采用金属燃料带的金属空气燃料电池组系统技术方案

公开了一金属空气燃料电池组系统（１），其中，可以以双向方式将金属燃料带（５）传送经过其放电头组件（６）及再充电头组件（７），同时自动地管理其金属燃料的可用性，以便改善系统性能。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
采用金属燃料带的金属空气燃料电池组系统本申请是1998年10月6日提交的名称为“采用金属燃料带的金属空气燃料电池组系统”的中国专利申请No.98811659.6的分案申请。本专利技术背景
本专利技术涉及用于从经金属空气燃料电池组(FCB)系统传送的金属燃料带产生电功率的改进的方法和系统。现有技术描述在同时待审的序列号为No.08/944,507号美国专利申请中，申请人公开了几种新型金属空气燃料电池组(FCB)系统。在发电期间，当存在离子导电的介质如注入电解质的凝胶体时，金属燃料带在一固定阴极结构上传送。根据已知的电化学原理，由于从该系统产生电功率，因此，所传送的金属燃料带被氧化。与现有技术的电化学放电装置相比，在序列号为No.08/944,507号美国专利申请中所公开的那种金属空气FCB系统具有很多优点。例如，一个优点是，在特定电负载状态所需的输出电压值范围内产生电功率。另一个优点是，在进行放电操作期间进行的电池组再充电周期，可对氧化的金属空气带进行重复复原(即，再充电)。在美国专利No.5,250.370中，申请人公开了一种用于对在现有技术的金属空气FCB系统中利用的氧化的金属燃料带进行再充电的改进的系统和方法。通过将一再充电头集成在金属空气FCB放电系统中，这种技术上的改进理论上能够更快地对金属燃料带进行再充电，以便在FCB放电操作中重复利用。但是，实际上尚有很多重要的问题尚未解决，使得所述可再充电FCB系统不能进入商业化。特别是，在美国专利No.5,250,370中公开的基于带的FCB系统设计假设，当在放电操作期间沿金属燃料带的燃料从其供带盘传送到收带盘时，该燃料将以均匀的方式消耗。但实际上，金属燃料沿带结构的长度方向不以均匀方式消耗，-->因为在带传送和放电操作期间，电负载状态变化。因此，当采用美国专利No.5,250,370中公开的FCB系统时，在放电操作期间，使沿被传送的金属燃料带长度方向的相当数量的金属燃料废弃。这导致了不能在放电操作期间有效利用所需金属燃料，并且不能在再充电操作期间有效利用所需电功率。因此，本领域内非常需要一种能够克服现有技术中的局限性的、用于对金属燃料带以电化学方式放电和再充电的改进的方法和设备。本专利技术公开因此，本专利技术的一个主要目的是提供一种能够避免现有技术中的缺点的、用于对金属空气燃料电池组(FCB)进行放电和/或再充电的改进的方法和设备。本专利技术的另一目的是提供这样一种系统，其中，可以以双向方式经过放电头组件传送金属燃料带，同时自动地管理沿其的金属燃料的可用性，以便在放电操作模式期间改善系统性能。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，要被放电的金属燃料带包括多个金属燃料道(track)，用于从一金属空气FCB系统中产生不同的输出电压。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，沿每个金属燃料带中道长度的金属燃料的每个区域和子区采用光学或磁装置以一数字代码标记，以便能够在放电操作期间记录与放电有关的数据，并计算沿金属燃料带的每个这样的区域的金属燃料可用性。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，可以以双向方式经过其再充电头组件传送金属燃料带，同时自动地管理沿其的金属氧化物的出现，以便在再充电操作模式期间改善系统性能。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，要被再充电的氧化的金属燃料带包括多个金属燃料道，用于从一金属空气FCB系统中产生不同的输出电压。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，沿每个金属燃料带中的道长度方向的金属燃料的每个区域和子区采用光学或磁装置以一数字代码标记，以便能够在再充电操作期间记录与再充电有关的数据，并计算沿金属燃料带的每个这样的区域的金属氧化物出现。