專利名稱：金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)由于燃油的燃燒會(huì)產(chǎn)生尾氣污染，不利用環(huán)境保護(hù)，而現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)都需要各種動(dòng)力機(jī)械帶動(dòng)才能發(fā)電，存在著燃料燃燒能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量的大量能量損失、及由機(jī)械運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的機(jī)械能至磁電能轉(zhuǎn)換能量損失，其燃料至電能的轉(zhuǎn)換效率非常低的缺點(diǎn)，急待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以控制金屬燃料添加的、電解液可以輸入輸出并可以過濾、冷卻的、可以輸入氧氣和/或空氣的、有密封外殼或帶密封蓋的密封外殼(10)的、輸出電流和功率可以控制、調(diào)節(jié)的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)。本發(fā)明的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)的氧氣源由各種制氧機(jī)或設(shè)備(2)構(gòu)成，這種制氧機(jī)或設(shè)備(2)的氧氣的產(chǎn)生和流動(dòng)由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)由另外的蓄電池提供啟動(dòng)電能或由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)在通氣閥管(6)處于開通狀況時(shí)，氣體擴(kuò)散電極(7)通過吸收空氣中的氧氣并與金屬燃料電極(8)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行發(fā)電，所產(chǎn)生的電能提供啟動(dòng)電能；當(dāng)金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的封閉外殼(10)內(nèi)的儲(chǔ)氧倉(9)內(nèi)儲(chǔ)存有一定的氧氣以后，通氣閥管(6)自動(dòng)或手動(dòng)關(guān)閉，這時(shí)制氧機(jī)或設(shè)備(2)的電動(dòng)機(jī)由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)提供工作電能，制氧機(jī)或設(shè)備便可以從空氣中連續(xù)不斷地獲取空氣制得氧氣，制氧機(jī)或設(shè)備(2)上的氧氣管(20)與金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)的儲(chǔ)氧倉(9)連通，通過氧氣管(20)供氧給金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)使用，這種制氧機(jī)或設(shè)備包括現(xiàn)有技術(shù)的各種制氧機(jī)或設(shè)備，如分子篩的或高分子膜的制氧機(jī)，或溶氧電解制氧機(jī)，或固體電解質(zhì)制氧機(jī)及其它的電解法制氧機(jī)，或高頻震蕩制氧機(jī)，或高梯度磁分離制氧機(jī)等以及其它現(xiàn)有技術(shù)的制氧機(jī)或設(shè)備；金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)的外殼(10)為可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的密封外殼(10)或可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的帶通氣閥管(6)的密封外殼(10)，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的外殼(10)的內(nèi)腔被分隔板(11)分隔為各個(gè)獨(dú)立的腔室(12)，各個(gè)獨(dú)立的腔室(12)的同側(cè)和不同側(cè)面連接有一根或一根以上的電解液輸液管(13)、(14)，電解液輸液管的輸入液管(13)和輸出液管(14)分別設(shè)置在主隔板(15)的上、下部位，電解液可以通過自身重力或化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)輸入輸出各個(gè)獨(dú)立的腔室(12)中，化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)并具有耐堿或耐酸或耐鹽腐蝕的特征，帶動(dòng)化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵的電動(dòng)機(jī)的電能由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供，并采用持續(xù)或間斷兩種方式進(jìn)行工作，化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)進(jìn)出輸液管道(21)、(22)與電解液輸液(14)、(13)連通，電解液輸液管的主管(13)、(14)在金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)的內(nèi)外構(gòu)成冷卻、過濾、循環(huán)系統(tǒng)，電解液輸液管的主管在金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的外部采用耐堿或耐酸或耐鹽腐蝕的風(fēng)冷或水冷管道冷卻裝置如將蛇形管(16)置于水冷箱(4)中進(jìn)行冷卻，電解液的過濾利用過濾器(17)過濾、搜集器(18)搜集，采用物理方法或化學(xué)方法進(jìn)行過濾、搜集，電解液輸液管的支管(27)與電解液排空儲(chǔ)液回收箱(5)相連，用于在金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)停止工作前排空儲(chǔ)存電解液或停止工作后回收更換電解液，電解液輸液管的管路上安裝有電磁控制閥(29)，用于控制電解液分別單向流向電解液排空儲(chǔ)液回收箱(5)和/或單向流向電解液輸液管(13)和/或控制電解