專利名稱：大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直接將化學(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，特別是涉及用鋁-空氣電池輸出大功率電能的裝置。
背景技術(shù)：
鋁-空氣電池是一種新型高能化學(xué)電源，它以鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極、中性或堿性水溶液為電解液，電池運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)消耗鋁合金負(fù)極和空氣中的氧氣對(duì)外輸出電能。鋁-空氣電池不需充電，電池運(yùn)行過(guò)程中可通過(guò)補(bǔ)充消耗的鋁合金負(fù)極材料以維持電池持續(xù)運(yùn)行，故也稱為金屬燃料電池。中性鋁-空氣電池以食鹽水或海水為電解液，堿性鋁-空氣電池以氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液為電解液。在先中國(guó)專利91109160. 2名為“中性鋁-空氣電池及其制備方法”公開(kāi)了一種采 用兩單體電池構(gòu)成的電池組，這種電池組結(jié)構(gòu)采用密封工藝制成，電池組使用過(guò)程產(chǎn)生的反應(yīng)沉積物無(wú)法及時(shí)清除。在先中國(guó)專利99251233. 5名為“鋁空氣電池”公開(kāi)了一種鋁空電池的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用整體組合式柵欄陽(yáng)極，方便更換，同時(shí)組合式柵欄陽(yáng)極可以移離電解液液面，以避免自行放電耗損陽(yáng)極，并采用循環(huán)流動(dòng)的電解液可以沖刷鋁板表面，避免反應(yīng)沉積物遮蔽鋁板。但這種電池在工作時(shí)，因只有一個(gè)電池室,故電池電壓低,且反應(yīng)沉積物隨電解液在電池內(nèi)部流動(dòng)，不易清除。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)及其液流方式，解決現(xiàn)有技術(shù)鋁-空電池沉淀物難以清除、電池組中單體電池間液流短路以及液流溫度控制等問(wèn)題。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提出的技術(shù)方案是，一種大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，包括鋁-空氣電池，而所述鋁-空氣電池至少是由兩個(gè)、彼此以電串聯(lián)或者電并聯(lián)連接成電池組；該電池組的下方設(shè)有兩個(gè)液流配置室，在該電池組的上方是配液器；所述各單體鋁-空氣電池經(jīng)各自的出液管與所述液流配置室相通；該液流配置室經(jīng)其各自的輸液管與泵液腔相通；所述泵液腔通過(guò)汲液管與液流泵相通，該液流泵的送液管與所述配液器相通；該配液器通過(guò)各進(jìn)液管同位于其下方的各單體鋁-空氣電池相通；鋁-空氣池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，分別調(diào)節(jié)與所述液流配置室相連接的所述出液管的出液管開(kāi)關(guān)，控制所述電池組的電解液交替流入所述兩液流配置室之一，電解液在該液流配置室、泵液腔、配液器和電池組之間循環(huán)，而另一液流配置室則處于電解液靜置、沉淀物沉降處理過(guò)程中；位于該電池組外側(cè)的電能輸出端分別與所述電池組的空氣電極集流板和鋁合金電極集流板相連通，并對(duì)外供電。所述各液流配置室是完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)；所述各液流配置室分別設(shè)置有用于對(duì)電解液進(jìn)行加熱或冷卻的加熱/冷卻管；所述各液流配置室的下部分別設(shè)置帶有開(kāi)關(guān)的沉淀物排出管，在所述各液流配置室殼體底部、設(shè)有令沉淀物滑向所述沉淀物排出管一側(cè)的傾斜式結(jié)構(gòu)。[0008]所述泵液腔上設(shè)置有帶有開(kāi)關(guān)的泵液腔清洗液進(jìn)液管和泵液腔清洗液出液管，用于對(duì)所述裝置內(nèi)部的清洗。