分舱循环、喷淋溶氧型金属空气电池制造技术

分舱循环、喷淋溶氧型金属空气电池,属于金属燃料电池领域,结构包括阳极金属、阳极舱、阴极舱、缓冲舱、舱盖、舱室中套、集流网、电解液传输管、循环泵、通风风扇、控制电路、启动电池组；由通风风扇使得空气流经空气通道,形成了空气与电解液及带有催化功能的集流网表面的直接接触的还原反应,舱盖与舱室中套围成阳极舱,缓冲舱与舱室中套围成阴极舱；阳极舱与阴极舱是被带孔的舱室中套隔离,在隔离舱板上开有壁孔；集流网置于阴极舱中又将阴极舱被隔离出用于电解液喷淋的空气通道,壁孔所喷淋电解液流入集流网后进入缓冲舱；每组阳极舱、阴极舱构成一个电池单元,集流网是电池单元的正极,阳极金属是电池单元的负极,多个电池单元组成电池堆,可以进行串联或并联连接输出。

【技术实现步骤摘要】
分舱循环、喷淋溶氧型金属空气电池[
]：本专利技术属于金属空气电池领域，涉及一种铝空气燃料电池系统，具体地讲涉及一种分舱化电解液循环,且带控温系统、排氢系统、过滤系统的铝空气燃料电池。[
技术介绍
]：金属空气电池的工作原理:也称金属燃料电池(fuelcell)是一种将持续供给的金属和氧化剂中的化学能连续不断地转化为电能的电化学装置。由于氧气作为活性物质,储存在电池之外,只要不断地供给燃料就能一直发电,容量是无限。其最大特点是反应过程不涉及燃烧,能量转换等温进行,效率远高于普通内燃机。金属空气电池以空气中的氧气作为正极活性物质,金属锌、镁或铝等作为负极活性物质,氧气通过气体扩散电极到达气-固-液三相界面与金属反应而放出电能。目前使用的锌空气电池、镁空气电池、铝空气电池等都是常见的例子。其中铝、镁金属空气电池在理论上有着优异的性能,特别适合于直接使用食盐水或海水作为中性电解液,具有优异的环境协调性,具备无毒、无有害气体、不污染环境、寿命长、可靠性高、使用安全等诸多天然优势。积极开发铝/镁空气电池是解决目前化学电源能量重量比偏低、价格能量比偏高、污染环境等问题的有效途径。金属中最有代表性的以铝空气电池为例:作为备用电源,已在欧美用于通讯网站等野外电源的即时充电装置。作为水下电源,已用于舰艇、监视器、远距鱼雷和潜水设施的能源。作为电动汽车的驱动能源也是开发这种电池的一个主要兴趣点。铝空气电池既可用于陆上又可用于深海,既可作动力电源又可作长寿命高比能量的信号电源。对于碱性铝空气电池应用范围广泛,从应急电源到便携电池、电动车和水下运载器的电源都可应用。作为电动车的推进动力,铝所含能量以单位重量计接近汽油的一半,以单位体积计是汽油的3倍。碱性铝空气电池的另一应用是作水下运载器电源,例如潜艇和矿井监视的无人运载器、远程鱼雷、浮动运输车和潜艇辅助动力。在这些应用中氧气可用高压或低温容器携带或从过氧化氢中分解获得。碱性铝空气电池的能量密度高,除用作备用电源之外,还可用于机动车辆和水下装置的驱动电源。铝空气电池在电池放电时被不断消耗铝,生成Al(OH)3,而铝的化合价为三价,相当于电化学当量2.98Ah/g,铝有足够低的负偏压,相对于标准的氢电极为-1.66V,比能量较大,达到8.140kW/kg,不用专用包装可以长期保存。从可充电性来看,该电池可分为一次电池和机械可充的二次电池(即更换铝阳极)。正极使用的氧化剂可因电池的工作环境不同而异,电池在陆地上工作时使用空气,在水下工作时可使用液氧、压缩氧、过氧化氢或海水中的溶解氧。比能量高:理论可达2290Wh/kg目前实际可达300-400Wh/kg。同样能量的铝空气电池其质量仅为铅酸电池的12％-15％。这一数值远高于当今各种电池的比能量。