[发明专利]分舱循环、喷淋溶氧型金属空气电池

说明书

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。

[技术领域]：

本发明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。

[背景技术]：

金属空气电池的工作原理：也称金属燃料电池(fuel cell)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。