所述配液器包括配液槽、與該配液槽相適配的上蓋和位于該配液槽殼體外側(cè)的、用于顯示該配液槽內(nèi)液面狀態(tài)的液面顯示器；所述配液槽是中部有上下可通透中空窗、四周為槽渠的槽形結(jié)構(gòu)；與所述各單體電池連通的各進(jìn)液管位于該槽渠底部；所述液流泵的送液管與槽渠連通；所述上蓋下表面有與所述配液槽的中空窗相適配的“ 口 ”字形的凸楞，當(dāng)該上蓋蓋在所述配液槽上時(shí)，該凸楞恰好套住或嵌入所述配液槽的中空窗，構(gòu)成氫氣傳輸通道；位于該配液器外部的電壓電流調(diào)節(jié)器、電流電壓顯示器和電能輸出端通過(guò)位于配液槽內(nèi)的導(dǎo)電連接分別與該配液槽底部所述電池組的鋁合金電極集流板和空氣電極集流板相連；所述各單體電池產(chǎn)生的氫氣經(jīng)由配液槽中空窗和上蓋的凸榜構(gòu)成的氫氣傳輸通道，從設(shè)置在所述上蓋上的出氣口向外排出。所述單體電池具有腔體結(jié)構(gòu)，包括彼此分隔的進(jìn)液分割室、電池反應(yīng)室和出液分割室；所述配液器內(nèi)的電解液經(jīng)進(jìn)液管流至進(jìn)液分割室，再經(jīng)該分割室下部的進(jìn)液管流入電池反應(yīng)室；在該進(jìn)液分割室上方、進(jìn)液管電解液流入處，裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)、柵格結(jié)構(gòu)的進(jìn)液切 割器，流進(jìn)該分割室的電解液恰好注入轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)液切割器柵格上，被該進(jìn)液切割器的柵格斬?cái)嗪罅魅耄凰鲭姵胤磻?yīng)室至少有一側(cè)壁為空氣電極，與位于所述電池反應(yīng)室內(nèi)的鋁合金電極構(gòu)成電極組；所述鋁合金電極位于該電池反應(yīng)室內(nèi)，并固定于定位槽中；所述鋁合金電極和空氣電極分別與該電池組的鋁合金電極集流板和空氣電極集流板電聯(lián)接，所產(chǎn)生的氫氣通過(guò)該電池反應(yīng)室上部的敞開(kāi)口進(jìn)入所述配液器的氫氣傳輸通道向外排出；所述電池反應(yīng)室與出液分割室由一內(nèi)隔壁相隔，在該內(nèi)隔壁上端留有溢流槽令兩者相通；該出液分割室被一橫隔分隔為上下兩區(qū)匯流區(qū)和出液區(qū)，橫隔上設(shè)有向下導(dǎo)通的匯流管；所述電池反應(yīng)室內(nèi)的電解液經(jīng)溢流槽流入所述匯流區(qū)，經(jīng)匯流管流入其下部的出液區(qū)；所述出液區(qū)的下部有所述出液管與所述兩個(gè)液流配置室相通；在所述出液區(qū)內(nèi)、匯流管管口的下方，裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)、柵格結(jié)構(gòu)的出液切割器，由匯流管流出的電解液恰好注入該出液切割器的柵格上，即該電解液是被該出液切割器的柵格斬?cái)嗪蟛帕鬟M(jìn)該出液區(qū)。所述電池反應(yīng)室的下部也可以是具有上大下小、有η個(gè)側(cè)面的棱柱形空腔，該棱柱形空腔的側(cè)面和底面均嵌裝有空氣電極；所述電池反應(yīng)室內(nèi)嵌插有η個(gè)棱柱形的鋁合金電極，這η個(gè)棱柱形的鋁合金電極與電池反應(yīng)室下部各側(cè)壁的η個(gè)空氣電極一一對(duì)應(yīng)，形成多組電極組；所述的η個(gè)棱柱形鋁合金電極面向與之對(duì)應(yīng)的空氣電極一側(cè)，其下部具有與該空氣電極平行的斜面結(jié)構(gòu)。所述進(jìn)液切割器和出液切割器是自帶轉(zhuǎn)軸的、可在電解液沖擊下自行轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)斬?cái)嗔鬟^(guò)的電解液液流；或者是采用電路控制開(kāi)合結(jié)構(gòu)，用來(lái)斬?cái)嗔鬟^(guò)的電解液液流。在所述各液流配置室的出液管的端口處設(shè)有液流檔板，該液流檔板由數(shù)根連接柱與出液管相連，各連接柱彼此存有間隔，所述出液管內(nèi)的電解液從各連接柱之間的間隔流出。所述電池反應(yīng)室內(nèi)的鋁合金電極和空氣電極是一組或多組；多組時(shí)，各鋁合金電極和空氣電極分別串聯(lián)或/和并聯(lián)，再分別電聯(lián)接至所述鋁合金電極集流板和空氣電極集流板。所述進(jìn)液分割室和電池反應(yīng)室之間的進(jìn)液管上連接有清洗液出液管，該清洗液出液管上裝有清洗液出液開(kāi)關(guān)。所述出液分割室的出液管上還連接有清洗液出液管,該清洗液出液管上裝有清洗液出液管開(kāi)關(guān)。