比功率中等:达到50-200W/kg,这一特性显然是由氧电极所决定的因为氧电极的工作电位远离其热力学平衡电位。其交换电流密度很小,电池放电时极化很大。氢氧燃料电池的比功率不高,其原因也在于此。使用寿命达到3-4年:这也主要取决于氧电极的工作寿命,因为铝电极是可以不断更换的。安全可靠、无毒、无有害气体、不污染环境、铝资源丰富、价格便宜:电池反应消耗铝、氧气和水生成Al(OH)3后者是当今用于污水处理的优良沉淀剂。在金属空气电池中，目前研究比较多的是锌空气电池、镁空气电池、铝空气电池、铁空气电池和锂空气电池，电解液体系可以是中性电解液、碱性电解液或有机电解液。相对于氯化物中性电解液和有机电解液体系，碱性电解液具有更高的电导率，相应的电池系统能够更高功率输出，和中性电解液相比，碱性电解液电池系统的电池输出电压高，因此，对于输出功率要求较大的领域以使用碱性电解液为主。碱性电解液主要是采用氢氧化钠或氢氧化钾溶液。但在碱性电解液体系中，也存在这一些需要解决的问题，以碱性铝空气电池为例，电池在放电过程中发生以下反应:4Α13026Η20—4A1(OH)3在强碱性介质中，电化学反应产物Al(OH)3是可溶的，反应如下:4Al3026H204Na0H—4A1(OH)、4Na然后在溶液中逐步达到饱和状态，重新析出Al(OH)3固体。4A1(OH)44Na—4A1(OH)3(固体)4NaOH此时反应生成的氢氧化铝沉淀为结晶的三水铝石，随着反应的继续进行，这些沉淀物将产生以下不利影响:①降低电解液的电导率；②堵塞电解液通道。因此，必须从电解液中分离出沉淀，使电池反应界面处的电解液保持不变，反应稳定进行。除了上述电池反应外，金属空气电池阳极还有一个副反应，以铝阳极为例，反应如下:2A16H20—2A1(OH)33H2(气体)该反应会析出氢气，消耗铝，但不产生电能，能量是以热的形式产生，结果会降低电池的能量输出效率，并且电池内部随着热的累积，使电解液的温度升高，电解液蒸发量增大。为提高金属空气电池的应用范围，更适合于大功率，长时间运行的领域，如电动汽车动力电池、大型备用电源等，需要对电池运行过程中产生的沉淀、氢气和热进行控制，以便电解液的温度、成分保持在一个合理的范围内，使得电池的功率输出稳定。铝空气电池的具体研究现状:结构可根据实用要求设计成开放式或封闭式,电解液可以是中性的或碱性的也可以是循环的或固定的,甚至可以直接应用海水,所需的氧化剂可以从实际环境中就地取材,采用空气、压缩氧、液氧、过氧化氢或海水中溶解的氧。铝阳极的研究进展:1850年以来铝就被用作电池电极,当时Hulot描述了一种电池用锌(汞)作阳极,铝作阴极,铝作阴极，稀硫酸作电解质铝在1857年首次用作Buff电池的阳极。1893年汞齐化铝一锌合金被试图用在碳阴极的电池中作为阳极。1948年汞齐化铝作阳极的电池的开路电压高达2.45V。20世纪50年代以后,铝阳极首次在Leclanche型干电池中使用体系为铝/含水NaOH+ZnO/多孔膜/MnO2(C)。用氯化锰的四水化合物作为电解质进一步开发了Al/MnO电池。20世纪60年代,铝/氧体系首先由Zaromb及Trevethau等证实。他们发现添加氧化锌或某些有机缓蚀剂,例如烷基-二甲基-苄基铵盐可显著减少汞齐化铝阳极在钠(或钾)氢氧化物电解液中的腐蚀。铝负极的极化和腐蚀都相当严重,这两个问题使铝空气电池未能发挥高能电源的优势为了使铝具有的优越电化学性能得到充分发挥,国内外的学者们作了大量的研究,他们发现往纯铝中加入极少量的一些合金元素,便能显著地改善其电化学性能，使其钝化膜在电解,使其在钝化膜在电解液中很顺利地溶解并使其电位负移到-1.0V(vs.SHE)以下,从而为铝在化学电源和阴极保护方面开辟了一条通路。