一种铝空气电池系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种铝空气电池系统，包括分别通过管道与物料混匀装置相连的添加剂储存罐、电解质储存罐和水储存罐，物料混匀装置还与电解液储存罐相连，电解液储存罐分别通过管路与固液分离装置和铝空气电池组相连，铝空气电池组通过管道与固液分离装置相连，电解液储存罐、铝空气电池组以及固液分离装置形成循环回路；铝空气电池组还分别通过管道与水储存罐和清洗液储存罐相连。相对现有技术，本实用新型专利技术技术方案具有安全可靠、工作高效以及精准控制等优点，可有效解决现有技术铝空气电池存在的问题。

An Aluminum Air Battery System

【技术实现步骤摘要】
一种铝空气电池系统
本技术涉及燃料电池
，特别涉及一种铝空气电池系统。
技术介绍
为满足不断发展的智能电网、移动通讯、电动汽车和应急救灾等不同需求，迫切需要开发出能量高、成本低、体积小、寿命长等优点的新型化学电源，而金属空气电池也称为金属燃料电池，是一种将金属材料的化学能量直接转换为电能的化学电源。由于铝空气电池具有能量密度高(理论能量密度可达8046Wh/kg)、价格低廉、资源丰富(铝占整个地壳总重量7.45％)、环保(副产物氢氧化铝可回收再利用)等优势，因此受到国内外研究人员高度关注。虽然铝空气电池具有许多优点，但也并不能实现大规模应用，因为铝空气电池在放电过程中不但需要消耗铝，还需要消耗大量的水而生成偏铝酸盐或者白色泥浆状的氢氧化铝沉淀物。理论上，铝空气电池每消耗1g铝，同时还要消耗1g水。实际上铝空气电池在水的消耗量上超过理论值，因为铝片在散热过程中也会加快水的蒸发，并且对于盐性电解液或者低浓度的碱性电解液，每消耗1g铝也会生产2.89g氢氧化铝，但由于氢氧化铝的吸水性能较强，使得1g氢氧化铝会吸收约4毫升水体而生成白色泥浆状的沉淀，因此每消耗1g铝将会生成11.56毫升的白色泥浆状沉淀。与此同时，铝空气电池进行大电流放电过程中也会发热，而热量传导至电解液中会导致电解液温度上升，现有技术普遍采用散热风扇对电解液进行散热，但其散热效果较差。现有技术还普遍采用过滤泵对放电产物氢氧化铝进行过滤，但由于铝空气电池放电过程中产生氢氧化铝较多，如果只是简单地使用过滤泵分离氢氧化铝沉淀往往出现过滤效果较差等情况。另外现有技术中的铝空气电池大多数采用氢氧化钠或者氢氧化钾等碱性溶液作为电解液，但电解液需要提前几周或者几个月配对好，而提前配好的电解液容易吸收空气中的二氧化碳而产生碳酸盐，最终导致电解液失效。
技术实现思路
本技术的主要目的是提出一种安全可靠、工作高效以及精准控制的铝空气电池系统，旨在解决现有技术铝空气电池存在的问题。为实现上述目的，本技术提出的一种铝空气电池系统，包括分别通过管道与物料混匀装置相连的添加剂储存罐、电解质储存罐和水储存罐，所述物料混匀装置还与电解液储存罐相连，所述电解液储存罐分别通过管路与固液分离装置和铝空气电池组相连，所述铝空气电池组通过管道与所述固液分离装置相连，所述电解液储存罐、所述铝空气电池组以及所述固液分离装置形成循环回路；所述铝空气电池组还分别通过管道与所述水储存罐和清洗液储存罐相连。优选地，所述添加剂储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述电解质储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述水储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述物料混匀装置与所述电解液储存罐相连的管路、所述电解液储存罐与所述铝空气电池组相连的管路、所述水储存罐与所述铝空气电池组相连的管路、所述清洗液储存罐与所述铝空气电池组相连的管道，沿着流动方向设有控制阀和流量计；所述固液分离装置与所述电解液储存罐相连的管道设有流量计，所述铝空气电池与所述固液分离装置相连的管道，沿流动方向依次设有控制阀、水泵以及热交换器，所述控制阀、所述流量计和所述水泵分别与PLC控制器电连接。优选地，所述水储存罐内部设有电热丝和温度传感器与所述PLC控制器电连接，所述电热丝在水体温度低于10℃时启动，所述水储存罐内水体温度恒定在20～60℃内。优选地，所述铝空气电池组内部设有若干个铝空气电池单体，所述铝空气电池单体内部设有温度传感器、液位传感器以及pH值传感器分别与所述PLC控制器电连接。