大功率中性電解液金屬 ? 空氣電池系統(tǒng)及其使用方法技術(shù)方案

一種大功率中性電解液金屬?空氣電池系統(tǒng)及其使用方法。該電池系統(tǒng)是由兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的基本電池單元、電解液過(guò)濾箱、循環(huán)泵、控制閥、電解液輸入分配器、電解液排出總管、排水閥、電解液溢流總管、控制電路、控制器和連接管道等組成。基本電池單元由反應(yīng)箱、陽(yáng)極、陰極、電解液及陰極匯流排、陽(yáng)極匯流排組成，反應(yīng)箱兩側(cè)設(shè)有電解液輸入口、電解液排出口、電解液溢流排氣口。電解液為中性液體，如鹽水、海水等。各基本電池單元的電解液相互連通，無(wú)需電解液隔離器。本發(fā)明專利技術(shù)適用于較大功率的用電要求，在陽(yáng)極消耗完之后可更換陽(yáng)極重復(fù)使用、可安全免維護(hù)的長(zhǎng)期存放、啟動(dòng)使用簡(jiǎn)單、可隨時(shí)切斷負(fù)載、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、反應(yīng)沉淀物可回收循環(huán)利用的特點(diǎn)。

High power neutral electrolyte metal air battery system and use method thereof

A high power neutral electrolyte metal air battery system and use method thereof. The battery system is composed of two or more in a series or parallel basic cell, electrolyte filter box, circulating pump, control valve, electrolyte input distributor, electrolyte discharge manifold, drain valve, electrolyte overflow duct, control circuit, controller and connecting pipes etc.. The basic cell unit is composed of reaction box, anode, cathode, electrolyte and cathode busbar, and anode busbar. Two sides of the reaction box are equipped with electrolyte inlet, electrolyte outlet and electrolyte overflow vent. The electrolyte is neutral liquid, such as salt water, sea water and so on. The electrolyte of the basic cell units is connected to each other without the need for the electrolyte isolator. The invention is applicable to the large power requirements, in the end can be replaced after the consumption of anode anode reuse, safe maintenance of long-term storage, easy to use, can start off load, no pollution to the environment and products of the reactions Recyclable recycling.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)及其使用方法
本專利技術(shù)涉及直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，尤其涉及以水溶液為電解質(zhì)的金屬燃料電池，特別是涉及用金屬-空氣電池輸出大功率電能的裝置。
技術(shù)介紹