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的大功率鋁一空氣電池系統(tǒng)的電池組中，各單體電池具有獨(dú)立的進(jìn)液分割室和出液分割室，其獨(dú)特的電解液斬?cái)嘟Y(jié)構(gòu)，有效地解決了鋁-空氣電池組堆中各單體電池之間的短路問(wèn)題；本電池結(jié)構(gòu)采用的電解液循環(huán)方式，確保了鋁一空氣電池系統(tǒng)大功率運(yùn)行過(guò)程中電極表面的離子擴(kuò)散以及副產(chǎn)物從電極表面的及時(shí)移除以及隨后的自動(dòng)沉淀排出；本電池結(jié)構(gòu)采用的配液器液流分配方式以及所配置的液面顯示器，保證了電解液在各個(gè)單體電池中以相同的流速更均勻地分配，更加有利于電池組中各單體電池放電性能的一致性；本電池結(jié)構(gòu)采用了雙液流配置 室，液流配置室的進(jìn)液設(shè)置了液流擋板，且液流配置室的側(cè)板和底板采用了傾斜結(jié)構(gòu)，保證了電解液中沉淀物的快速沉降和及時(shí)排出；所述液流配置室結(jié)構(gòu)中設(shè)置了溫控裝置，用以保證系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中電解液的溫度恒定；特別設(shè)置的清洗結(jié)構(gòu)保證了系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的安全可靠；采用底部?jī)A斜的柱形鋁合金電極以及與鋁合金電極傾斜底部相對(duì)的空氣電極，可大大延長(zhǎng)鋁合金電極的放電時(shí)間，從而延長(zhǎng)一次補(bǔ)加鋁合金電極后系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。本專利提出的這種鋁-空氣電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，適用于高比能量、大功率的鋁一空氣電池系統(tǒng)，具有安全可靠、成本低、對(duì)環(huán)境無(wú)污染的特點(diǎn)，非常適合用作動(dòng)力電池、電站、備用電源等大功率的鋁一空氣電池系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

圖I是本發(fā)明的大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例，從該電池系統(tǒng)正面看的軸測(cè)投影示意圖；圖2是所述優(yōu)選實(shí)施例之電池系統(tǒng)的主視示意圖；圖3是所述優(yōu)選實(shí)施例電池系統(tǒng)除去電池組3的一側(cè)支撐板后之軸測(cè)投影示意圖；圖4是所述優(yōu)選實(shí)施例電池系統(tǒng)的液流配置室2的軸測(cè)投影示意圖；圖5是所述優(yōu)選實(shí)施例液流配置室2從上往下看的軸測(cè)投影示意圖；圖6是圖5 A-A剖面的剖視軸測(cè)投影示意圖；圖7是圖6 D部的放大軸測(cè)投影示意圖；圖8是所述優(yōu)選實(shí)施例的配液器9之軸測(cè)投影示意圖；圖9是所述配液器9除去上蓋93后的軸測(cè)投影示意圖；圖10是所述配液器9從底部仰視的軸測(cè)投影示意圖；圖11是所述配液器上蓋93的軸測(cè)投影示意圖；圖12是所述配液器上蓋93從底部仰視的軸測(cè)投影示意圖；圖13是所述單體電池34的軸測(cè)投影示意圖；圖14是所述圖13 D-D首I]面的首I]視軸測(cè)投影不意圖；圖15是所述圖13 B-B劑面的首I]視軸測(cè)投影不意圖；圖16是去掉側(cè)板的一個(gè)單體鋁-空電池34之內(nèi)部結(jié)構(gòu)軸測(cè)投影示意圖；圖17是所述鋁-空電池系統(tǒng)除去電池組3的一側(cè)支撐板后之軸測(cè)投影示意圖；圖18是所述優(yōu)選實(shí)施例中采用棱柱形鋁合極電極311的單體鋁-空氣電池34的軸測(cè)投影示意圖；圖19是圖18 E-E劑面的首I]視軸測(cè)投影不意圖；圖20是圖18的底部仰視示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖所示之優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參考圖I至圖3，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)一種大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，包括單體鋁-空氣電池34，特別是所述單體鋁-空電池34至少是兩個(gè)、彼此電串聯(lián)或者電并聯(lián)連接成電池組3 ;該電池組3的下方設(shè)有兩個(gè)液流配置室1、2，在該電池組3的上方是配液器9 ;所述各單體鋁-空氣電池34經(jīng)各自的出液管348與所述液流配置室1、2相通；該液流配置室1、2經(jīng)其各自的輸液管11、21與泵液腔5相通；所述泵液腔5通過(guò)汲液 管71與液流泵7相通，該液流泵7的送液管72與所述配液器9相通；該配液器9通過(guò)各進(jìn)液管91同位于其下方的各單體鋁-空氣電池34相通；鋁_空氣電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，分別調(diào)節(jié)與所述液流配置室1、2相連接的所述出液管348的出液管開(kāi)關(guān)，控制所述電池組3的電解液交替流入所述兩液流配置室之一，電解液在該液流配置室I或2、泵液腔5、配液器9和電池組3之間循環(huán)，而另一液流配置室2或I則于處于電解液靜置、沉淀物沉降處理及沉淀物排出過(guò)程中。所述電池系統(tǒng)通過(guò)位于電池組3處的電能輸出端40+和40_對(duì)外輸出電能，通過(guò)調(diào)節(jié)該電池系統(tǒng)的電流電壓調(diào)節(jié)器81控制該電池系統(tǒng)對(duì)外輸出的電流或者電壓大小。該電池系統(tǒng)的電流電壓顯示器82用于顯示對(duì)外輸出電流及電壓的大小。該電池系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，處于單體電池34中的各鋁合金電極311將不斷溶解。伴隨著鋁合金電極311的不斷溶解而生成的少量氫氣經(jīng)位于配液器上蓋93上的出氣口 933輸出。參考圖3至圖7及圖17，所述各液流配置室1、2具有完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)；所述各液流配置室I、2分別設(shè)置有用于對(duì)電解液進(jìn)行加熱或冷卻的加熱/冷卻管14、24，以維持電池系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中電解液溫度的恒定。所述各液流配置室1、2的下部分別設(shè)置帶有開(kāi)關(guān)151、251的沉淀物排出管15、25，在所述各液流配置室1、2的底部、設(shè)有令沉淀物滑向所述沉淀物排出管15、25 —側(cè)的傾斜式結(jié)構(gòu)252，以保證電解液中的沉淀物能夠順利通過(guò)液流配置室的沉淀物排出管排出電池系統(tǒng)之外。在所述各液流配置室1、2的出液管348的端口處設(shè)有液流檔板3481，該液流檔板3481由數(shù)根連接柱3482與出液管348相連，各連接柱3482彼此存有間隔，所述出液管348內(nèi)的電解液從各連接柱3482之間的間隔流出。所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)分別調(diào)節(jié)單體鋁-空電池34的出液管348上的開(kāi)關(guān)3483、3484，控制各單體鋁-空電池34內(nèi)的電解液交替流入液流配置室I或者液流配置室2中，以保證液流配置室I和液流配置室2兩者之中，一個(gè)處于電解液靜置、沉淀物沉降及排出處理過(guò)程，另一個(gè)處于電解液在單體電池34、液流配置室2 (或者液流配置室I)、泵液腔
5、液配器9這四者之間的循環(huán)過(guò)程。所述泵液腔5上設(shè)置有帶有開(kāi)關(guān)的泵液腔清洗液進(jìn)液管61和有帶有開(kāi)關(guān)的泵液腔清洗液出液管62，用于在鋁-空氣電池系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)對(duì)泵液腔5進(jìn)行清洗，通過(guò)控制分別設(shè)置在泵液腔清洗液進(jìn)液管61上的泵液腔清洗液進(jìn)液管開(kāi)關(guān)和泵液腔清洗液出液管62上的泵液腔清洗液出液管開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)清洗液的流入和流出。參考圖8至圖12，所述配液器9包括配液槽92、與該配液槽92相適配的上蓋93和位于該配液槽92殼體外側(cè)的、用于顯示該配液槽92內(nèi)液面狀態(tài)的液面顯示器94，通過(guò)配液器液面顯示器94觀察處于配液器9中的液面狀態(tài)，據(jù)此調(diào)控位于各配液器進(jìn)液管91的電解液壓力；所述配液槽92是中部有上下可通透中空窗95、四周為槽渠96的槽形結(jié)構(gòu)；與所述各單體電池34連通的各進(jìn)液管91位于該槽渠96底部；所述液流泵7的送液管72與槽渠96連通；所述上蓋93下表面有與所述配液槽92的中空窗95相適配的“ 口”字形的凸楞931，當(dāng)該上蓋93蓋在所述配液槽92上時(shí)，該凸楞931恰好套住或嵌入所述配液槽92的中空窗95，構(gòu)成氫氣輸出通道；位于該配液器9外部的電壓電流調(diào)節(jié)器81和電流電壓顯示器82通過(guò)位于配液槽92內(nèi)的導(dǎo)電連接84分別與該配液槽92底部所述電池組3的鋁合金電極集流板31和空氣電極集流板32相連；采用耐腐蝕絕緣材料覆蓋處于配液器9內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電連接84，使之與電解液隔離。