一种用金属片和盐水作燃料的电动车今秋通过试验，它使用的电池将使普通物质变成取之不尽的能源。

铝现在已成为一种新型的燃料，研究人员已研制出以这种普通金属作燃料的电池，从而使这种金属成为取之不尽的能源。由这种电池驱动的车辆，将在五年内奔驰在公路上。用铝驱动的车辆何时能够大量推广，还要看石油价格的情况。这种车如每年行驶15，000公里，需要660公斤或220升铝。

这为目前停滞不前的铝工业展现了光明的前景。铝工业在1945 ~ 1973年之间曾获迅速发展，但此后便每况愈下。铝的价格从1983年的每吨1600美元跌落到1986年每吨不到800美元。如果美国百分之一的车辆用铝作动力，它们每年将消耗600，000吨铝，这无疑将大大促进铝工业的发展。

难怪铝工业部门不遗余力地研究这种新型电池。用这种新型电池驱动的第一辆卡车不久将穿越加拿大草原。这种车用不着每天花数小时给电池充电。给电池添加铝片只需几分钟。电池在使用过程中只需少量的水，偶尔添加铝片。铝片大小约为1×200×425厘米。

这种电池采用一个铝阳极和一个空气阴极。使铝在溶液态电解质（一种盐溶液）中溶解，电池可发出500瓦的电。铝的纯度需达99.99%。这种铝是与一种无毒性的重金属混合的，以帮助其溶解。用过的铝可以回收重复利用。

这种电池的样型是阿尔堪公司（Alcan International）研制出来的。该公司不久就能制造出采用碱性电解质（可能是一种钠氢氧化物溶液）和纯度为99.85%的普通商品铝作阳极的电池。这种铝 - 空气电池驱动的普通小轿车每行400公里才需加一次水，以更新其碱性电解质。每行驶2000公里才需添加铝。整个电池及其发动机的体积与内燃发动机及其油箱的体积几乎相等。

目前，能驱动一辆卡车的铝 - 空气电池上的铝阳极价值1000美元，其中50 ~ 100美元为材料费，其余为制造费。由阿尔堪公司资助的铝能源研究组已生产出供各种灯、收音机、外业设备、便携工具和其他类似器具使用的小型电池，这种使用盐性电解质的小型电池有助于为这种新能源开辟市场，从而降低生产成本。

当今世界对一种能贮存的无污染的能源的需求正日益增长。科学家们正加紧研究可反复更新的电池。例如，“氯化物无声能源”研究小组最近宣布研制成功一种用钠和硫作电极的电池，这种电池可作货车的动力。钠 - 硫电池的更新是采用充电的方式，而铝 - 空气电池的更新是采用机械方式。

不同电池都各有其优缺点，现在断言哪种电池能取得商业上的成功还为时过早。从理论上说，不论相同体积或相同重量的铝都比其他金属能产生更多电能，只有锂是例外。但锂非常难以定形，也不安全。铝还有其他一些优点，把一公斤铝从其主要生产地（如澳大利亚）运到英国的费用仅为一便士。铝在电池中产生的能量相当于同样体积的汽油在内燃机中产生的能量的四倍。汽油燃烧会产生污染物，而铝却不会。铝土矿的开采在牙买加这样的国家会引起一些污染，但这一问题是可以解决的。现在，全世界的冶炼厂每年生产一千三百万吨铝，其生产工艺是基于电化学原理，这其实也是电池的基本原理。

令人惊讶的是，尽管存在着潜在的市场，铝生产厂家的众多的电化学家们竟花了一个世纪才研制出商品化的铝电池。可供出售的铝电池去年才开始出现。之所以用了这么长时间才研制出商品化的铝电池，是因为这种金属的某些电化学和冶金学上的困难问题。铝会形成一种高度稳定的氧化绝缘层，这个无法穿透的氧化层阻止了铝离子进入电解质。因此，要产生有效的电压和电流，需使这层氧化层分解。未受控的铝溶解会产生大量的氢，1944年美军曾用铝产生的氢来灌气球。然而，如果你需要的不是氢而是电，就需使铝溶解成溶液。

为寻求这一问题的解决办法，曾进行过多次国际合作。科学家们曾想在锌和汞中找到解决这一问题的线索。锌作的阳极也会形成一层氧化层，但1801年用汞与锌混合后解决了这一问题。十九世纪末叶一些发明家考虑用铝汞合金作阳极，但后来证明其价值不大。汞的确可阻止铝的氧化，但由于铝比锌活泼得多，以致铝汞合金被腐蚀得太快，无法使用。

二十世纪六十年代，所罗门 · 查尔姆（Solomon Zaromb）提出采用类似于燃料电池的碱性铝 - 空气电池。在燃料电池中，氢和氧在电解质中混合即能产生电流。查尔姆认为铝可以代替燃料电池中的氢阳极。这样就可以制造一种非常密实的、阳极可更换的电池。而且碱性电解质可从每平方厘米的铝中获取一安培的电流，这一电流密度已大大超过了用气体作燃料的电池。

查尔姆提出他的想法不久就发生了七十年代的石油危机和铝价格的下跌。在这种情况下，寻找替代昂贵的石油能源的人们开始把目光转向铝，乃是合乎情理的事。不久，美国、日本、瑞士、南斯拉夫、挪威、奥地利、加拿大、法国、西德和英国都相继提出了用铝作阳极的电池的专利申请。苏联也在大力从事铝电池的研究。1980年，两个大型铝业公司，雷诺公司和奥尔科公司，都卷入了争相研制极有希望的铝 - 空气电池的角逐中。加利福尼亚尼亚斯 · 利符莫尔国家实验室也在为美国能源部研究铝 - 空气电池。