金屬-空氣電池是一種新型高能化學(xué)電源，它以鎂鋁基合金為負(fù)極，空氣電極為正極、中性水溶液為電解液，電池運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)消耗鎂鋁合金負(fù)極和空氣中的氧對(duì)外輸出電能。金屬-空氣電池不需充電，電池運(yùn)行過(guò)程中可通過(guò)更新消耗的鎂鋁合金負(fù)極材料使電池持續(xù)運(yùn)行，故也稱為金屬燃料電池。中性金屬-空氣電池以鹽水或海水為電解液。其它可循環(huán)電解液的金屬-空氣電池大都使用強(qiáng)堿或酸性電解液。為了防止電解液互相聯(lián)通短路漏電，都設(shè)計(jì)了復(fù)雜且不可靠的進(jìn)液分割室和出液分割室。如專利文件：大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)（申請(qǐng)?zhí)?01210102835.9）中的技術(shù)方案中需要有分割室，經(jīng)出液管流出的電解液先被各電極室的分割室內(nèi)的、旋轉(zhuǎn)著的進(jìn)液分割室電解液切割器斬?cái)嗪罅魅脒M(jìn)液分割室、再經(jīng)進(jìn)液管流進(jìn)電池反應(yīng)室內(nèi)，再由溢流槽流入?yún)R流區(qū)，經(jīng)匯流管流出的電解液被旋轉(zhuǎn)著的出液切割器斬?cái)嘀罅魅氤鲆簠^(qū)；經(jīng)出液管流入液流配置室。這樣做的話，一是因?yàn)榉指钍医Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，二是因?yàn)殡娊庖菏褂煤髸?huì)變得粘稠，導(dǎo)致切割器不能正常旋轉(zhuǎn)，需要清洗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出一種大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)，具體方案如下：大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)基本電池單元；其特征在于，所述基本電池單元的上方設(shè)置有用于將電解液輸入的分配器；所述分配器與多個(gè)聯(lián)通管相連，所述聯(lián)通管一側(cè)與所述分配器相連，另一側(cè)與所述基本電池單元底部的電解液輸入口相連；所述基本電池單元上方設(shè)置有溢流管，所述溢流管將電解液匯入電池組兩側(cè)的溢流總管，電解液通過(guò)溢流總管相互聯(lián)通，最終直接排入循環(huán)過(guò)濾箱；所述基本電池單元下方還設(shè)置有排出管，所述各排出管將電解液和反應(yīng)殘留物排出至電池組兩側(cè)的排出總管，電解液通過(guò)排出總管相互聯(lián)通，最終排入循環(huán)過(guò)濾箱。本專利技術(shù)采用以上技術(shù)方案，其優(yōu)點(diǎn)在于，解決了現(xiàn)有技術(shù)金屬-空氣電池反應(yīng)沉淀物難以清除、電池組中基本電池單元間電解液液流之間需要隔離以防短路、斷開(kāi)負(fù)載后電池極板溫度急劇升高燒蝕陽(yáng)極板、電池內(nèi)部清洗困難等問(wèn)題。各基本電池單元的電解液通過(guò)進(jìn)水管、電解液排出總管、電解液溢流總管相互連通，無(wú)需電解液隔離器（電解液分割室、電解液分隔室等）。電池系統(tǒng)的輸出為直流電。優(yōu)選的，所述基本電池單元包括反應(yīng)箱，所述電解液放置于反應(yīng)箱內(nèi)。優(yōu)選的，所述多個(gè)基本電池單元組成電池組，所述電池組的一側(cè)設(shè)置有循環(huán)過(guò)濾箱，所述循環(huán)過(guò)濾箱內(nèi)設(shè)置有用于過(guò)濾電解液的過(guò)濾器和提供動(dòng)力的循環(huán)泵。優(yōu)選的，所述溢流總管與所述循環(huán)過(guò)濾箱相連；所述反應(yīng)箱的上方設(shè)置有電解液溢流排氣口，經(jīng)由的電解液通過(guò)電解液溢流總管流入循環(huán)過(guò)濾箱，反應(yīng)后產(chǎn)生的少量氫氣經(jīng)由溢流排氣口排出。優(yōu)選的，所述循環(huán)過(guò)濾箱與所述排出總管相連，所述電解液排出總管與循環(huán)過(guò)濾箱之間設(shè)置有用于控制的排水閥。本專利技術(shù)進(jìn)一步采用以上技術(shù)方案，其特征在于，所述兩個(gè)排水閥可同時(shí)開(kāi)啟，也可以交替開(kāi)啟。所述電池組可經(jīng)受負(fù)載數(shù)秒的瞬間輸出短路，且不會(huì)造成電池?fù)p壞。輸出電壓過(guò)低時(shí)，控制電路會(huì)自動(dòng)切斷輸出。優(yōu)選的，所述反應(yīng)箱的兩側(cè)設(shè)有陰極及匯流條；陰極與陰極匯流條連接；反應(yīng)箱的上蓋連接插入反應(yīng)箱內(nèi)的陽(yáng)極和陽(yáng)極匯流條；陽(yáng)極通過(guò)金屬連接件與陽(yáng)極匯流條相互連接。本專利技術(shù)進(jìn)一步采用以上技術(shù)方案，其優(yōu)點(diǎn)在于，位于基本電池單元外側(cè)的陰極匯流條與位于電池頂部的陽(yáng)極匯流條組成電能輸出端，基本電池單元串或并連接后組成電池組對(duì)外供電。