所述各單體電池34產(chǎn)生的少量氫氣經(jīng)由配液槽92的中空窗95和上蓋93的凸楞931構(gòu)成的氫氣輸出通道，從設(shè)置在所述上蓋93上的出氣口 933向外排出。參考圖13至圖16，所述單體電池34具有腔體結(jié)構(gòu)，包括彼此分隔的進(jìn)液分割室341、電池反應(yīng)室342和出液分割室343 ;所述配液器9內(nèi)的電解液經(jīng)進(jìn)液管91流至進(jìn)液分割室341，再經(jīng)位于該分割室341下部的進(jìn)液管3411流入電池反應(yīng)室342 ;在該進(jìn)液分割室341上方、進(jìn)液管91電解液流入處，裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)、柵格結(jié)構(gòu)的進(jìn)液切割器349 ;由進(jìn)液管91 流出的電解液恰好注入轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)液切割器349的柵格上，被該進(jìn)液切割器349的柵格斬?cái)嗪罅魅脒M(jìn)液分割室341。所述電池反應(yīng)室342至少有一側(cè)壁為空氣電極321，本例中所述空氣電極321安裝在各單體電池反應(yīng)室342的外殼的前后框架上，與位于電池反應(yīng)室342內(nèi)的鋁合金電極311構(gòu)成電極組，空氣電極321與鋁合金電極311之間由電解液隔離；所述鋁合金電極311內(nèi)嵌在該電池反應(yīng)室內(nèi)壁的定位槽3421中；所述鋁合金電極311和空氣電極321分別與該電池組3的鋁合金電極集流板31和空氣電極集流板32電聯(lián)接，電池工作所產(chǎn)生的氫氣通過(guò)該電池反應(yīng)室342上部的敞開(kāi)口進(jìn)入所述配液器9的氫氣輸出通道向外排出。所述電池反應(yīng)室342與出液分割室343由一內(nèi)隔壁345相隔，在該內(nèi)隔壁345上端留有溢流槽346令兩者相通；該出液分割室343被一橫隔分隔為上下兩區(qū)匯流區(qū)3431和出液區(qū)3432，橫隔上設(shè)有向下導(dǎo)通的匯流管3433。所述電池反應(yīng)室342內(nèi)的電解液經(jīng)溢流槽346流入所述匯流區(qū)3431，經(jīng)匯流管3433流入其下部的出液區(qū)3432 ;所述出液區(qū)3432的下部有所述出液管348與所述兩個(gè)液流配置室1、2相通。在所述出液區(qū)3432內(nèi)、匯流管3433管口的下方，裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)、柵格結(jié)構(gòu)的出液切割器3434，由匯流管3433流出的電解液恰好注入該出液切割器3434的柵格上，即該電解液是被該出液切割器3434的柵格斬?cái)嗪蟛帕鬟M(jìn)該出液區(qū)3432。用于斬?cái)嚯娊庖阂毫鞯乃鲞M(jìn)液切割器349和出液切割器3434是自帶轉(zhuǎn)軸的、可在電解液沖擊下自行轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)斬?cái)嗔鬟^(guò)的電解液液流；或者是電路控制的開(kāi)合結(jié)構(gòu)，用來(lái)斬?cái)嗔鬟^(guò)的電解液液流。所述鋁合金電極311與空氣電極321之間保持適當(dāng)?shù)拈g隔。所述電池反應(yīng)室342內(nèi)的鋁合金電極311和空氣電極321是一組或多組；多組時(shí)，各鋁合金電極311和空氣電極321分別串聯(lián)或/和并聯(lián)，再分別電連接至所述鋁合金電極集流板31和空氣電極集流板32。電解液經(jīng)單體電池反應(yīng)室進(jìn)液管3411由單體電池反應(yīng)室342的底部進(jìn)入單體電池反應(yīng)室342內(nèi)，并流經(jīng)鋁合金電極311與空氣電極321之間的間隔空間由單體電池反應(yīng)室溢流槽346流入單體電池出液分割室343。