集成化铝‑空气燃料电池系统以及液流、气流控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种集成化铝‑空气燃料电池系统，包括铝‑空气燃料电池电堆、导电连接片、电源输出正极、电源输出负极、总进液管道、进液泵、进液管道、总回液管道、冲刷液进液管道、冲刷液回液分管道、储液槽、反应室风机、反应室风道、电堆风机、电堆风道、接氧气口；铝‑空气燃料电池电堆由两个或者更多的单体铝‑空气燃料电池通过其间的电串联或者电并联或者串并混联的方式集成为一个整体。单体铝‑空气燃料电池是普通管或者虹吸管结构。本发明专利技术的集成化铝‑空气燃料电池系统实现了集成化铝‑空气燃料电池系统高的输出电压和输出功率、温度恒定以及沉淀物和气体被及时排出系统，保证了系统的长时间大电流放电以及快速停堆、停止放电。

【技术实现步骤摘要】
集成化铝-空气燃料电池系统以及液流、气流控制方法
本专利技术属于化学电源
，特别涉及一种集成化铝‐空气燃料电池系统及单体铝‐空气燃料电池的结构及液流、气流方式。
技术介绍
铝-空气燃料电池是一种以铝合金为负极、空气电极为正极、中性或碱性水溶液为电解液的金属燃料电池。铝-空气燃料电池运行过程中通过消耗铝合金负极和空气中的氧气对外输出电能，属于化学电源。目前，铝-空气燃料电池技术存在的问题主要有以下几方面：1)难于获得高的输出电压及输出功率；2)电池反应室内产生的沉淀物难以排出；3)电池反应室内产生的气体难以排出；4)在大电流放电时电池系统难以停堆，难以停止放电；5)大电流放电时系统升温严重；6)停止放电时电堆快速升温。
技术实现思路
为解决现有铝-空气燃料电池存在的上述问题。本专利技术提出了一种集成化铝-空气燃料电池系统及其液流、气流控制方法，实现了集成化铝-空气燃料电池系统高的输出电压和输出功率，实现了集成化铝-空气燃料电池系统温度恒定，也实现了电池反应室内的沉淀物和气体被及时排出，保证了集成化铝-空气燃料电池系统长时间大电流放电以及放电时的快速停堆、停止放电。为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种集成化铝-空气燃料电池系统，包括由虹吸管结构单体铝-空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统和由普通管结构单体铝-空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统。由虹吸管结构单体铝-空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统由铝-空气燃料电池电堆、导电连接片、电源输出正极、电源输出负极、总进液管道、进液管道、进液分管道、进液泵、总回液管道、回液分管道、储液槽、反应室风机、反应室风道、反应室分风道、电堆风机、电堆风道、电堆风道出风口、支架、氧气转换开关、接氧气口构成。其中，铝-空气燃料电池电堆由两个以上的虹吸管结构单体铝-空气燃料电池以电串联或者电并联或者部分电串联后再电并联或者部分电并联后再电串联的方式集成为一个整体。总进液管道和总回液管道分别与储液槽相连。总进液管道的另一端与进液泵的进液口相连。进液泵的出液口与进液管道相连，进液管道上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池数量相同的进液分管道，进液分管道分别与单体铝-空气燃料电池进液口相连。总回液管道上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池数量相同的回液分管道，回液分管道分别与单体铝-空气燃料电池出液口相连。电堆风机的出风口与电堆风道相连，电堆风道上设置有多个电堆风道出风口。电堆风道出风口位于电堆中两个相邻虹吸管结构单体铝-空气燃料电池之间。此外，电堆风道上还设置有氧气转换开关，转换开关上还设置有接氧气口。