液由電解液排空儲(chǔ)液回收箱(5)單向流向電解液輸液管(13)的方向，(54)為電解液從金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的內(nèi)腔排空到電解液排空儲(chǔ)液回收箱(5)時(shí)電解液與氧氣交換空間時(shí)的排氣管，該管上帶有換氣閥，以保證電解液冷卻、過濾、循環(huán)工作和電解液排空儲(chǔ)液回收工作的獨(dú)立完成，電解液從金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的內(nèi)腔排空到電解液排空儲(chǔ)液回收箱(5)后，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的內(nèi)腔僅有氣體擴(kuò)散電極和金屬燃料和/或金屬燃料電極，因此可以避免金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)在停止使用時(shí)的自放電現(xiàn)象，電解液通過電解液外輸液管(13)、內(nèi)輸液管(24)及其兩側(cè)的各輸液口(19)流向金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)(1)內(nèi)的各個(gè)獨(dú)立的腔室(12)，電解液通過輸液口(25)流出到內(nèi)輸液管(14)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)及其進(jìn)出輸液管道(21)、(22)和電解液外輸液管(16)、(13)進(jìn)行電解液的冷卻、過濾、循環(huán)，電解液的更換由電磁閥(23)自動(dòng)和人工手動(dòng)閥控制排出電解液；金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的正電極為氣體擴(kuò)散電極(7)，在密封的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)內(nèi)，通過各種制氧機(jī)或設(shè)備(2)直接向密封的各腔室內(nèi)輸入氧氣或先向儲(chǔ)氧空間(9)內(nèi)儲(chǔ)存一定濃度和壓力的氧氣后，氧氣自動(dòng)向密封的儲(chǔ)氧倉(9)內(nèi)的各腔室(12)內(nèi)擴(kuò)散，氧氣通過氣體擴(kuò)散電極進(jìn)入并參與金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的電極化學(xué)反應(yīng)，由電化學(xué)反應(yīng)的理論得知，增大反應(yīng)物的濃度和壓力，會(huì)加快電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速度，這同時(shí)體現(xiàn)在金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)所產(chǎn)生和提供的電流流量的加大上，由此導(dǎo)致金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的輸出功率的增大，(26)、(28)分別為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的輸出電極的陽極(正極)和陰極(負(fù)極)，它們是由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的各腔室(12)的單體電池進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)后形成的總的輸出電極，從而可以為各種用電器尤其是為各種電動(dòng)車輛提供各種規(guī)格的恒定的或變化的大功率輸出電能，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。


圖1為本發(fā)明的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)上的氧氣源制氧機(jī)(2)的一個(gè)實(shí)施例溶氧電解法制氧機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2的溶氧電解法制氧機(jī)的主視圖。
圖1為本發(fā)明的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中(1)為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆，(2)為為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供氧氣的制氧機(jī)或設(shè)備，(3)為為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供電解液冷卻、過濾、循環(huán)動(dòng)力的化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵，(4)為電解液輸液管(蛇形管)的水冷箱，當(dāng)然水冷箱(4)也可以改為層疊片狀的風(fēng)冷器，(5)為電解液排空儲(chǔ)液回收箱，(6)為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的封閉外殼(10)內(nèi)的儲(chǔ)氧倉(9)上的自動(dòng)或手動(dòng)通氣閥管，(7)為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)氣體擴(kuò)散電極陽極，(8)為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的電極陰極，氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與電極陰極(8)為相互間隔排列，陰極板由炭、石墨或鎳板或表面鍍鎳或鍍金的金屬板如鎂板、鋁板等不易被氧化的材料板構(gòu)成或直接由金屬燃料板構(gòu)成，由不易被氧化的材料板構(gòu)成的陰極電極(8)與氣體擴(kuò)散電極陽極(7)之間裝填有金屬燃料板或金屬燃料顆?