1956年,RohmanReynoldsMetals的Rohman研制了一种含5％Zn的合金,这大概是最初的铝合金阳极材料。1966年Keding和Newport研究了合金元素对铝阳极的影响发现加入Hg、Ga、Sn、In、Bi、Mg、Zn、Ba等皆可得到比纯铝的电位负得多的铝合金,而且这些元素以一定的比例混合后往往比简单的二元合金的性能要好得多。1970年以后,随着铝空气电池作为电动车电源上的应用研究的展开,铝阳极的研究发展达到一个崭新的阶段。1990年unter等人申请了一个铝电池专利,其阳极采用Al-Mg-Mn或者Al-Ca-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.分舱循环、喷淋溶氧型金属空气电池:包括阳极金属、阳极舱、阴极舱、缓冲舱、舱盖、舱室中套、集流网、电解液传输管、循环泵、通风风扇、控制电路、启动电池组；基本工作原理:首先将阳极金属置于阳极舱中,将电解液存储于阳极舱、缓冲舱中，使得电解液在阴极舱或缓冲舱中获得喷淋空间,然后在启动电池组或外接电源的供电下,由控制电路驱动循环泵进行强制循环开始向阳极舱回注电解液,电池进入工作状态；其特征就在于:舱盖与舱室中套围成阳极舱,缓冲舱与舱室中套及缓冲舱围成阴极舱；循环泵驱动电解液沿着阳极舱‑‑阴极舱‑‑缓冲舱‑‑阳极舱或阴极舱‑‑阳极舱‑‑缓冲舱—阴极舱循环往复；阳极舱与阴极舱是被舱室中套或舱盖隔离；在阴极舱的上部或下部留有喷淋空间,所谓喷淋空间的就是与大气相通的空间,通过通风风扇能使空气强行流经的空间,形成溶氧的电解液的气‑‑液混合空间；每组的阳极舱、阴极舱构成一个电池单元,集流网是电池单元的正极,阳极金属是电池单元的负极,多个电池单元组成电池堆,经过并联或串联后产生电力输出。

【技术特征摘要】
2017.04.28 CN 20171029627771.分舱循环、喷淋溶氧型金属空气电池:包括阳极金属、阳极舱、阴极舱、缓冲舱、舱盖、舱室中套、集流网、电解液传输管、循环泵、通风风扇、控制电路、启动电池组；基本工作原理:首先将阳极金属置于阳极舱中,将电解液存储于阳极舱、缓冲舱中，使得电解液在阴极舱或缓冲舱中获得喷淋空间,然后在启动电池组或外接电源的供电下,由控制电路驱动循环泵进行强制循环开始向阳极舱回注电解液,电池进入工作状态；其特征就在于:舱盖与舱室中套围成阳极舱,缓冲舱与舱室中套及缓冲舱围成阴极舱；循环泵驱动电解液沿着阳极舱--阴极舱--缓冲舱--阳极舱或阴极舱--阳极舱--缓冲舱—阴极舱循环往复；阳极舱与阴极舱是被舱室中套或舱盖隔离；在阴极舱的上部或下部留有喷淋空间,所谓喷淋空间的就是与大气相通的空间,通过通风风扇能使空气强行流经的空间,形成溶氧的电解液的气--液混合空间；每组的阳极舱、阴极舱构成一个电池单元,集流网是电池单元的正极,阳极金属是电池单元的负极,多个电池单元组成电池堆,经过并联或串联后产生电力输出。2.根据权利要求1分舱循环、喷淋溶氧型金属空气电池所述的阴极舱上部或下部获得的喷淋空间,其特征就在于阴极舱上部的喷淋空间是由舱盖与舱室中套的阴极舱壁所围空间,在舱室中套上部对应阴极仓部位的开有通风孔,在隔离部位的结...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：罗天珍，
类型：发明
国别省市：广东,44