陽(yáng)極通過(guò)金屬連接件與陽(yáng)極匯流條相互聯(lián)通。基本電池單元中的陽(yáng)極用完后可通過(guò)更換新的陽(yáng)極恢復(fù)電池的功能。所述基本電池單元在工作過(guò)程中產(chǎn)生的少量氫氣經(jīng)由所述反應(yīng)箱的溢流排氣管向外排出。所述形成電解液的鹽、水可分別長(zhǎng)期存放，存放期間無(wú)需人工維護(hù)、充電。在需要用電時(shí)將鹽水混合灌入反應(yīng)箱即可產(chǎn)生電能，控制電路控制循環(huán)水泵和排水閥的操作。優(yōu)選的，所述電解液采用鹽水或者海水。電解液為中性液體，如鹽水、海水等。其中，中性電解液采用清潔的淡水，如自來(lái)水與食用鹽配置成水溶液，在海洋中使用可直接采用海水。優(yōu)選的，所述反應(yīng)箱設(shè)置有反應(yīng)沉淀物排出口，所述反應(yīng)箱通過(guò)電解液排出總管直接互相聯(lián)通并排出電解液。本專利技術(shù)還提供了該空氣電池的使用方法，包括以下步驟：步驟A:在循環(huán)泵的驅(qū)動(dòng)下，將預(yù)過(guò)濾的電解液泵入電解液輸入分配器，然后分別流入每個(gè)基本電池單元的反應(yīng)箱，根據(jù)電解液的溫度控制排水閥的開(kāi)關(guān)，將反應(yīng)箱中的高溫電解液和反應(yīng)殘留物排出到過(guò)濾箱；步驟B:啟動(dòng)循環(huán)泵通過(guò)進(jìn)水管將電解液泵入反應(yīng)箱，控制反應(yīng)箱的水位，在所有反應(yīng)箱水位都達(dá)到工作水位后，啟動(dòng)電池系統(tǒng)的排水閥將反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的反應(yīng)殘留物連同電解液通過(guò)電解液排出總管導(dǎo)出到過(guò)濾箱，通過(guò)注入新的電解液保持反應(yīng)箱內(nèi)的電解液總量和溫度基本穩(wěn)定。本專利技術(shù)進(jìn)一步采用以上技術(shù)方案，所述電池系統(tǒng)可間歇工作，電池陽(yáng)極和陰極電極之間的電解液在其間歇工作期間無(wú)需排出存放，關(guān)閉控制閥，停止循環(huán)泵即可。在額定功率范圍內(nèi)電池可跟隨負(fù)載的變化隨時(shí)調(diào)節(jié)輸出功率。在長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)才需要排空反應(yīng)箱的電解液、用清水清洗反應(yīng)箱。所述電池組可隨時(shí)斷開(kāi)負(fù)載，斷開(kāi)負(fù)載后電池組立即停止輸出電能，且不會(huì)造成電池過(guò)熱。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)適用于較大功率的用電要求，如一個(gè)電池組可連續(xù)穩(wěn)定的輸出千瓦級(jí)的電能。具有安全可靠、可連續(xù)工作、可擴(kuò)展、成本低、無(wú)噪音、無(wú)高溫、無(wú)燃爆危險(xiǎn)、無(wú)電磁輻射、在陽(yáng)極消耗完之后可更換陽(yáng)極重復(fù)使用、安裝與使用不受空間環(huán)境限制、全天候工作、可安全免維護(hù)的長(zhǎng)期存放、啟動(dòng)使用簡(jiǎn)單、可隨時(shí)切斷負(fù)載、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、反應(yīng)沉淀物可回收循環(huán)利用的特點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)的大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例正面示意圖。圖2是本專利技術(shù)一種實(shí)施例的電池系統(tǒng)背面的示意圖。圖3是本專利技術(shù)一種實(shí)施例的電池系統(tǒng)的側(cè)面示意圖。圖4是本專利技術(shù)一種實(shí)施例的電池系統(tǒng)基本電池單元的示意圖。圖5是本專利技術(shù)一種實(shí)施例的電池系統(tǒng)基本電池單元的剖面示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本專利技術(shù)的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：實(shí)施例1一種大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)。