；蜓b滿金屬燃料顆粒的燃料匣，(30)為裝填金屬燃料的金屬燃料腔，氣體擴(kuò)散電極(7)即陽極(板)由防水透氣層、催化層和導(dǎo)電網(wǎng)三層經(jīng)加熱、壓合制成PTFE型電極，根據(jù)所用憎水劑不同有聚四氟乙烯型電極和聚乙烯型電極，防水層由活性炭加聚四氟乙烯乳液分別與適量的乙醇及水濕潤、攪拌混合，然后壓干滾壓成型、晾干、剪裁成型制成聚四氟乙烯型電極板防水層，催化層制作過程與前面部分制作步驟與防水層制作相同，只是催化層配方為活性炭與聚四氟乙烯質(zhì)量比為3∶1，取剪裁成型的聚四氟乙烯電極板材在其表面刷涂2摩爾硝酸銀與1摩爾硝酸汞溶液混合并晾干，在攝氏零度的溫度下加入40％的水合肼進(jìn)行還原反應(yīng)并將反應(yīng)后的型材晾干備用，導(dǎo)電骨架的制造過程為在氫氣爐中將0.1mm厚的銅箔退火后沖網(wǎng)，在點(diǎn)焊機(jī)上將0.2mm厚的銀箔焊在銅網(wǎng)上，在沖床上壓平然后電鍍銀，金屬燃料電池氣體擴(kuò)散電極陽極制造工藝過程是在壓片模內(nèi)放入無甘油玻璃紙，依次放入防水膜、導(dǎo)電骨架、防水膜、催化膜、然后將玻璃紙覆蓋在催化膜上，合上膜蓋，在50-60℃加熱、加壓(8-10MPa)成型制得，當(dāng)然，還可采用鋰化多孔鎳電極板作陽極，電催化劑還可采用在聚四氟乙烯電極板材表面涂鍍鉑或鎳或雷尼鎳(銀)或硼化鎳或涂鍍鈷、錳、銀、鉑-鈀、鉑-金、鎳-錳、鉑-鎳、鉑-鎳-錳、活性炭、氧化鋁制成，金屬燃料發(fā)電機(jī)的陰極板由炭、石墨或鎳板或表面鍍鎳或鍍金的金屬板如鎂板、鋁板等不易被氧化的材料板構(gòu)成或直接由金屬燃料板構(gòu)成，金屬燃料由金屬活動(dòng)順序表中的鎂、鋁、錳、鋅、鉻、鐵、鎳(酸性電池用)、錫、鉛、銅等活動(dòng)金屬制成的塊狀、柱狀、球形顆粒構(gòu)成，或由這些金屬粉及與該金屬對(duì)應(yīng)的金屬氧化物、無機(jī)和/或有機(jī)緩蝕劑、粘結(jié)劑及質(zhì)量為2％的植物纖維及0.5％-1％的PFTE乳液經(jīng)和粉混勻、造粒、烘干制成塊狀或柱狀或球形狀金屬燃料顆?；虬宀幕騼H由這些金屬粉或純金屬加入無機(jī)和/或有機(jī)緩蝕劑經(jīng)壓模機(jī)壓?；驘崛酆鬂茶T成塊狀或柱狀或球狀金屬燃料顆粒，將金屬燃料顆粒裝填進(jìn)金屬燃料腔(12)中或?qū)⒔饘偃剂项w粒裝填進(jìn)多孔或網(wǎng)狀金屬燃料匣中，并將金屬燃料匣放入金屬燃料腔(30)中，金屬燃料匣由整體結(jié)構(gòu)匣或分體結(jié)構(gòu)匣構(gòu)成，整體結(jié)構(gòu)的金屬燃料匣由與金屬燃料腔(30)數(shù)量對(duì)應(yīng)的匣體、絕緣的匣體支架框、匣體支架框邊緣提手或吊孔結(jié)合構(gòu)成，與金屬燃料腔(30)數(shù)量對(duì)應(yīng)的匣體安裝在或連在匣體支架框上，匣體內(nèi)可以反復(fù)裝填金屬燃料顆粒，金屬燃料板的使用和更換采用邊緣帶提手或吊孔的整體絕緣的金屬燃料板定位支架框，與金屬燃料腔(30)數(shù)量對(duì)應(yīng)的金屬燃料板安放在金屬燃料板定位支架框上，金屬燃料的更換可以將金屬燃料顆粒、匣、金屬燃料板、絕緣支架框、提手或吊孔進(jìn)行整體更換或通過有與金屬燃料腔(30)數(shù)量對(duì)應(yīng)的進(jìn)料口的與發(fā)電堆(1)為一體或分體結(jié)構(gòu)的金屬燃料添加漏斗進(jìn)行金屬燃料的添加；氣體擴(kuò)散電極板即陽極板(8)外包有絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜如石棉膜(紙)、碳化硅膜或偏鋁酸鋰膜或維尼龍紙或水化纖維素膜或超細(xì)玻璃纖維氈隔膜等，使電子無法在電解質(zhì)中通過隔膜進(jìn)入氣體擴(kuò)散電極板即陽極板，由于金屬燃料具有導(dǎo)電性能，所以相互接觸的填滿了金屬燃料腔(30)中的金屬燃料顆粒之間及與其相接觸的導(dǎo)電的陰極電極板之間可相互傳導(dǎo)電子，這樣，金屬燃料腔中的金屬燃料顆?？梢曌髟诮饘偃剂锨恢械难由斓年帢O電極，而這種被視為延伸的陰極電極的金屬燃料是可不斷被氧化的也是可以反復(fù)更換使用的，金屬燃料顆粒中的金屬原子在氧化過程中失去電子，能級(jí)大為降低，變?yōu)榻饘匐x子進(jìn)入到電解質(zhì)中，通過金屬燃料顆粒之間及與陰極電極板之間的電子傳導(dǎo)及外電路形成電流對(duì)外做功，電子通過用電器電流回路導(dǎo)線、流至陽極并與陽極的氧分子發(fā)生還原反應(yīng)，氧分子能級(jí)略為升高、生成氫氧根離子，以通用化學(xué)反應(yīng)式表示為[O]代表氧化劑[R]代表還原劑，P代表反應(yīng)產(chǎn)物e-代表電子，則二價(jià)活動(dòng)金屬燃料分合反應(yīng)為
三價(jià)活動(dòng)活動(dòng)金屬的分合反應(yīng)為
下面以金屬鋅為還原劑、氧氣為氧化劑為例并選取氫氧化鉀作為電解液將金屬燃料電池的電化學(xué)式列出如下(-)Zn|KOH|O2(C)(+)負(fù)極正極 金屬燃料電池反應(yīng) 金屬燃料電池電動(dòng)勢(shì)為 =0.401-(-1.245)+0.0592logpo21/2]]>=1.646+0.0592logpo21/2]]>當(dāng)正極活性物質(zhì)為純氧時(shí)，Po2＝pθo2，E＝0.401+1.245＝1.646V，當(dāng)正極活性質(zhì)為空氣時(shí)，由于氧的分壓為大氣壓的21％，所以E=1.646+0.0592logpo21/2=1.646+0.0295lg(0.21)1/2=1.636V]]>為降低金屬燃料顆粒的自放電，也可在電解質(zhì)的電解液中加入少量Pb(Ac)等緩蝕劑當(dāng)然也可不向電解質(zhì)中加緩蝕劑，加入到金屬燃料中或電解質(zhì)中的緩蝕劑分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑，無機(jī)緩蝕劑由銦或錫或鋁或銀或鉛或鈣或氧化汞構(gòu)成，有機(jī)緩蝕劑由8-硝基喹啉和/或8-氯基喹啉和/或4-聯(lián)苯羧酸和/或芐基特丁醇和或4-聯(lián)苯和/或N-N-二乙基碳苯酰胺和/或P-雙環(huán)乙基苯、三苯基氯甲烷和/或含有乙醇胺基團(tuán)的飽和或不飽和一元羧酸構(gòu)成。