反应室风机的出风口与反应室风道相连，反应室风道上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池数量相同的反应室分风道。反应室分风道分别与单体铝-空气燃料电池的排气口相连。储液槽上设置有支架。由普通管结构单体铝-空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统由铝-空气燃料电池电堆、导电连接片、电源输出正极、电源输出负极、总进液管道、进液泵、进液切换阀、进液管道、进液分管道、总回液管道、回液分管道、单体铝-空气燃料电池回液分管道、冲刷液进液管道、冲刷液进液分管道、冲刷液回液分管道、储液槽、反应室风机、反应室风道、反应室分风道、电堆风机、电堆风道、电堆风道出风口、支架、氧气转换开关、接氧气口构成。其中，铝-空气燃料电池电堆由两个以上的普通管结构单体铝-空气燃料电池通过普通管结构单体铝-空气燃料电池之间的电串联或者电并联或者按一定规律部分电串联后再电并联或者部分电并联后再电串联的方式集成为一个整体。总进液管道和总回液管道分别与储液槽相连。总进液管道的另一端与进液泵的进液口相连。进液泵的出液口与进液管道相连。进液管道上设置有进液切换阀。进液切换阀分别与进液管道和冲刷液进液管道相连。进液管道上还设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池数量相同的进液分管道，进液分管道分别与单体铝-空气燃料电池进液口相连。冲刷液进液管道上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池数量相同的冲刷液进液分管道，冲刷液进液分管道分别与单体铝-空气燃料电池冲刷液进液口相连。总回液管道上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池数量相同的回液分管道，回液分管道上分别设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池数量相同的单体铝-空气燃料电池回液分管道和冲刷液回液分管道。单体铝-空气燃料电池回液分管道分别与单体铝-空气燃料电池出液口相连。冲刷液回液分管道分别与单体铝-空气燃料电池冲刷液出液口相连。反应室风机的出风口与反应室风道相连。反应室风道上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池数量相同的反应室分风道。反应室分风道分别与单体铝-空气燃料电池的排气口相连。电堆风机的出风口与电堆风道相连。电堆风道上设置有多个电堆风道出风口。电堆风道出风口位于电堆中两个相邻虹吸管结构单体铝-空气燃料电池之间。此外，电堆风道上还设置有氧气转换开关，转换开关上还设置有接氧气口。储液槽上设置有支架。单体铝-空气燃料电池又分为虹吸管结构单体铝-空气燃料电池和普通管结构单体铝-空气燃料电池两种。虹吸管结构单体铝-空气燃料电池由单体铝-空气燃料电池反应室外壳、铝合金电极、铝合金电极集流体、铝合金电极集流体连接孔、集流体连接支撑、铝合金电极绝缘封装、铝合金电极导电连接、空气电极、空气电极集流体、空气电极集流体连接孔、单体铝-空气燃料电池反应室、位于单体铝-空气燃料电池反应室内的电解液、单体铝-空气燃料电池进液口、单体铝-空气燃料电池进液流道、虹吸管、积液槽、单体铝-空气燃料电池出液口、单体铝-空气燃料电池回液流道、气流通道、排气口构成。空气电极集流体上设置有空气电极集流体连接孔，空气电极与空气电极集流体相连并实现电导通，连接在一起的空气电极和空气电极集流体设置在单体铝-空气燃料电池反应室外壳上，与单体铝-空气燃料电池反应室外壳一起构成一腔体，形成单体铝-空气燃料电池反应室，电解液和铝合金电极均设置在该腔体内。铝合金电极集流体上设置有铝合金电极集流体连接孔，铝合金电极导电连接将铝合金电极集流体和铝合金电极连接到一起并实现电导通，铝合金电极绝缘封装将铝合金电极导电连接和铝合金电极集流体包裹在其中，铝合金电极绝缘封装与由空气电极和单体铝-空气燃料电池反应室外壳形成的腔体一起构成一密闭腔体。