Al/H2O2半燃料動(dòng)力電池的原理及特點(diǎn)從電化學(xué)的角度，金屬鋁作為化學(xué)電池的陽(yáng)極，具有突出的優(yōu)勢(shì)。它具有很低的電化當(dāng)量（8.99g/mol），其相應(yīng)的電流密度為2.98Ah/g，在可作陽(yáng)極的金屬元素中僅次于Li（3.86Ah/g）。Al的單位體積能量可達(dá)到8.04Ah/cm3，Li則只有2.06Ah/cm3，具備成為高能電池材料的能力。又Al元素為自然界中豐度第三位的金屬，其開(kāi)發(fā)生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟，具有突出的性價(jià)比，因此Al電池的開(kāi)發(fā)一直得到人們的重視，開(kāi)發(fā)了多種類型的適應(yīng)于不同使用條件的鋁電池系統(tǒng)，而Al/H2O2電池就是一種應(yīng)用于水下小型動(dòng)力系統(tǒng)的半燃料化學(xué)電源。

這一電對(duì)構(gòu)成的電池，其開(kāi)路電位依不同的電流密度，達(dá)到1.21.7V范圍，在有催化劑用途下，比能量可以接近360Wh/L，超過(guò)相同結(jié)構(gòu)的Al/AgO電池的目標(biāo)（290Wh/L），此類電池充分發(fā)揮了鋁電極的優(yōu)勢(shì)，電池的比功率為50200W/kg，比能量為440Wh/kg，為鉛酸電池的1015倍，Zn/AgO電池的34倍。電池可以在數(shù)分鐘內(nèi)完成準(zhǔn)備工作，可攜帶燃料長(zhǎng)距離航行，通過(guò)電解液和電極的更換保證負(fù)極的效率穩(wěn)定，電池工作中性能平穩(wěn)，溫度能夠加以控制，電極及相關(guān)元件更換方便，產(chǎn)物污染小。和其同類的Al/O2（又稱鋁/空氣電池）已在電動(dòng)汽車上得到了實(shí)際應(yīng)用，技術(shù)相對(duì)成熟，將此類電池應(yīng)用到水下環(huán)境中作為無(wú)人水下航行器動(dòng)力電源，具有理論和實(shí)際基礎(chǔ)，可行性程度高。

目前，國(guó)外經(jīng)過(guò)了基礎(chǔ)性的研究階段，包括電極材料性能、單個(gè)電池性能、部分電池組合性能等研究、小型樣機(jī)的研制和性能測(cè)試，已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行全系統(tǒng)的配置協(xié)調(diào)控制及工程化，同時(shí)對(duì)電化學(xué)用途機(jī)理開(kāi)展了深入探討，研究了電解液系統(tǒng)的控制及優(yōu)化、產(chǎn)品定型及擴(kuò)大應(yīng)用。我國(guó)在這方面的工作處于起步階段，借鑒國(guó)外的相關(guān)技術(shù)，圍繞Al電池開(kāi)展工作，還要做大量的基礎(chǔ)性研究工作。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為要在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)攻關(guān)。

目前研究進(jìn)展及技術(shù)重點(diǎn)陽(yáng)極材料的優(yōu)化鋁陽(yáng)極作為電池材料使用有兩個(gè)缺陷：首先是鋁電極面存在鈍化膜，特別在中性水溶液介質(zhì)中更容易極化，導(dǎo)致有效電流密度下降。其次是鋁陽(yáng)極在電解液中存在自溶解用途，和其面的析氫過(guò)程相共軛。這兩方面因素顯著降低了鋁陽(yáng)極的效率，因此鋁電池材料的性能優(yōu)化是重要的研究?jī)?nèi)容。

陰極性能的研究H2O2作為陰極氧化劑，是在氧電極的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，重要是為了改善電池陰極燃料的攜帶量，因?yàn)闅鈶B(tài)的氧和液態(tài)的氧，儲(chǔ)存和攜帶均存在一定難度。而高濃度的H2O2在一定的催化劑用途下，能夠在電極面一方面迅速分解釋放出氧氣進(jìn)行還原，同時(shí)其本身也能夠直接還原，和分解的氧氣一起供應(yīng)陰極電流，滿足要。由于H2O2曾經(jīng)作為火箭和的熱動(dòng)力燃料使用，其濃縮、儲(chǔ)存和催化技術(shù)已經(jīng)有一定的研究基礎(chǔ)，可以借鑒相關(guān)領(lǐng)域的研究成果，但是對(duì)H2O2在氣體電極面還原的電化學(xué)過(guò)程的研究，涉及非常少，沒(méi)有可以借鑒的工作，必須進(jìn)行深入的理論研究。

結(jié)束語(yǔ)本文從陽(yáng)極、陰極的材料和結(jié)構(gòu)、電解液優(yōu)化和電解液補(bǔ)充控制等方面總結(jié)了Al/H2O2電池的研究現(xiàn)狀。和國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)還有很大的差距，特別是一些基礎(chǔ)性的理論研究相比較較薄弱，有必要在這方面加強(qiáng)投入和關(guān)注，滿足水下航行器動(dòng)力系統(tǒng)的要求。