(10)為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的封閉外殼，該封閉外殼為可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的密封外殼或可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的帶通氣閥管(6)的密封外殼，(11)為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的單體電池腔室(12)的分隔板，(15)為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)各單體電池腔室(12)的主隔板，(13)(21)、(22)、(16)為電解液外輸液管，(14)、(24)為電解液內(nèi)輸液管、內(nèi)輸液管上連接有輸液支管和管口(19)、(25)，輸液支管和管口(19)、(25)也可以沿各腔室分隔板(11)的方向連接、開口，當(dāng)然沿各腔室分隔板(11)的方向連接的各輸液支管和管口(19)、(25)也可以沿電解液外輸液管(13)(21)、(22)、(16)和電解液內(nèi)輸液管(14)、(24)方向各自獨(dú)立構(gòu)成電解液冷卻、過濾、循環(huán)管路并在化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)的位置處各自配備獨(dú)立的分泵(3)，化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)及其分泵的驅(qū)動(dòng)電能由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供，氧氣機(jī)及設(shè)備(2)由現(xiàn)有技術(shù)的各種氧氣機(jī)或設(shè)備經(jīng)過改造構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)氧氣機(jī)或設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電能由另外的蓄電池提供或由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供，工作電能由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供，另外的蓄電池可以由工作中的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)進(jìn)行充電。
圖2為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)上的氧氣源制氧機(jī)或設(shè)備(2)的溶氧電解法制氧機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為制氧機(jī)的主視圖，在圖2、圖3中(31)為制氧機(jī)殼，(32)為電解槽，(33)為制氧機(jī)的金屬陽極板，(34)為制氧機(jī)的溶氧陰極板，(35)為空氣間隔層，(36)為加液池，(37)為加液池出水口，(38)為氧氣輸出口，(39)為加水蓋，(40)為電源開關(guān)，(41)為氣泵，(42)為直流電源，(43)為氣泵開關(guān)，(44)為保險(xiǎn)絲(管)，(45)為蓄電池和/或金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)電源線接口，(46)為儲(chǔ)氧瓶，(48)為制氧機(jī)電解液液位觀察口，(49)為通風(fēng)孔，(50)為制氧機(jī)后側(cè)的散熱電風(fēng)扇，(51)為氧氣壓縮機(jī)，它由電動(dòng)機(jī)(52)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然也可以不用氧氣壓縮機(jī)(51)。
本發(fā)明的制氧機(jī)或設(shè)備包括現(xiàn)有技術(shù)的各種制氧機(jī)或設(shè)備，如帶空氣壓縮機(jī)的變壓吸附分子篩制氧機(jī)或高分子膜的制氧機(jī)，或溶氧電解制氧機(jī)，或固體電解質(zhì)制氧機(jī)及其它的電解法制氧機(jī)，或高頻震蕩制氧機(jī)，或高梯度磁分離制氧機(jī)等以及其它現(xiàn)有技術(shù)的制氧機(jī)或設(shè)備；其中的變壓吸附分子篩制氧機(jī)的分子篩可以采用籠型晶體結(jié)構(gòu)的5A沸石分子篩及其它結(jié)構(gòu)的分子篩。
本發(fā)明的第二種解決方案是直接將制氧機(jī)或設(shè)備(2)改換為空氣壓縮機(jī)，由空氣壓縮機(jī)直接向金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的儲(chǔ)氧倉(9)中壓入高壓空氣，可以增加向氣體擴(kuò)散電極(7)的供氧量，起到加大金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)輸出功率的效果，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的制造成本相對(duì)較低，發(fā)電機(jī)(站)瞬間輸出功率可以成倍提高，缺點(diǎn)是空氣中的二氧化碳與電解液反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鉀和碳酸氫鉀，在溫度較低時(shí)碳酸鉀在透氣層與催化層間結(jié)晶析出，破壞氣體擴(kuò)散電極結(jié)構(gòu)，電解液的濃度受空氣相對(duì)濕度影響發(fā)生改變導(dǎo)致電池失效等缺陷。
本發(fā)明的第三種解決方案是直接將制氧機(jī)或設(shè)備(2)取消，氧氣供應(yīng)采用開放式空氣供氧，同時(shí)金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的工作狀況如電解液的冷卻起止時(shí)刻與間隔時(shí)間由智能CPU控制或由智能CPU輔助人工控制或由人工輔助智能CPU控制，制成金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的制造成本相對(duì)較低，缺點(diǎn)是空氣中的二氧化碳與電解液反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鉀和碳酸氫鉀，在溫度較低時(shí)碳酸鉀在透氣層與催化層間結(jié)晶析出，破壞氣體擴(kuò)散電極結(jié)構(gòu)，電解液的濃度受空氣相對(duì)濕度影響發(fā)生改變導(dǎo)致電池失效等缺陷。