贝尔格莱德大学的亚历山大 · 台斯匹克（Alexander Despic）在七十年代初即对铝 - 空气电池产生了兴趣，他认为用盐性电解质比用碱性电解质更有前途。得思彼克曾研制成功一种可以重复添加燃料的电池。他认为完全可以制造一种用盐水电解质的铝 - 空气电池，其使用期限和查尔姆发明的一样长，尽管产生的电只及其四分之一。他现在仍在热心研究这种电池。

台斯匹克详细检查了含有铟或镓的铝阳极。美国能源部曾请他在碱性电解质中试验他认为有希望的合金。利符莫尔实验室的研究小组曾从美国海军研制出的合金中发出了最佳效益的电，这种合金用于用钾氢氧化物和加入了少量钠锡酸盐的海水作的电解质。锡酸盐使铝腐蚀的速率降低了至少三个数量级。

台斯匹克认为他的设计能使铝腐蚀的速率再低一个数量级。但其功率比采用碱性电解质产生的功率小。盐性电解质只能从电池的每公斤有效材料中产生3瓦的电。

其他研究机构也在加紧研究铝 - 空气电池。挪威国防部研究院建造了一个120瓦的铝 - 空气电池，为边远地区的通讯设备供电。西德制成的几个样型电池，能从每平方厘米铝阳极中产生一安培的电流，这两个研究机构都发表了大量研究报告，并互换了大量科学信息。1981年，阿尔堪公司才介入到这场研制新型电池的竞争中。

阿尔堪公司联合了几个研究机构的科学家共同进行铝 - 空气电池的研究。到1983年，阿尔堪公司组织的研究人员几乎与世界其他地区从事该研究的人员数目相等。英国的研究规模大大扩大了。兰开夏大学、牛津大学、剑桥大学和伦敦大学的许多科学家都加入了这一行列。

英国的研究由罗伯特 · 哈姆林（Robert Hamlen）领导。哈姆林曾成功地研制成一种锌 - 溴电池和一种可再生的锂电池。他还在19.71年发表过关于用盐性物质作电解质的研究报告。哈姆林领导的小组有足够的力量和信心实验处理有关铝 - 空气电池的各种可能的设计方案。到1983年底，阿尔堪公司代替了雷诺公司和奥尔科公司在美国能源部研究计划中的位置。

美国能源部要求阿尔堪公司设计一种能使碱性电解质产生的固态氢氧化物析出的系统。如果这种氢氧化物滞留在电解溶液中，将缩短电解质的寿命。1986年1月15日成功地研制出了这样的系统，一种只用40升电解质就能达到利符莫尔实验室的技术要求（接近每升一千瓦）的电池终于研制出来。它的关键技术是电解质中加入的锡酸盐。阿尔堪公司后来还研制出一种不至于很快腐蚀的铝合金，这种铝合金在纯钠氢氧化物中每公升能产生4.2千瓦的电。这种铝合金现在已有出售。

1984年台斯匹克成了阿尔堪公司的顾问，该公司拟定了一个计划，使用加拿大政府提供的资金的百分之三十六，制造一个基于台斯匹克设计原理的盐性电池，他的关键设计思想是搅动盐水电解质，这可改变电池中的含碱度，产生的沉淀物也极易清除，因而大大延长了电解质的寿命。依据这原理制造出来的电池就成了驱动第一辆卡车行驱的铝 - 空气电池。

阿尔堪公司成功的主要原因，在于它组织了一个实力雄厚的研究组，这个研究组能够全面地研究金属表面的所有作用机理，从而研制出最好的合金。在1982年以前，除了挪威，还没有人研究过铝阳极的活性表面。阿尔堪公司为填补这一空白，制造了一个试验电池，该电池的铝样片距一个空气阴极6毫米，将受控的电解质输入电池，然后立即把铝样片放到扫描电子显微镜下检查。科学家们一边监测电池产生的电流和电压，一边不断用电子显微镜观察电池上的铝样片。纯铝在电解质中会形成一层氧化层，这会使电压下降。但是，把镓、锡或铟加到铝样片中时，电压就升高了。

试验电池表明电流可来自阳极上非常小的一点，其直径可小至百万分之一米。每平方厘米表面可产生相当于数百安培的电流，这足以溶解存在于铝阳极中的某一特别的重金属。溶解的重金属会在活性阳极表面聚集。就像锌在汞中溶解一样，铝会在重金属中溶解，直至在混合物中溶解成溶液。

在任何类型的电池中，材料的纯度都是极其重要的。即使是一个铅 - 酸电池，如果其中铅含有百分之0.00005的猛，电池也会失效。然而，对于铝 - 空气电池用的铝阳极来说，许多元素，特别是熔点高的元素如锂、铁或铜等都有助于氢的析出。最好的商品铝含有百分之0.04的镓。铝电池研究中的重要课题过去是，从某种程度上说现在仍然是，生产一种其纯度能最有效地用于铝 - 空气电池的廉价金属。阿尔堪公司目前正为达到这一目的而尽其最大努力。

[New Scientist，1986年7月17日]