی که توانایی بازیابی انرژی با جایگزینی آند آلومینیومی یک مزیت عملیاتی بزرگ است.
ساخت افزودنی با آلومینیوم
ذوب لیزری انتخابی و سایر فرآیندهای همجوشی بستر{0}}قطعات آلومینیومی را لایه به لایه از پودر فلز می‌سازد و هندسه‌هایی را امکان‌پذیر می‌کند که نمی‌توانند ریخته‌گری یا ماشینکاری شوند. آلیاژهایی مانند AlSi10Mg به دلیل قابلیت چاپ و خواص مکانیکی خوبشان رایج‌ترین آلیاژها هستند و قطعات اغلب پس از چاپ تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند و سطح را تکمیل می‌کنند. این فناوری برای براکت‌های هوافضای سبک، مبدل‌های حرارتی و قطعات سفارشی استفاده می‌شود، جایی که آزادی طراحی هزینه بالاتر را در مقایسه با ریخته‌گری جبران می‌کند. با بهبود ماشین آلات، پودرها و کنترل فرآیند، شکاف هزینه برای حجم تولید کاهش می یابد.
آلومینیوم در سیستم های انرژی خورشیدی
آلومینیوم نقش های مختلفی را در سیستم های فتوولتائیک ایفا می کند. قاب‌های آلومینیومی اکسترود شده از پانل‌ها پشتیبانی می‌کنند و در سرویس‌های بیرونی مقاوم در برابر خوردگی هستند، شین‌ها و هادی‌های آلومینیومی جریان تولید شده را به طور موثر حمل می‌کنند، و سطوح آلومینیومی بازتابنده در طراحی‌های متمرکز خورشیدی استفاده می‌شوند. وزن سبک آلومینیوم نصب روی پشت بام را ساده می کند و بار روی سازه ها را کاهش می دهد و قابلیت بازیافت آن از اهداف اقتصاد دایره ای صنعت خورشیدی پشتیبانی می کند. آلومینیوم آنودایز شده و روکش شده برای مزارع خورشیدی ساحلی مشخص شده است، جایی که مقاومت درازمدت در برابر خوردگی ضروری است.
نانوکامپوزیت های آلومینیومی
مواد نانوکامپوزیت با پخش کردن ذرات سرامیکی در مقیاس نانو، مانند کاربید سیلیکون یا آلومینا، آلومینیوم را در ماتریس فلزی تقویت می‌کنند. این ذرات استحکام، سفتی و مقاومت در برابر سایش را افزایش می‌دهند و در عین حال شکل‌پذیری بهتری نسبت به کامپوزیت‌های ماکرو{2}}مقیاس معمولی حفظ می‌کنند. روتورهای ترمز خودرو، اجزای موتور و کاربردهای زرهی در حال حاضر تمرکز دارند و تحقیقات هوافضا و فضا همچنان ادامه دارد زیرا کاهش وزن قابل توجه است. هزینه تولید همچنان مانع اصلی است، زیرا پراکندگی ذرات یکنواخت و جابجایی ایمن نانو پودرها نیاز به پردازش تخصصی دارد.
ذخیره سازی آلومینیوم و هیدروژن
آلومینیوم برای کاربردهای هیدروژن به طرق مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. برخی از هیدریدهای آلومینیوم هنگامی که حرارت داده می شوند، هیدروژن آزاد می کنند و ساختارهای متخلخل آلومینیومی امیدوار کننده ای برای ذخیره هیدروژن در چگالی مفید هستند. مواد مبتنی بر آلومینیوم{2}}همچنین به عنوان پشتیبان کاتالیزور در پیل‌های سوختی عمل می‌کنند و وزن سبک سیستم‌های آلومینیومی برای برنامه‌های موبایل مفید است. راندمان فعلی انرژی و سینتیک آزادسازی هیدروژن هنوز قبل از پذیرش تجاری نیاز به بهبود دارد، اما این تحقیق فعال است زیرا انتظار می‌رود هیدروژن نقش فزاینده‌ای در انرژی پاک بازی کند.
سوالات متداول
س: باتری هوا{0}آلومینیوم چگونه کار می کند؟
الف: آلومینیوم در آند مصرف می شود و اکسیژن هوا در کاتد واکنش می دهد و الکتریسیته تولید می کند. آلومینیوم به هیدروکسید آلومینیوم اکسید می شود و سلول با جایگزینی آند و الکترولیت شارژ می شود.
س: چه آلیاژهای آلومینیوم در چاپ سه بعدی استفاده می شود؟
A: AlSi10Mg شناخته شده ترین آلیاژ است، با سایر آلیاژها مانند AlSi7Mg و انواع{2}}استحکام بالا در حال توسعه است. آلیاژها برای چاپ پذیری، خواص مکانیکی و پاسخ به عملیات حرارتی انتخاب می شوند.
س: چرا از آلومینیوم در قاب های پنل خورشیدی استفاده می شود؟
A: قاب های آلومینیومی سبک وزن، مقاوم در برابر خوردگی، اکسترود کردن آسان در پروفیل های پیچیده و کاملاً قابل بازیافت هستند، و آنها را برای پشتیبانی و محافظت از پانل های فتوولتائیک در طول چندین دهه خدمات در فضای باز ایده آل می کند.
س: چه چیزی نانوکامپوزیت های آلومینیومی را قوی تر می کند؟
پاسخ: ذرات سرامیکی نانو-در مقیاس پراکنده در حرکت نابجایی بلوک فلزی و حمل بار، افزایش استحکام و مقاومت در برابر سایش. از آنجایی که ذرات بسیار ریز هستند، شکل پذیری بهتر از کامپوزیت های معمولی حفظ می شود.
س: آیا آلومینیوم یک وسیله ذخیره سازی هیدروژن عملی است؟
ج: تحقیقات امیدوارکننده است اما هنوز تجاری نیست. هیدریدهای آلومینیوم و ساختارهای متخلخل آلومینیومی می‌توانند هیدروژن را آزاد کنند، اما بهبود چگالی ذخیره‌سازی، دمای آزادسازی و پایداری چرخه همچنان یک چالش است.