优选地，所述固液分离装置为旋流器。优选地，所述添加剂储存罐内的添加剂为三水锡酸钠或聚丙烯酸钠；所述电解液储存罐内的电解质为氢氧化钾或氢氧化钠。本技术技术方案相对现有技术具有以下优点：本技术技术方案采用独特的管道连接结构设置和铝空气电池组单体结构设置，使铝空气电池在工作过程中被消耗的水体能够及时得到补充，避免电池因为电解液液位下降而导致输出功率下降进而影响电池的正常工作，从而有效保证铝空气电池的安全可靠正常工作。本技术技术方案通过固液分离装置将铝空气电池工作过程中产生的氢氧化铝沉淀高效率地分离出来，通过将滤渣和滤液分离后，使滤液经相应管道回收至电解液储存罐内以作为铝空气电池工作的电解液，本技术技术方案通过热交换器配合散热风扇对铝空气电池的高温电解液进行高效冷却，保证铝空气电池内部温度控制在安全范围内。本技术技术方案采用独特的配液装置结构，电池系统工作过程中所需的电解液可现配现用，这样可大大减小空气中的二氧化碳对碱性电解液的不利影响。另外本技术技术方案同时具有排气和液位检测、温度检测、pH检测和排废液检测，从而使本技术系统检测和控制更加精准。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本技术铝空气电池系统的结构示意图；图2为本技术铝空气电池系统的工作流程图；图3为本技术铝空气电池系统的配液程序流程图；图4为本技术铝空气电池系统的温度检测反馈控制流程图；图5为本技术铝空气电池系统的液位检测反馈控制流程图；图6为本技术铝空气电池系统的pH值检测反馈控制流程图；图7为本技术固液分离装置分离出的沉淀物的XRD图；图8为本技术固液分离装置分离出的沉淀物的SEM图；图9为本技术实施例铝空气电池单体的主视图；图10为本技术实施例铝空气电池单体的后视图；图11为本技术实施例对比例1的铝空气电池的恒流放电曲线；图12为本技术实施例对比例2的铝空气电池的恒流放电曲线。本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。本技术提出一种铝空气电池系统。请参见图1至图10，在本技术实施例中，铝空气电池系统包括分别通过管道与物料混匀装置相连的添加剂储存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝空气电池系统，其特征在于，包括分别通过管道与物料混匀装置相连的添加剂储存罐、电解质储存罐和水储存罐，所述物料混匀装置还与电解液储存罐相连，所述电解液储存罐分别通过管路与固液分离装置和铝空气电池组相连，所述铝空气电池组通过管道与所述固液分离装置相连，所述电解液储存罐、所述铝空气电池组以及所述固液分离装置形成循环回路；所述铝空气电池组还分别通过管道与所述水储存罐和清洗液储存罐相连。

【技术特征摘要】
1.一种铝空气电池系统，其特征在于，包括分别通过管道与物料混匀装置相连的添加剂储存罐、电解质储存罐和水储存罐，所述物料混匀装置还与电解液储存罐相连，所述电解液储存罐分别通过管路与固液分离装置和铝空气电池组相连，所述铝空气电池组通过管道与所述固液分离装置相连，所述电解液储存罐、所述铝空气电池组以及所述固液分离装置形成循环回路；所述铝空气电池组还分别通过管道与所述水储存罐和清洗液储存罐相连。2.如权利要求1所述的铝空气电池系统，其特征在于，所述添加剂储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述电解质储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述水储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述物料混匀装置与所述电解液储存罐相连的管路、所述电解液储存罐与所述铝空气电池组相连的管路、所述水储存罐与所述铝空气电池组相连的管路、所述清洗液储存罐与所述铝空气电池组相连的管道，沿着流动方向设有控制阀和流量计；所述固液分离装...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈允至，钟建业，刘富德，郑大伟，古元，谢天锋，彭陈阳，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44