鋁一空氣電池系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，位于單體電池反應(yīng)室342內(nèi)、處于電解液中的鋁合金電極311發(fā)生陽(yáng)極溶解反應(yīng)，與電解液接觸的空氣電極表面發(fā)生氧氣的還原反應(yīng)。上述電極反應(yīng)生成的電流經(jīng)由鋁合金電極集流板31和空氣電極集流板32，由電能輸出端40+、40 一輸出。電解液經(jīng)單體電池反應(yīng)室溢流槽346流入單體電池出液分割室343的匯流區(qū)3431內(nèi)，經(jīng)匯流管3433流出后被單體電池出液分割室電解液斬?cái)嗥?434斬?cái)?，防止了鋁-空氣電池系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)單體電池之間的短路。之后，電解液經(jīng)單體電池出液管348進(jìn)入液流配置室I或者液流配置室2。位于單體電池進(jìn)液分割室341內(nèi)的單體電池進(jìn)液分割室電解液斬?cái)嗥?49以及位于單體電池出液分割室343內(nèi)的單體電池出液分割室電解液斬?cái)嗥?434也可以采用電路控制的開(kāi)合結(jié)構(gòu)來(lái)斬?cái)嚯娊庖阂毫?。電能輸出?0+、40—的位置可以按照需要設(shè)置在系統(tǒng)不同的位置。本實(shí)施例中，所述鋁一空氣電池系統(tǒng)的液流方式是注入所述液流配置室I或2內(nèi)的電解液經(jīng)輸液管11或21流入泵液腔5 ;所述液流泵7通過(guò)汲液管71汲取泵液腔5內(nèi)的 電解液，經(jīng)送液管72泵入所述配液器9內(nèi)；所述配液器9內(nèi)的電解液經(jīng)各出液管91流入各單體電池34，電解液經(jīng)各單體電池34的出液管348流入所述液流配置室I或者液流配置室2，電解液在該液流配置室I或2、泵液腔5、配液器9和各單體電池34之間循環(huán)，而另一液流配置室2或I則處于電解液靜置、沉淀物沉降處理過(guò)程中，如此循環(huán)往復(fù)。所述“沉淀物沉降處理過(guò)程”包括通過(guò)所述各液流配置室下部的沉淀物排出管25或15向外排除沉淀物。所述“經(jīng)所述配液器9的各出液管91流入各單體電池34”，還括如下步驟所述從出液管91流出的電解液先被位于進(jìn)液分割室341內(nèi)的、旋轉(zhuǎn)著的進(jìn)液切割器349斬?cái)嗪罅魅脒M(jìn)液分割室341、再經(jīng)進(jìn)液管3411流進(jìn)電池反應(yīng)室342內(nèi)，再由溢流槽346流入所述匯流區(qū)3431，經(jīng)匯流管3433流出的電解液被旋轉(zhuǎn)著的出液切割器3434斬?cái)嘀罅魅氤鲆簠^(qū)3432 ;再經(jīng)所述出液管348流入液流配置室I或2。所述進(jìn)液分割室341和電池反應(yīng)室342之間的進(jìn)液管3411上連接有清洗液出液管65，該清洗液出液管65上裝有清洗液出液開(kāi)關(guān)64。所述單體電池出液管348上還連接有清洗液出液管67，該清洗液出液管67上安裝有清洗液出液管開(kāi)關(guān)66。本實(shí)施例中，鋁-空氣電池系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，可根據(jù)需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行清洗將液流配置室I、液流配置室2中的電解液經(jīng)各自的沉淀物排出管15、25排出之后，關(guān)閉沉淀物排出管開(kāi)關(guān)151、251。。將泵液腔內(nèi)的電解液由泵液腔清洗液出液管62排出后，關(guān)閉泵液腔清洗液出液管開(kāi)關(guān)。打開(kāi)泵液腔清洗液進(jìn)液管61的開(kāi)關(guān)，從該泵液腔清洗液進(jìn)液管61流入清洗液，在液流泵7的作用下，清洗液經(jīng)由液流泵汲液管72進(jìn)入配液器9，對(duì)配液器9進(jìn)行清洗。之后，清洗液再經(jīng)配液器出液管91進(jìn)入單體電池34，對(duì)單體電池34中的進(jìn)液分割室341、電池反應(yīng)室342和出液分割室343進(jìn)行清洗。控制單體電池的出液管348的開(kāi)關(guān)3483、3484，以控制清洗液流入液流配置室I或液流配置室2中，分別對(duì)液流配置室I或液流配置室2進(jìn)行清洗。之后，清洗液再經(jīng)液流配置室I的輸液管11或液流配置室2的輸液管21進(jìn)入泵液腔5。在液流泵7的作用下，清洗液在整個(gè)系統(tǒng)中循環(huán)直至清洗結(jié)束。之后，關(guān)閉液流泵7，將泵液腔5中的清洗液從泵液腔清洗液出液管62排出。