单体铝-空气燃料电池进液口、单体铝-空气燃料电池进液流道、虹吸管、积液槽、单体铝-空气燃料电池回液流道、单体铝-空气燃料电池出液口、气流通道和排气口均设置在单体铝-空气燃料电池反应室外壳上。单体铝-空气燃料电池进液口与单体铝-空气燃料电池进液流道相连，单体铝-空气燃料电池进液流道与虹吸管相连，虹吸管与积液槽相连，积液槽与单体铝-空气燃料电池反应室相连，单体铝-空气燃料电池反应室与单体铝-空气燃料电池回液流道相连，单体铝-空气燃料电池回液流道与单体铝-空气燃料电池出液口相连，单体铝-空气燃料电池反应室与气流通道相连，气流通道与排气口相连。铝合金电极集流体连接孔用于实现铝合金电极集流体和导电连接片之间的连接，集流体连接支撑用于支撑铝合金电极集流体和导电连接片之间的连接，空气电极集流体连接孔用于实现空气电极集流体和导电连接片之间的连接。由虹吸管结构单体铝空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成化铝‑空气燃料电池系统，包括由虹吸管结构单体铝‑空气燃料电池构成的集成化铝‑空气燃料电池系统和由普通管结构单体铝‑空气燃料电池构成的集成化铝‑空气燃料电池系统；由虹吸管结构单体铝‑空气燃料电池构成的集成化铝‑空气燃料电池系统由铝‑空气燃料电池电堆(30)、导电连接片(4)、电源输出正极(28)、电源输出负极(29)、总进液管道(19)、进液管道(19‑1)、进液分管道(19‑2)、进液泵(21)、总回液管道(20)、回液分管道(20‑1)、储液槽(25)、反应室风机(27)、反应室风道(33)、反应室分风道(31)、电堆风机(26)、电堆风道(34)、电堆风道出风口(32)、支架(35)、氧气转换开关(36)、接氧气口(37)构成；铝‑空气燃料电池电堆(30)由两个或者更多的虹吸管结构单体铝‑空气燃料电池以电串联或者电并联或者部分电串联后再电并联或者部分电并联后再电串联的方式集成为一个整体；总进液管道(19)和总回液管道(20)分别与储液槽(25)相连，总进液管道(19)的另一端与进液泵(21)的进液口相连，进液泵(21)的出液口与进液管道(19‑1)相连，进液管道(19‑1)上设置有与电堆中单体铝‑空气燃料电池(1)数量相同的进液分管道(19‑2)，进液分管道(19‑2)分别与单体铝‑空气燃料电池进液口(7)相连；总回液管道(20)上设置有与电堆中单体铝‑空气燃料电池(1)数量相同的回液分管道(20‑1)，回液分管道(20‑1)分别与单体铝‑空气燃料电池出液口(9)相连；电堆风机(26)的出风口与电堆风道(34)相连，电堆风道(34)上设置有多个电堆风道出风口(32)，电堆风道出风口(32)位于电堆中两个相邻虹吸管结构单体铝‑空气燃料电池之间，此外，电堆风道(34)上还设置有氧气转换开关(36)，转换开关与接氧气口(37)相连；反应室风机(27)的出风口与反应室风道(33)相连，反应室风道(33)上设置有与电堆中单体铝‑空气燃料电池(1)数量相同的反应室分风道(31)，反应室分风道(31)分别与单体铝‑空气燃料电池的排气口(11)相连；储液槽(25)上设置有支架(35)；由普通管结构单体铝‑空气燃料电池构成的集成化铝‑空气燃料电池系统由铝‑空气燃料电池电堆(30)、导电连接片(4)、电源输出正极(28)、电源输出负极(29)、总进液管道(19)、进液泵(21)、进液切换阀(24)、进液管道(19‑1)、进液分管道(19‑2)、总回液管道(20)、回液分管道(20‑1)、单体铝‑空气燃料电池回液分管道(20‑2)、冲刷液进液管道(22)、冲刷液进液分管道(22‑1)、冲刷液回液分管道(23)、储液槽(25)、反应室风机(27)、反应室风道(33)、反应室分风道(31)、电堆风机(26)、电堆风道(34)、电堆风道出风口(32)、支架(35)、氧气转换开关(36)、接氧气口(37)构成；其中，铝‑空气燃料电池电堆(30