本发明专利技术一般涉及使用氧气浓缩器在加压下往锌／氧电池中输入相当高纯的氧气。氧气以受控的方式输入。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及使用氧气浓缩器在加压下往锌-氧电池中输入相当高纯的氧气。氧气以受控的方式输入。专利技术的背景金属-空气电池使用多个电化学电池，这各个电池由一个可透气的阴极、一个金属阳极和含水电解液组成。由于它们使用来自空气中的氧气作为电化学反应中的反应物，它不是重的材料，故金属-空气电池具有较高的能量密度。在锌-空气电池放电的过程中，来自周围空气的氧气在阴极转变成氢氧根离子，锌在阳极与氢氧根离子反应而被氧化，释放出电子供给能量。锌-空气电池的一个问题是用闸门或阀控制氧气进入电池。当电池不在对负载供电时必需关闭氧气，而后在使用过程中又得将氧气流量调整到与负载相匹配。第二个问题是控制电池内部的水。第三个问题是将氧气分散到电池内的阴极区中，以便使全部锌都有效地氧化。这些问题的一个解决方法是在电池中输入压缩空气。此体系的困难在于，在大体积空气流过电池供给氧气的条件下，控制好电池中的湿度和温度。本专利技术的一个目的是使用氧气浓缩器在加压下以受控方式往锌-氧电池输入相当高纯度的氧气来解决空气流的问题。本专利技术的这个和其它目的将由下述描述中清楚地看出。专利技术的概述本专利技术提供一种解决在金属-空气电池中供入氧气的问题的较佳方案。本专利技术披露将氧气浓缩器与锌/氧电池结合使用，其中氧气以可控方式输入。附图的描述附图说明图1是在电池中结合使用氧气浓缩器的流程图。专利技术的详细描述金属-空气电池包括由金属制成的阳极，该阳极在金属-氧电池的放电过程中可被氧化，产生电能。这种金属包括铅、锌、锂、铁、镉、铝和镁。锌通常是较好的，因为容易获得，能量密度高、安全性好，并且费用较低。电池中还要提供电解液。通常使用周期表第I族金属的氢氧化物的电解质水溶液。例如，氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯等。金属-空气电池具有可透气的阴极。本专利技术使用氧气浓缩器供给的氧气代替空气作为反应物。由于空气只含有约20％的氧气，故需要较大流量的空气才能为阴极提供所需的氧气。将浓缩获得的氧气供应到可透气的阴极上就能简化电池设计。使用被电池或流过行驶车辆的空气流驱动的旋转压缩机(1)来产生压缩空气。也可以使用各种由反馈回路控制的压缩机。空气还可在水上通过，对其增湿。此增润器(3)可以放在氧气浓缩器(5)之前或之后，但较好是放在氧气浓缩器之后。压缩空气通过氧气浓缩器，该氧气浓缩器中装有让＞95％的氧气通过而排出氮气的分子筛或隔膜。浓缩的氧气包含少量的二氧化碳、氮气和水，称其为“高纯度氧气”。较好的氧气浓缩器使用沸石分子筛或吸收剂材料。吸收氩气的活性炭分子筛也可与沸石结合起来使用。从氧气浓缩器排出的氧气流中的二氧化碳可被装有吸收剂材料如氧化钙或氢氧化锂的小盒(7)吸收。当氧气从小盒中排出或进入浓缩器之前，它可被增湿(9)。在非常干燥的天气条件下，使用储水器(11)。被电池中的水分传感器(19)控制着的增润器阀(13)可用于控制进入电池(15)的水分量。使用氧气流量阀(17)控制进入电池的氧气量。氧气进入电池的流量要控制得与电池负载(23)相匹配。压缩氧气流也应确保氧气在整个氧电极中完全混合或分散。使用减压阀(25)将剩余的气体和水分排到大气中。这种电池包含减压阀，以便将氮气和水分释放到空气中。采用再生式吹洗流或使用两个沸石床将氮气从沸石中解吸出来。在两步循环中，一个床或一对床(一个是沸石，另一个是碳)接受高压空气作为进料气，该高压空气对床加压并形成氧气流。同时，另一个床中的高压气体排出达到较低的压力，这个降压过程对在高压循环阶段中预先吸附的氮气和氩气(参见1989年公开的美国专利4,880,443)起解吸作用。