本發(fā)明的第四種解決方案是金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)由發(fā)電堆(1)、氧氣機(jī)或設(shè)備或空氣壓縮機(jī)供氧系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成，發(fā)電堆(1)的外殼和分隔板(11)和主隔板(15)由絕緣導(dǎo)熱材料構(gòu)成，發(fā)電堆(1)的外殼由單層或雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，或由外壁帶散熱片的單層外殼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，雙層結(jié)構(gòu)外殼夾層空間為冷卻液室，該冷卻液室用于盛裝冷卻液如水、液氨、四氯化碳等致冷劑。
由于本發(fā)明的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)采用了電解液的冷卻、過濾、循環(huán)、排空系統(tǒng)和氧氣或空氣供應(yīng)系統(tǒng)，使得本發(fā)明的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)具有了在較低溫度下工作的環(huán)境和電解液濃度相對(duì)穩(wěn)定的電化學(xué)反應(yīng)條件，以及參與電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物氧氣的濃度可以控制、金屬燃料可以添加、更換的特點(diǎn)，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電環(huán)境得到了很好的優(yōu)化，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)可以持續(xù)穩(wěn)定地工作、可以提供瞬間大功率電能或長期在大功率輸出工況下工作，具有出色的發(fā)電工作能力，適合為各種電動(dòng)車輛如電動(dòng)汽車、電動(dòng)公共汽車、電動(dòng)三輪車、電動(dòng)三輪椅車、電動(dòng)三輪自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)飛機(jī)及計(jì)算機(jī)站、電信工作站、雷達(dá)站、企業(yè)、事業(yè)單位、家庭、軍事領(lǐng)域等提供可循環(huán)利用的、環(huán)保的電能供應(yīng)。
本發(fā)明的各電解液輸液管及冷卻蛇形管采用耐堿或耐酸或耐鹽腐蝕的有機(jī)和/或無機(jī)材料制成，當(dāng)然冷卻蛇形管還可以采用其它形狀結(jié)構(gòu)冷卻管構(gòu)成，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的各結(jié)構(gòu)件殼體、腔室采用耐堿或耐酸或耐鹽腐蝕的各種有機(jī)和/或無機(jī)材料制成如聚四氟乙烯塑料及其混合、化合物、碳纖維及其復(fù)合材料、橡膠、氧化鋁等。
本發(fā)明的金屬燃料選取金屬活性順序表中的鎂、鋁、錳、鋅、鉻、鐵、鎳、錫、鉛、銅等活動(dòng)金屬或其合金構(gòu)成，電解液由堿或酸或鹽溶液組成。
本發(fā)明的發(fā)電堆和/或電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空系統(tǒng)和/或氧氣供應(yīng)系統(tǒng)可以制造成分體結(jié)構(gòu)或一體結(jié)構(gòu)構(gòu)成分體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)或整體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例之一為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)采用可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的外殼(10)結(jié)構(gòu)，并采用統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)，氧氣供應(yīng)采用變壓吸附分子篩制氧機(jī)或溶氧電解法制氧機(jī)系統(tǒng)，電解液輸液管的冷卻采用水冷卻或風(fēng)冷卻方式，制氧機(jī)(2)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)、通氣閥管(6)、電磁閥(23)、電磁控制閥(29)由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供電力驅(qū)動(dòng)，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的工作狀況如電解液的冷卻起止時(shí)刻與間隔時(shí)間、氧氣機(jī)的制氧功率、壓力制氧量等由智能CPU控制或人工控制或由智能CPU輔助人工控制或由人工輔助智能CPU控制，制成金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例之二為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)采用可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的外殼(10)結(jié)構(gòu)，并采用統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)，氧氣供應(yīng)采用空氣壓縮機(jī)供氧系統(tǒng)，電解液輸液管的冷卻采用水冷卻或風(fēng)冷卻方式，空氣壓縮供氧機(jī)(2)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)、通氣閥管(6)、電磁閥(23)、電磁控制閥(29)由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供電力驅(qū)動(dòng)，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的工作狀況如電解液的冷卻起止時(shí)刻與間隔時(shí)間、氧氣機(jī)的制氧功率、壓力制氧量等由智能CPU控制或人工控制或由智能CPU輔助人工控制或由人工輔助智能CPU控制，制成金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例之三為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)氧氣供應(yīng)采用開放式空氣供氧的外殼結(jié)構(gòu)，并采用統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)，電解液輸液管的冷卻采用