)由两个或者更多的普通管结构单体铝‑空气燃料电池(1)通过普通管结构单体铝‑空气燃料电池(1)之间的电串联或者电并联或者按一定规律部分电串联后再电并联或者部分电并联后再电串联的方式集成为一个整体；总进液管道(19)和总回液管道(20)分别与储液槽(25)相连，总进液管道(19)的另一端与进液泵(21)的进液口相连，进液泵(21)的出液口与进液管道(19‑1)相连，进液管道(19‑1)上设置有进液切换阀(24)，进液切换阀(24)分别与进液管道(19‑1)和冲刷液进液管道(22)相连，进液管道(19‑1)上还设置有与电堆中单体铝‑空气燃料电池(1)数量相同的进液分管道(19‑2)，进液分管道(19‑2)分别与单体铝‑空气燃料电池进液口(7)相连；冲刷液进液管道(22)上设置有与电堆中单体铝‑空气燃料电池(1)数量相同的冲刷液进液分管道(22‑1)，冲刷液进液分管道(22‑1)分别与单体铝‑空气燃料电池(1)冲刷液进液口(8)相连；总回液管道(20)上设置有与电堆中单体铝‑空气燃料电池(1)数量相同的回液分管道(20‑1)，回液分管道(20‑1)上分别设置有与电堆中单体铝‑空气燃料电池(1)数量相同的单体铝‑空气燃料电池回液分管道(20‑2)和冲刷液回液分管道(23)，单体铝‑空气燃料电池回液分管道(20‑2)分别与单体铝‑空气燃料电池出液口(9)相连，冲刷液回液分管道(23)分别与单体铝‑空气燃料电池冲刷液出液口(10)相连；反应室风机(27)的出风口与反应室风道(33)相连，反应室风道(33)上设置有与电堆中单体铝‑空气燃料电池(1)数量相同的反应室分风道(31)，反应室分风道(31)分别与单体铝‑空气燃料电池的排气口(11)相连；电堆风机(26)的出风口与电堆风道(34)相连，电堆风道(34)上设置有多个...

【技术特征摘要】
1.一种集成化铝-空气燃料电池系统，包括由虹吸管结构单体铝-空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统和由普通管结构单体铝-空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统；由虹吸管结构单体铝-空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统由铝-空气燃料电池电堆(30)、导电连接片(4)、电源输出正极(28)、电源输出负极(29)、总进液管道(19)、进液管道(19-1)、进液分管道(19-2)、进液泵(21)、总回液管道(20)、回液分管道(20-1)、储液槽(25)、反应室风机(27)、反应室风道(33)、反应室分风道(31)、电堆风机(26)、电堆风道(34)、电堆风道出风口(32)、支架(35)、氧气转换开关(36)、接氧气口(37)构成；铝-空气燃料电池电堆(30)由两个或者更多的虹吸管结构单体铝-空气燃料电池以电串联或者电并联或者部分电串联后再电并联或者部分电并联后再电串联的方式集成为一个整体；总进液管道(19)和总回液管道(20)分别与储液槽(25)相连，总进液管道(19)的另一端与进液泵(21)的进液口相连，进液泵(21)的出液口与进液管道(19-1)相连，进液管道(19-1)上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池(1)数量相同的进液分管道(19-2)，进液分管道(19-2)分别与单体铝-空气燃料电池进液口(7)相连；总回液管道(20)上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池(1)数量相同的回液分管道(20-1)，回液分管道(20-1)分别与单体铝-空气燃料电池出液口(9)相连；电堆风机(26)的出风口与电堆风道(34)相连，电堆风道(34)上设置有多个电堆风道出风口(32)，电堆风道出风口(32)位于电堆中两个相邻虹吸管结构单体铝-空气燃料电池之间，此外，电堆风道(