同時(shí)，打開(kāi)沉淀物排出管開(kāi)關(guān)151、251、清洗液出液開(kāi)關(guān)64、66，將液流配置室I、液流配置室2和電極室34中的清洗液分別從各液流配置室1、2的沉淀物排出管15和25、清洗液出液管65和67排出，完成對(duì)整個(gè)鋁一空氣電池系統(tǒng)的清洗。對(duì)鋁-空氣電池系統(tǒng)的清洗也可以只借助于液流配置室I或者只借助于液流配置室2來(lái)進(jìn)行。本實(shí)用新型提出的鋁-空氣電池系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)消耗鋁合金電極和空氣中的氧氣，對(duì)外輸出電能。在電池系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，與空氣電極表面相對(duì)面的招合金電極將不斷溶解。因此，通過(guò)增加單體電池34中與空氣電極表面相對(duì)面方向上鋁合金電極的厚度，即采用柱形鋁合金電極，可以延長(zhǎng)一次補(bǔ)充鋁合金電極后鋁-空氣電池系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。參考圖18至20，本發(fā)明的較佳的另一實(shí)例是，采用同前例中相類似的電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所不同的是單體電池34的所述電池反應(yīng)室342的下部是上大下小、有η個(gè)側(cè)面的棱柱形空腔，該棱柱形空腔的側(cè)面和底面均嵌裝有空氣電極321 ;所述電池反應(yīng)室內(nèi)嵌插有η個(gè)棱柱形的鋁合金電極311，它們與位于電池反應(yīng)室342下部棱柱形空腔側(cè)壁的η個(gè)空氣電極321一一對(duì)應(yīng)，形成多組電極組；各所述鋁合金電極311面向與之對(duì)應(yīng)的空氣電極321 —側(cè)，具有與該空氣電極321平行的斜面結(jié)構(gòu)。其中I。所述各鋁合金電極311和空氣電極321分別串聯(lián)或/并聯(lián)，再分別電聯(lián)接至所述鋁合金電極集流板31和空氣電極集流板32。本實(shí) 施例中采用4個(gè)棱柱形的鋁合金電極為例單體電池34的電池反室342中放入了 4個(gè)具有底部?jī)A斜棱柱形的鋁合金電極，單體電池34的所述電池反應(yīng)室342的下部是上大下小、有η個(gè)側(cè)面的棱柱形腔體，該棱柱形腔體的側(cè)面和底面均嵌裝有空氣電極321 ;空氣電極321位于單體電池反應(yīng)室外殼3420的四周及底部框架上，電池反應(yīng)室342上的定位框架3110用于固定4個(gè)棱柱形鋁合金電極311，該鋁合金電極311位于該電池反應(yīng)室342的內(nèi)部，并與位于電池反應(yīng)室342外側(cè)的各空氣電極321之間保持適當(dāng)?shù)拈g隔。所述鋁合金電極311的支撐架3112位于該鋁合金電極311的底部，對(duì)鋁合金電極311起支撐作用。本實(shí)例中電解液的液流方式與前例無(wú)異。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)需要，單體電池34中的空氣電極321的數(shù)量、位置以及形狀可以不同，所述鋁合金電極311的數(shù)量、位置以及形狀與之配適，也將相應(yīng)隨之有所變化。
權(quán)利要求1.一種大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，包括單體鋁-空氣電池(34)，其特征在于 所述單體鋁-空氣電池(34)至少是兩個(gè)、彼此電串聯(lián)或者電并聯(lián)連接成電池組(3);該電池組(3)的下方設(shè)有兩個(gè)液流配置室(1、2)，在該電池組(3)的上方是配液器(9)； 所述各單體鋁-空電池(34 )經(jīng)各自的出液管(348 )與所述液流配置室(I、2 )相通；該液流配置室(I、2 )經(jīng)其各自的輸液管(11、21)與泵液腔(5 )相通；所述泵液腔(5 )通過(guò)汲液管(71)與液流泵(7)相通，該液流泵(7)的送液管(72)與所述配液器(9)相通；該配液器(9)通過(guò)各進(jìn)液管(91)同位于其下方的各單體鋁-空電池(34)相通； 