該電池系統(tǒng)是由兩個(gè)或多個(gè)（串聯(lián)或并聯(lián)的）基本電池單元20、電解液過(guò)濾箱10、循環(huán)泵102、控制閥111、電解液輸入分配器112、電解液排出總管114、排水閥117、電解液溢流總管116、控制電路12、控制器和連接管道等組成。基本電池單元由反應(yīng)箱200、陽(yáng)極203、陰極201、電解液及陰極匯流排202、陽(yáng)極匯流排204組成，反應(yīng)箱兩側(cè)設(shè)有電解液輸入口207、電解液排出口206、電解液溢流排氣口208。實(shí)施例2大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)中，金屬-空氣電池至少是由兩個(gè)、彼此以電串聯(lián)或者電并聯(lián)連接的基本電池單元20組成電池組11。該電池組11運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)控制閥111，位于循環(huán)過(guò)濾箱10內(nèi)的循環(huán)泵102將過(guò)濾后的電解液泵入電池組11。電池組11上方設(shè)置電解液輸入分配器112，電解液輸入分配器112通過(guò)電解液輸入聯(lián)通管113將電解液分別送入各反應(yīng)箱200的電解液輸入口207。輸入反應(yīng)箱200內(nèi)多余的電解液，通過(guò)反應(yīng)箱200上部的電解液溢流排氣口208經(jīng)由電解液溢流管本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種大功率中性電解液金屬???空氣電池系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)基本電池單元；其特征在于，所述基本電池單元的上方設(shè)置有用于將電解液輸入的分配器；所述分配器與多個(gè)聯(lián)通管相連，所述聯(lián)通管一側(cè)與所述分配器相連，另一側(cè)與所述基本電池單元底部的電解液輸入口相連；所述基本電池單元上方設(shè)置有溢流管，所述溢流管將電解液匯入電池組兩側(cè)的溢流總管，電解液通過(guò)溢流總管相互聯(lián)通，最終直接排入循環(huán)過(guò)濾箱；所述基本電池單元下方還設(shè)置有排出管，所述各排出管將電解液和反應(yīng)殘留物排出至電池組兩側(cè)的排出總管，電解液通過(guò)排出總管相互聯(lián)通，最終排入循環(huán)過(guò)濾箱。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)基本電池單元；其特征在于，所述基本電池單元的上方設(shè)置有用于將電解液輸入的分配器；所述分配器與多個(gè)聯(lián)通管相連，所述聯(lián)通管一側(cè)與所述分配器相連，另一側(cè)與所述基本電池單元底部的電解液輸入口相連；所述基本電池單元上方設(shè)置有溢流管，所述溢流管將電解液匯入電池組兩側(cè)的溢流總管，電解液通過(guò)溢流總管相互聯(lián)通，最終直接排入循環(huán)過(guò)濾箱；所述基本電池單元下方還設(shè)置有排出管，所述各排出管將電解液和反應(yīng)殘留物排出至電池組兩側(cè)的排出總管，電解液通過(guò)排出總管相互聯(lián)通，最終排入循環(huán)過(guò)濾箱。2.如權(quán)利要求1所述的大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于，所述基本電池單元包括反應(yīng)箱，所述電解液放置于反應(yīng)箱內(nèi)。3.如權(quán)利要求1所述的大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)基本電池單元組成電池組，所述電池組的一側(cè)設(shè)置有循環(huán)過(guò)濾箱，所述循環(huán)過(guò)濾箱內(nèi)設(shè)置有用于過(guò)濾電解液的過(guò)濾器和為電解液循環(huán)提供動(dòng)力的循環(huán)泵。4.如權(quán)利要求3所述的大功率中性電解液金屬-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于，所述溢流總管與所述循環(huán)過(guò)濾箱相連；...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝敏，王曉黎，李煒，李永付，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳市怡美工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東,44