水冷卻或風(fēng)冷卻方式，化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵(3)、通氣閥管(6)、電磁閥(23)、電磁控制閥(29)由金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)提供電力驅(qū)動(dòng)，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的工作狀況如電解液的冷卻起止時(shí)刻與間隔時(shí)間由智能CPU控制或由智能CPU輔助人工控制或由人工輔助智能CPU控制，制成金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例之四為金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)由發(fā)電堆(1)、氧氣機(jī)或設(shè)備或空氣壓縮機(jī)供氧系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成，發(fā)電堆(1)的外殼和分隔板(11)和主隔板(15)由絕緣導(dǎo)熱材料構(gòu)成，發(fā)電堆(1)的外殼由單層或雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，或由外壁帶散熱片的單層外殼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，雙層結(jié)構(gòu)外殼夾層空間為冷卻液室，該冷卻液室用于盛裝冷卻液如水或液態(tài)二氧化碳或液氨等致冷劑。
權(quán)利要求
1.一種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于這種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)由發(fā)電堆(1)、制氧機(jī)或設(shè)備系統(tǒng)、電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所述的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于在金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)的各個(gè)獨(dú)立的腔室(12)中氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與電極陰極(8)為相互間隔排列，陰極板由炭、石墨或鎳板或表面鍍鎳或鍍金的金屬板如鎂板、鋁板等不易被氧化的材料板構(gòu)成或直接由金屬燃料板或顆粒尤其是球狀顆粒構(gòu)成，不易被氧化的材料板構(gòu)成的陰極電極(8)與氣體擴(kuò)散電極陽極(7)之間裝填有金屬燃料板或金屬燃料顆?；蜓b滿金屬燃料顆粒的燃料匣，氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與金屬燃料電極陰極(8)之間存在有由絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜，或在氣體擴(kuò)散電極陽極(7)的表面包有由絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜，金屬燃料匣由整體結(jié)構(gòu)匣或分體結(jié)構(gòu)匣構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求1所述的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)由由統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的內(nèi)外輸液管(14)、(21)、(22)、(13)、蛇形管(16)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵或分水泵(3)、水冷箱或風(fēng)冷器(4)、過濾器(17)、搜集器(18)、電解液排空儲(chǔ)液回收箱系(5)、電磁控制閥(29)結(jié)合構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求1所述的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)由由統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的內(nèi)外輸液管(14)、(21)、(22)、(13)、蛇形管(16)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵或分水泵(3)、水冷箱或風(fēng)冷器(4)和發(fā)電堆(1)各腔室上的閥控排液管結(jié)合構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求1所述的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)的外殼(10)為可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的密封外殼(10)或可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的帶通氣閥管(6)和/或(20)的密封外殼(10)。
6.按權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的制氧機(jī)或設(shè)備系統(tǒng)由變壓吸附分子篩的或高分子膜的制氧機(jī)，或溶氧電解制氧機(jī)，或固體電解質(zhì)制氧機(jī)，或高頻震蕩制氧機(jī)，或高梯度磁分離制氧機(jī)或設(shè)備構(gòu)成，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的工況由智能CPU控制或人工控制或由智能CPU輔助人工控制或由人工輔助智能CPU控制，發(fā)電堆和/或電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空系統(tǒng)和/或氧氣供應(yīng)系統(tǒng)為分體結(jié)構(gòu)或一體結(jié)構(gòu)構(gòu)成分體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)或整體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)所使用的金屬燃料為鎂、鋁、錳、鋅、鉻、鐵、鎳、錫、鉛、銅，電解液由堿或酸或鹽溶液組成。