本专利技术的又一目的是提供这样一种金属燃料带放电子系统形式的设备，其中，氧化的金属燃料带的路径长度在放电操作期间以折叠方式延长，以便使包含在盒式装置中或在供带盘上的氧化的金属燃料供给带能够快速地放电，从而满足-->动态的负载状态的需求。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，再充电头组件包括多个阴极和阳极结构，它们在放电操作期间被有选择地布置在氧化的金属燃料带的延长的路径长度周围。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，要放电的氧化的金属燃料带包括多个金属燃料道，用于从一金属空气FCB系统产生不同的输出电压。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，设置一放电功率调节子系统，用于在放电操作期间的金属氧化物电化学氧化期间调节操作参数。本专利技术的又一目的是提供一种金属燃料带再充电子系统形式的设备，其中，氧化的金属燃料带的路径长度在再充电操作期间明显延长，以便使包含在盒式装置中或在供带盘上的氧化的金属燃料供给带能够快速地再充电。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，再充电头组件包括多个阴极和阳极结构，它们在再充电操作期间被有选择地布置在氧化的金属燃料带的延长的路径长度周围。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，要再充电的氧化的金属燃料带包括多个金属燃料道，用于从一金属空气FCB系统产生不同的输出电压。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，设置一再充电功率调节子系统，用于在再充电操作期间的金属氧化物电化学还原期间调节操作参数。本专利技术的又一目的是提供一种混合式金属燃料带放电/再充电子系统，其中，氧化的金属燃料带的路径长度在放电操作和再充电操作期间明显延长，以便使包含在盒式装置中或在供带盘上的氧化的金属燃料供给带能够快速地放电和再充电。本专利技术的又一目的是提供这样一种混合式系统，其中，放电/再充电头组件包括多个阴极和阳极结构，它们在放电和再充电操作期间被有选择地布置在氧化的金属燃料带的延长的路径长度周围。本专利技术的又一目的是提供这样一种混合式系统，其中，要被放电的氧化的金属燃料带包括多个金属燃料道，用于从一金属空气FCB系统产生不同的输出电压。本专利技术的又一目的是提供这样一种混合式系统，其中，设置一放电功率调节子系统，用于在放电操作期间的金属氧化物电化学氧化期间调节操作参数。本专利技术的又一目的是提供一种金属空气燃料电池组系统，它包括金属燃料放-->电子系统，其中，自动地检测、记录和处理放电参数，如阴极-阳极电压和电流值、放电阴极中氧分压、阴极-电解质界面的相对湿度、和金属燃料带的速度，以便实时地产生在控制放电参数时所利用的控制数据信号，从而可以以节时和节能的方式对金属燃料材料进行放电。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，要被放电和/或再充电的金属燃料材料包含在可插入系统的存储间内地盒式装置中。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，要被放电和/或再充电的金属燃料材料包括多个金属燃料道，用于从系统产生不同的输出电压。本专利技术的又一目的是提供一种金属空气燃料电池组系统，它包括金属燃料再充电子系统，其中，自动地检测、记录和处理再充电参数，如阴极-阳极电压和电流值、再充电阴极中氧分压、阴极-电解质界面的相对湿度、和金属燃料带的速度，以便实时地产生在控制再充电参数时所利用的控制数据信号，从而可以以节时和节能的方式对放电的金属燃料材料进行再充电。本专利技术的又一目的是提供这样一种系统，其中，要被放电和/或再充电的金属燃料材料包含在可插入系统的存储间内地盒式装置中。本专利技术的又一目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属空气燃料电池组系统，用于从在一对供带盘和收带盘之间传送的金属燃料供给带产生电功率，包括：用于在再充电操作期间延长氧化的金属燃料带的路径长度，从而在再充电操作期间可将多个再充电头有选择地布置在金属燃料带的延长的路径长度周围。

【技术特征摘要】