尽管在用于电动车辆的大电池中宜使用氧气浓缩器，但也有用于制造较小电池的较小氧气浓缩器。视负载的情况，开始时将空气控制系统的氧气入口设置在一预定的位置上，用以控制供入电池的氧气量。为了确保氧气流与阴极的整个表面反应，可以用多个放在氧气通道中的挡板(21)来改变氧气流的方向。用于改变氧气流方向的挡板限定出一个基本上在阴极表面上覆盖其所有点的蜿蜒通道。较好的是，阴极含有一个入口、一个出口以及多个挡板，以便限定出一个使氧气从入口流到出口的曲折通道。可以将一种催化组分放在氧气流的通道中，以便催化可再充电的金属-氧电池产生的氢气和氧气的再结合。可以将此相同的氧气浓缩器技术应用于使用氢作为阳极的燃料电池。氧气浓缩器为这些电池提供一个更为有效的氧气源。空气中的一氧化碳会毒害燃料电池。使用氧气浓缩器来提纯氧气源可以防止或减少空气中存在的一氧化碳和其它杂质引起的这种干扰。权利要求1.一种包括氧阴极、金属阳极和电解液的金属-氧电池，所述电池的特征在于，它有一个用于浓缩氧气以便向阴极供入高纯氧气的装置和控制氧气进入阴极的装置；所述控制进入阴极的装置包括相连的电流监控电路和氧气控制电路，所述电流监控电路是用来测量在操作过程中金属-氧电池向负载输出的电流，所述氧气控制电路对应于所述输出电流开启所述控制氧气输入的装置，让氧气从浓缩器进入一段预定的时间。2.如权利要求1所述的电池，其中所述氧气浓缩器中装有沸石分子筛。3.如权利要求1或2所述的电池，其中所述氧气浓缩器中有两个沸石床，一个床是通过降低其中的压力来再生的。4.如权利要求1至3中任一项所述的电池，其中所述氧气浓缩器中有一个吸收剂碳床。5.如权利要求1至4中任一项所述的电池，其中所述金属阳极是锌。6.如权利要求1至5中任一项所述的电池，其中所述电解液选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铯。7.一种包括氧阴极、氢阳极和电解液的燃料电池，所述电池的特征在于，它有一个使氧气进入阴极的装置，该装置包含相连的电流监控电路和氧气控制电路，所述电流监控电路是用来测量在操作过程中金属-氧电池向负载输出的电流，所述氧气控制电路对应于所述输出电流开启所述控制氧气输入的装置，让氧气从浓缩器进入一段预定的时间。8.如权利要求7所述的燃料电池，其中所述氧气浓缩器中装有沸石分子筛。9.如权利要求7或8所述的燃料电池，其中所述氧气浓缩器中有两个沸石床，一个床是通过降低其中的压力来再生的。10.如权利要求7至9中任一项所述的燃料电池，其中所述氧气浓缩器中有一个吸收剂碳床。全文摘要本专利技术一般涉及使用氧气浓缩器在加压下往锌/氧电池中输入相当高纯的氧气。氧气以受控的方式输入。文档编号H01M8/04GK1308781SQ99808182 公开日2001年8月15日 申请日期1999年5月18日 优先权日1998年5月18日专利技术者V·加尔斯坦, J·B·卡姆登 申请人:宝洁公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括氧阴极、金属阳极和电解液的金属－氧电池，所述电池的特征在于，它有一个用于浓缩氧气以便向阴极供入高纯氧气的装置和控制氧气进入阴极的装置；所述控制进入阴极的装置包括相连的电流监控电路和氧气控制电路，所述电流监控电路是用来测量在操作过程中金属－氧电池向负载输出的电流，所述氧气控制电路对应于所述输出电流开启所述控制氧气输入的装置，让氧气从浓缩器进入一段预定的时间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：V加尔斯坦，JB卡姆登，
申请(专利权)人：伊利诺斯州立大学托管会，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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