7.一種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于這種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)由發(fā)電堆(1)、空氣壓縮機(jī)供氧系統(tǒng)、電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成，其中的電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)由由統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的內(nèi)外輸液管(14)、(21)、(22)、(13)、蛇形管(16)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵或分泵(3)、水冷箱或風(fēng)冷器(4)、過濾器(17)、搜集器(18)、電解液排空儲(chǔ)液回收箱系(5)、電磁控制閥(29)結(jié)合構(gòu)成，或由由統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的內(nèi)外輸液管(14)、(21)、(22)、(13)、蛇形管(16)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵或分水泵(3)、水冷箱或風(fēng)冷器(4)和發(fā)電堆(1)各腔室上的閥控排液管結(jié)合構(gòu)成，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的工況由智能CPU控制或人工控制或由智能CPU輔助人工控制或由人工輔助智能CPU控制，發(fā)電堆(1)的外殼(10)為可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的密封外殼(10)或可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的帶通氣閥管(6)和/或(20)的密封外殼(10)，發(fā)電堆(1)的各個(gè)獨(dú)立的腔室(12)中氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與電極陰極(8)為相互間隔排列，陰極板由炭、石墨或鎳板或表面鍍鎳或鍍金的金屬板如鎂板、鋁板等不易被氧化的材料板構(gòu)成或直接由金屬燃料板或顆粒其是球狀顆粒構(gòu)成，不易被氧化的材料板構(gòu)成的陰極電極(8)與氣體擴(kuò)散電極陽極(7)之間裝填有金屬燃料板或金屬燃料顆?；蜓b滿金屬燃料顆粒的燃料匣，氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與金屬燃料電極陰極(8)之間存在有由絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜，或在氣體擴(kuò)散電極陽極(7)的表面包有由絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜，金屬燃料匣由整體結(jié)構(gòu)匣或分體結(jié)構(gòu)匣構(gòu)成，發(fā)電堆和/或電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空系統(tǒng)和/或氧氣供應(yīng)系統(tǒng)為分體結(jié)構(gòu)或一體結(jié)構(gòu)構(gòu)成分體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)或整體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)，該金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)所使用的金屬燃料為鎂、鋁、錳、鋅、鉻、鐵、鎳、錫、鉛、銅，電解液由堿或酸或鹽溶液組成。
8.一種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于這種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)由發(fā)電堆(1)、電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成，其中的電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)由由統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的內(nèi)外輸液管(14)、(21)、(22)、(13)、蛇形管(16)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵或分水泵(3)、水冷箱或風(fēng)冷器(4)、過濾器(17)、搜集器(18)、電解液排空儲(chǔ)液回收箱系(5)、電磁控制閥(29)結(jié)合構(gòu)成，或由由統(tǒng)一的或各自獨(dú)立的內(nèi)外輸液管(14)、(21)、(22)、(13)、蛇形管(16)、化學(xué)工業(yè)動(dòng)力泵或分水泵(3)、水冷箱或風(fēng)冷器(4)和發(fā)電堆(1)各腔室上的閥控排液管結(jié)合構(gòu)成，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的工況由智能CPU控制或由智能CPU輔助人工控制或由人工輔助智能CPU控制，發(fā)電堆(1)的外殼(10)為可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的密封外殼(10)或可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的帶通氣閥管(6)和/或(20)的密封外殼(10)，在金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)的各個(gè)獨(dú)立的腔室(12)中氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與電極陰極(8)為相互間隔排列，陰極板由炭、石墨或鎳板或表面鍍鎳或鍍金的金屬板如鎂板、鋁板等不易被氧化的材料板構(gòu)成或直接由金屬燃料板或顆粒尤其是球狀顆粒構(gòu)成，不易被氧化的材料板構(gòu)成的陰極電極(8)與氣體擴(kuò)散電極陽極(7)之間裝填有金屬燃料板或金屬燃料顆?