34)上还设置有氧气转换开关(36)，转换开关与接氧气口(37)相连；反应室风机(27)的出风口与反应室风道(33)相连，反应室风道(33)上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池(1)数量相同的反应室分风道(31)，反应室分风道(31)分别与单体铝-空气燃料电池的排气口(11)相连；储液槽(25)上设置有支架(35)；所述虹吸管结构单体铝-空气燃料电池包括单体铝-空气燃料电池反应室外壳(5-1)、铝合金电极(13)、铝合金电极集流体(2)、铝合金电极集流体连接孔(2-1)、集流体连接支撑(17)、铝合金电极绝缘封装(18)、铝合金电极导电连接(12)、空气电极(6)、空气电极集流体(3)、空气电极集流体连接孔(3-1)、单体铝-空气燃料电池反应室(5)、位于单体铝-空气燃料电池反应室(5)内的电解液、单体铝-空气燃料电池进液口(7)、单体铝-空气燃料电池进液流道(7-1)、虹吸管(15)、积液槽(14)、单体铝-空气燃料电池出液口(9)、单体铝-空气燃料电池回液流道(9-1)、气流通道(16)和排气口(11)；虹吸管结构单体铝-空气燃料电池的空气电极集流体(3)上设置有空气电极集流体连接孔(3-1)，空气电极(6)与空气电极集流体(3)相连并实现电导通，连接在一起的空气电极(6)和空气电极集流体(3)设置在单体铝-空气燃料电池反应室外壳(5-1)上，与单体铝-空气燃料电池反应室外壳(5-1)一起构成一腔体，形成单体铝-空气燃料电池反应室(5)，电解液和铝合金电极(13)均设置在该腔体内；铝合金电极集流体(2)上设置有铝合金电极集流体连接孔(2-1)，铝合金电极导电连接(12)将铝合金电极集流体(2)和铝合金电极(13)连接到一起并实现电导通，铝合金电极绝缘封装(18)将铝合金电极导电连接(12)和铝合金电极集流体(2)包裹在其中，铝合金电极绝缘封装(18)与由空气电极(6)和单体铝-空气燃料电池反应室外壳(5-1)形成的腔体一起构成一密闭腔体；单体铝-空气燃料电池进液口(7)、单体铝-空气燃料电池进液流道(7-1)、虹吸管(15)、积液槽(14)、单体铝-空气燃料电池回液流道(9-1)、单体铝-空气燃料电池出液口(9)、气流通道(16)和排气口(11)均设置在单体铝-空气燃料电池反应室外壳(5-1)上；单体铝-空气燃料电池进液口(7)与单体铝-空气燃料电池进液流道(7-1)相连，单体铝-空气燃料电池进液流道(7-1)与虹吸管(15)相连，虹吸管(15)与积液槽(14)相连，积液槽(14)与单体铝-空气燃料电池反应室(5)相连，单体铝-空气燃料电池反应室(5)与单体铝-空气燃料电池回液流道(9-1)相连，单体铝-空气燃料电池回液流道(9-1)与单体铝-空气燃料电池出液口(9)相连，单体铝-空气燃料电池反应室(5)与气流通道(16)相连，气流通道(16)与排气口(11)相连；铝合金电极集流体连接孔(2-1)用于实现铝合金电极集流体(2)和导电连接片(4)之间的连接，集流体连接支撑(17)用于支撑铝合金电极集流体(2)和导电连接片(4)之间的连接，空气电极集流体连接孔(3-1)用于实现空气电极集流体(3)和导电连接片(4)之间的连接；由普通管结构单体铝-空气燃料电池构成的集成化铝-空气燃料电池系统由铝-空气燃料电池电堆(30)、导电连接片(4)、电源输出正极(28)、电源输出负极(29)、总进液管道(19)、进液泵(21)、进液切换阀(24)、进液管道(19-1)、进液分管道(19-2)、总回液管道(20)、回液分管道(20-1)、单体铝-空气燃料电池回液分管道(20-2)、冲刷液进液管道(22)、冲刷液进液分管道(22-1)、冲刷液回液分管道(23)、储液槽(25)、反应室风机(27)、反应室风道(33)、反应室分风道(31)、电堆风机(26)、电堆风道(34)、电堆风道出风口(32)、支架(35)、氧气转换开关(36)、接氧气口(37)构成；其中，铝-空气燃料电池电堆(30