US 1997-10-6 08/944,507;US 1998-5-7 09/074,337;US 1.一种金属空气燃料电池组系统，用于从在一对供带盘和收带盘之间传送的金属燃料供给带产生电功率，包括：用于在再充电操作期间延长氧化的金属燃料带的路径长度，从而在再充电操作期间可将多个再充电头有选择地布置在金属燃料带的延长的路径长度周围。2.一种金属空气燃料电池组系统，包括：金属燃料带放电子系统；金属燃料带再充电子系统，与所述金属燃料带放电子系统集成在一起；和带路径长度延长机构，在所述金属燃料带再充电子系统中利用，用于将氧化的金属燃料带延长路径长度，所述延长的路径长度明显比在由所述金属燃料带放电子系统内的由带路径长度延长机构原有的路径长度长。3.一种金属空气燃料电池组系统，其中，用于使金属燃料带在单个混合型子系统中进行放电和再充电的装置，其中，将所述子系统的放电头和再充电头布置在延长路径长度的金属燃料带周围，以便能够同时进行放电和再充电。4.一种金属空气燃料电池组(FCB系统，其中，自动地控制一个或多个再充电参数，以便对氧化的金属燃料材料(即，阳极)进行再充电，以在金属空气FCB系统中重新利用。5.一种金属空气燃料电池组(FCB)系统，其中，自动地控制一个或多个放电参数，以便使金属燃料材料(即，阳极)放电，以在金属空气FCB系统中产生电功率。  6.一种金属空气燃料电池组系统，包括：一子系统，用于控制沿氧化的金属燃料带的金属氧化物的再充电，从而完全还原所述金属燃料带的金属氧化物，而不破坏金属燃料带的透气结构。7.一种金属空气燃料电池组系统，其中，要再充电的金属燃料带是以氧化的金属燃料带的形式实现的，所述金属燃料带在放电操作期间被传送经过与金属空气FCB的放电在关联的阴极结构。8.一种金属空气燃料电池组系统，其中，在再充电期间，氧化的金属燃料带的路径长度明显延长，以便能够对盒式装置内或供带盘上的包含的氧化的金属燃料供给带快速再充电。9.一种金属空气燃料电池组系统，其中，要再充电的氧化的金属燃料带-->包括多个金属燃料道，用于从金属空气FCB系统中产生不同的输出电压。10.一种金属空气燃料电池组系统，其中在其再充电功率调节子系统的控制下，在再充电期间从系统的再充电头的阴极部件中抽出产生的氧气。11.一种金属空气燃料电池组系统，采用其再充电功率调节子系统控制在系统的再充电头的阴极部件内的相对湿度。12.一种金属空气燃料电池组系统，其中，氧化的燃料带传送经过再充电头的速度在其再充电功率调节子系统的控制下进行调节。13.一种金属空气燃料电池组系统，其中，在再充电操作期间，在其再充电功率调节子系统的控制下，调节加到氧化的金属燃料道的电压和被驱动经过金属燃料道的电流。14.一种金属空气燃料电池组系统，其中，在上游设置一金属氧化物检测头，用于检测沿已经放电(即，氧化的)的多道金属燃料带长度方向的燃料道，而在下游设置一再充电头，具有多对电隔离的阴极和阳极结构，用于有选择地仅对已经有效氧化(即，消耗)的那些金属燃料道进行再充电。15.一种金属空气燃料电池组系统，采用光学或磁装置，给沿金属燃料道导长度方向上的每个金属燃料区域或子区标记上一数字代码，使得能够在放电操作模式期间记录与放电有关的数据，以便在将来执行包括快速和有效再充电操作的各种类型的管理操作时访问和利用。16.一种金属空气燃料电池组系统，其中，可以以双向方式将金属燃料道传送经过其放电头组件和再充电头组件，同时自动地管理其金属燃料的可用性，以便改善系统性能。17.一种金属空气燃料电池组系统，其中，包含再充电间，再充电间包括一再充电头组件，其每个均包括一导电阴极结构、一离子导电介质和一阳极接触结构。18.一种金属空气燃料电池组系统，其中，在放电周期中，采用多个放电头来以受控的阳极-阴极电流值使金属燃料带放电，以便在放电周期控制其最佳还原的金属氧化物模式的结构。19.一种金属空气燃料电池组系统，其中，有关沿金属燃料道的每个区域(即，片段)瞬间负载状态的信息由系统控制器记录在存储器中。20.一种金属空气燃料电池组系统，包括：一装置，用于获取沿一卷金属燃料道的每个金属燃料区域的标识数据，以确-->定其身份；一装置，用于检测与每个所述标识的金属燃料区域关联的负载状态数据的装置；和用于记录所述负载状态，以便将来在后续的带再充电操作期间利用。21.一种金属空气燃料电池组系统，其中，在放电时刻记录金属燃料道放电状态，并在带再充电操作期间利用其来最佳地对放电的金属燃料道再充电。22.