；蜓b滿金屬燃料顆粒的燃料匣，氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與金屬燃料電極陰極(8)之間存在有由絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜，或在氣體擴(kuò)散電極陽極(7)的表面包有由絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜，金屬燃料匣由整體結(jié)構(gòu)匣或分體結(jié)構(gòu)匣構(gòu)成，發(fā)電堆和/或電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空系統(tǒng)為分體結(jié)構(gòu)或一體結(jié)構(gòu)構(gòu)成分體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)或整體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)，該金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)所使用的金屬燃料為鎂、鋁、錳、鋅、鉻、鐵、鎳、錫、鉛、銅，電解液由堿或酸或鹽溶液組成。
9.一種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于這種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)由發(fā)電堆(1)、氧氣機(jī)或設(shè)備或空氣壓縮機(jī)供氧系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成，發(fā)電堆(1)的外殼和分隔板(11)和主隔板(15)由絕緣導(dǎo)熱材料構(gòu)成，發(fā)電堆(1)的外殼由單層或雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，或由外壁帶散熱片的單層外殼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，雙層結(jié)構(gòu)外殼夾層空間為冷卻液室，該冷卻液室用于盛裝冷卻液如水或油等致冷劑，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的工況由智能CPU控制或人工控制或由智能CPU輔助人工控制或由人工輔助智能CPU控制，發(fā)電堆(1)的外殼(10)為可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的密封外殼(10)或可以裝卸的帶密封圈、蓋和鎖定機(jī)構(gòu)的帶通氣閥管(6)和/或(20)的密封外殼(10)，在金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)的發(fā)電堆(1)的各個(gè)獨(dú)立的腔室(12)中氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與電極陰極(8)為相互間隔排列，陰極板由炭、石墨或鎳板或表面鍍鎳或鍍金的金屬板如鎂板、鋁板等不易被氧化的材料板構(gòu)成或直接由金屬燃料板或顆粒其是球狀顆粒構(gòu)成，不易被氧化的材料板構(gòu)成的陰極電極(8)與氣體擴(kuò)散電極陽極(7)之間裝填有金屬燃料板或金屬燃料顆?；蜓b滿金屬燃料顆粒的燃料匣，氣體擴(kuò)散電極陽極(7)與金屬燃料電極陰極(8)之間存在有由絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜，或在氣體擴(kuò)散電極陽極(7)的表面包有由絕緣材料制備的多孔導(dǎo)氣、離子導(dǎo)電隔膜，金屬燃料匣由整體結(jié)構(gòu)匣或分體結(jié)構(gòu)匣構(gòu)成該，發(fā)電堆和/或氧氣供應(yīng)系統(tǒng)為分體結(jié)構(gòu)或一體結(jié)構(gòu)構(gòu)成分體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)或整體結(jié)構(gòu)的金屬燃料發(fā)電機(jī)，金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)所使用的金屬燃料為鎂、鋁、錳、鋅、鉻、鐵、鎳、錫、鉛、銅，電解液由堿或酸或鹽溶液組成。
10.一種整體結(jié)構(gòu)的金屬燃料匣和金屬燃料板架，其特征是金屬燃料匣由多孔或網(wǎng)狀的匣體、絕緣的匣體支架框、匣體支架框邊緣提手或吊孔結(jié)合構(gòu)成，與金屬燃料腔(30)數(shù)量對(duì)應(yīng)的匣體安裝在或連在匣體支架框上，匣體內(nèi)可以反復(fù)裝填金屬燃料顆粒，金屬燃料板架由邊緣帶提手或吊孔的整體絕緣的金屬燃料板定位支架框構(gòu)成，與金屬燃料腔(30)數(shù)量對(duì)應(yīng)的金屬燃料板安放在金屬燃料板定位支架框上，金屬燃料的更換可以將金屬燃料顆粒、匣、金屬燃料板、絕緣支架框、提手或吊孔進(jìn)行整體更換或通過有與金屬燃料腔(30)數(shù)量對(duì)應(yīng)的進(jìn)料口的與發(fā)電堆(1)為一體或分體結(jié)構(gòu)的金屬燃料添加漏斗進(jìn)行金屬燃料的添加。
全文摘要
一種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)，其特征在于這種金屬燃料發(fā)電機(jī)(站)由發(fā)電堆(1)、制氧機(jī)或設(shè)備系統(tǒng)、電解液的泵力冷卻、過濾、循環(huán)、排空管路系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成，廣泛用于各種電動(dòng)汽車及其它電動(dòng)車輛、和電動(dòng)飛機(jī)及計(jì)算機(jī)站、電信工作站、雷達(dá)站、企業(yè)、事業(yè)單位、家庭、軍事等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01M8/00GK1691384SQ20041001309
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者劉奧宇 申請(qǐng)人:劉奧宇