)由两个或者更多的普通管结构单体铝-空气燃料电池(1)通过普通管结构单体铝-空气燃料电池(1)之间的电串联或者电并联或者按一定规律部分电串联后再电并联或者部分电并联后再电串联的方式集成为一个整体；总进液管道(19)和总回液管道(20)分别与储液槽(25)相连，总进液管道(19)的另一端与进液泵(21)的进液口相连，进液泵(21)的出液口与进液管道(19-1)相连，进液管道(19-1)上设置有进液切换阀(24)，进液切换阀(24)分别与进液管道(19-1)和冲刷液进液管道(22)相连，进液管道(19-1)上还设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池(1)数量相同的进液分管道(19-2)，进液分管道(19-2)分别与单体铝-空气燃料电池进液口(7)相连；冲刷液进液管道(22)上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池(1)数量相同的冲刷液进液分管道(22-1)，冲刷液进液分管道(22-1)分别与单体铝-空气燃料电池(1)冲刷液进液口(8)相连；总回液管道(20)上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池(1)数量相同的回液分管道(20-1)，回液分管道(20-1)上分别设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池(1)数量相同的单体铝-空气燃料电池回液分管道(20-2)和冲刷液回液分管道(23)，单体铝-空气燃料电池回液分管道(20-2)分别与单体铝-空气燃料电池出液口(9)相连，冲刷液回液分管道(23)分别与单体铝-空气燃料电池冲刷液出液口(10)相连；反应室风机(27)的出风口与反应室风道(33)相连，反应室风道(33)上设置有与电堆中单体铝-空气燃料电池(1)数量相同的反应室分风道(31)，反应室分风道(31)分别与单体铝-空气燃料电池的排气口(11)相连；电堆风机(26)的出风口与电堆风道(34)相连，电堆风道(34)上设置有多个电堆风道出风口(32)，电堆风道出风口(32)位于电堆中两个相邻普通管结构单体铝-空气燃料电池之间，此外，电堆风道(34)上还设置有氧气转换开关(36)，转换开关上还设置有接氧气口(37)；储液槽(25)上设置有支架(35)；所述普通管结构单体铝-空气燃料电池包括单体铝-空气燃料电池反应室外壳(5-1)、铝合金电极(13)、铝合金电极集流体(2)、铝合金电极集流体连接孔(2-1)、集流体连接支撑(17)、铝合金电极绝缘封装(18)、铝合金电极导电连接(12)、空气电极(6)、空气电极集流体(3)、空气电极集流体连接孔(3-1)、单体铝-空气燃料电池反应室(5)、位于单体铝-空气燃料电池反应室(5)内的电解液、单体铝-空气燃料电池进液口(7)、单体铝-空气燃料电池进液流道(7-1)、单体铝-空气燃料电池出液口(9)、单体铝-空气燃料电池回液流道(9-1)、单体铝-空气燃料电池冲刷液进液口(8)、单体铝-空气燃料电池冲刷液流道(8-1)、单体铝-空气燃料电池冲刷液出液口(10)、气流通道(16)和排气口(11)；普通管结构单体铝-空气燃料电池的空气电极集流体(3)上设置有空气电极集流体连接孔(3-1)，空气电极(6)与空气电极集流体(3)相连并实现电导通，连接在一起的空气电极(6)和空气电极集流体(3)设置在单体铝-空气燃料电池反应室外壳(5-1)上，与单体铝-空气燃料电池反应室外壳(5-1)一起构成一腔体，形成单体铝-空气燃料电池反应室(5)，电解液和铝合金电极(13)均设置在该腔体内；铝合金电极集流体(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，
申请(专利权)人：德阳东深新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51