一种金属空气燃料电池组系统，其中，在带放电操作期间，采用置入每个系统放电头的阴极结构中的小型条形码符号读取器，来执行对沿金属燃料道的每个区域的条形码数据的光学检测。23.一种金属空气燃料电池组系统，其中，在带放电操作期间，采用置入每个系统再充电头的阴极结构中的小型条形码符号读取器，来执行对沿放电的金属燃料道的每个区域的条形码数据的光学检测。24.一种金属空气燃料电池组系统，其中，其子系统可通过连接到系统控制器的输入/输出子系统来遥控。25.一种金属空气燃料电池组系统，包括：用于将金属燃料供给卡存储在片装式盒类装置中的装置，所述片装式盒类装置具有分隔的内部空间，用于将(再)充电和放电的金属燃料卡存储在形成于所述带装盒状装置内的单独的存储隔间。26.一种具有放电操作模式金属空气燃料电池组系统，包括：金属燃料提供装置，用于提供金属燃料材料，以在所述再充电操作模式期间产生电功率，其中，所述金属燃料材料具有沿所述金属燃料材料划分的多个区域或子区，并且每个所述区域用一代码标注；代码读取装置，用于在放电操作模式期间的所述区域放电期间，读取沿所述金属燃料的每个所述区域的所述数字代码；参数检测装置，用于在所述放电操作模式期间的每个所述金属燃料材料的区域放电期间，检测一组放电参数；参数处理装置，用于处理金属燃料材料的每个所述区域上检测到的所述一组放电参数，并在所述区域放电的同时产生用于控制一个或多个放电参数的控制数据信号。27.如权利要求26所述的金属空气燃料电池组系统，其中，金属燃料材料是以金属燃料带的形式实现的。    -->28.如权利要求26所述的金属空气燃料电池组系统，其中，所述参数处理装置处理在金属燃料材料的每个所述区域上检测到的所述一组放电参数，并当所述区域放电时产生用于控制一个或多个放电参数的控制数据信号，以便以节时和/或节能的方式使所述金属燃料的区域放电。29.一种具有再充电操作模式的金属空气燃料电池组系统，包括：金属燃料提供装置，用于提供金属燃料材料，以在所述再充电操作模式期间再充电，其中，所述金属燃料材料具有沿所述金属燃料材料划分的多个区域，并且每个所述区域用一代码标注；代码读取装置，用于在再充电操作模式期间的所述区域再充电期间，读取沿所述金属燃料的每个所述区域的所述数字代码；参数检测装置，用于在所述再充电操作模式期间的金属燃料材料的每个所述区域再充电期间，检测一组再充电参数；参数处理装置，用于处理金属燃料材料的每个所述区域上检测到的所述一组再充电参数，并在所述区域再充电的同时产生用于控制一个或多个再充电参数的控制数据信号。30.如权利要求所述29的金属空气燃料电池组系统，其中，金属燃料材料是以金属燃料带的形式实现的。31.一种具有放电操作模式和再充电操作模式的金属空气燃料电池组系统，包括：金属燃料提供装置，用于提供金属燃料材料，以在所述放电操作模式期间用来产生电功率和在所述再充电操作模式期间进行再充电时利用，其中，所述金属燃料材料具有沿所述金属燃料材料长度方向划分的多个区域或子区，并且每个所述区域用一代码标注；放电参数检测装置，用于在所述放电操作模式期间的金属燃料材料的每个所述区域放电期间，检测一组放电参数；代码读取装置，用于在放电操作模式期间的所述区域放电期间、以及在所述再充电操作模式操作期间的金属燃料的所述区域的再充电期间，读取沿所述金属燃料的每个所述区域的所述数字代码；放电参数记录装置，用于记录在所述金属燃料材料的每个所述区域上检测到的所述一组放电参数，其中所述记录的放电参数组采用标注到所述区域的所述代码标注；    -->放电参数读取装置，用于读取所述记录的放电参数；放电参数处理装置，用于处理从所述放电参数记录装置读取到的所述记录的放电参数组，以在所述再充电操作模式期间产生用于控制所述再充电参数的第一组控制数据信号，从而可以节时和/或节能的方式对放电的金属燃料材料再充电；再充电参数检测装置，用于在所述再充电操作模式期间的金属燃料材料的每个所述区域再充电期间，检测一组再充电参数；再充电参数记录装置，用于记录在所述金属燃料材料的每个所述区域上检测到的所述一组再充电参数，其中所述记录的放电参数组采用标注到所述区域的所述代码标注；再充电参数读取装置，用于读取所述记录的再充电参数；和再充电参数处理装置，用于处理来自所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞德格M法里斯，采宾特萨伊，姚文斌，张元民，
申请(专利权)人：里维奥公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]