鋁-空氣電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，分別調(diào)節(jié)與所述液流配置室(1、2)相連接的所述出液管(348)的出液管開(kāi)關(guān)，控制所述電池組(3)的電解液交替流入所述兩液流配置室(1，2)之一，電解液在該液流配置室(I或2)、泵液腔(5)、配液器(9)和電池組(3)之間循環(huán)，而另一液流配置室(2或I)則于處于電解液靜置、沉淀物沉降及排出處理過(guò)程中；位于該電池組(3)外側(cè)的電能輸出端(40+，40_)分別與所述電池組(3)的空氣電極集流板(32)和鋁合金電極集流板(31)相連通，并對(duì)外供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述各液流配置室(1、2)是完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)；所述各液流配置室(1、2)分別設(shè)置有用于對(duì)電解液進(jìn)行加熱或冷卻的加熱/冷卻管(14、24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述各液流配置室(1、2)的下部分別設(shè)置帶有開(kāi)關(guān)(151、251)的沉淀物排出管(15、25 )，在所述各液流配置室(I、2 )殼體底部、設(shè)有令沉淀物滑向所述沉淀物排出管(15、25 )一側(cè)的傾斜式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述泵液腔(5)上設(shè)置有帶有開(kāi)關(guān)的泵液腔清洗液進(jìn)液管(61)和泵液腔清洗液出液管(62)，用于對(duì)所述鋁-空氣電池系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部清洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述配液器(9)包括配液槽(92)、與該配液槽(92)相適配的上蓋(93)和位于該配液槽(92)殼體外側(cè)的顯示該配液槽(92)內(nèi)液面狀態(tài)的液面顯示器(94)； 所述配液槽(92)是中部有上下可通透中空窗(95)、四周為槽渠(96)的槽形結(jié)構(gòu)；與所述各單體電池(34)連通的各進(jìn)液管(91)位于該槽渠(96)底部；所述液流泵(7)的送液管(72)與槽渠(96)連通；所述上蓋(93)下表面有與所述配液槽(92)的中空窗(95)相適配的“口 ”字形的凸楞(931)，當(dāng)該上蓋(93)蓋在所述配液槽(92)上時(shí)，該凸楞(931)恰好套住或嵌入所述配液槽(92)的中空窗(95),構(gòu)成氫氣傳輸通道； 位于該配液器(9 )外部的電壓電流調(diào)節(jié)器(81)、電流電壓顯示器(82 )通過(guò)位于配液槽(92)內(nèi)的導(dǎo)電連接(84)分別與該配液槽(92)底部所述電池組(3)的鋁合金電極集流板(31)和空氣電極集流板(32)相連； 所述各單體電池(34)產(chǎn)生的氫氣經(jīng)配液槽(92)中空窗(95)和上蓋(93)的凸楞(931)構(gòu)成的氫氣傳輸通道，由設(shè)置在所述上蓋(93)上的出氣口(933)向外排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述單體電池(34)是腔體結(jié)構(gòu)，包括彼此分隔的進(jìn)液分割室(341)、電池反應(yīng)室(342 )和出液分割室(343);所述配液器(9)內(nèi)的電解液經(jīng)進(jìn)液管(91)流至該進(jìn)液分割室(341)，再經(jīng)該進(jìn)液分割室(341)下部的進(jìn)液管(3411)流入電池反應(yīng)室(342);在該進(jìn)液分割室(341)上方、進(jìn)液管(91)中電解液流入處，裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)、柵格結(jié)構(gòu)的進(jìn)液切割器(349)，從進(jìn)液管(91)流出的電解液恰好注入轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)液切割器(349)柵格上，被該進(jìn)液切割器(349)的柵格斬?cái)嗪罅魅脒M(jìn)液分割室(341)； 所述電池反應(yīng)室(342)至少有一側(cè)壁為空氣電極(321)，與位于在所述電池反應(yīng)室(342 )內(nèi)的鋁合金電極(311)構(gòu)成電極組；所述鋁合金電極(311)內(nèi)嵌在該電池反應(yīng)室的定位槽(3421)中；所述鋁合金電極(311)和空氣電極(321)分別與該電池組(3)的鋁合金電極集流板(31)和空氣電極集流板(32)電連接，所產(chǎn)生的氫氣通過(guò)該電池反應(yīng)室(342)上部的敞開(kāi)口進(jìn)入所述配液器(9)的氫氣傳輸通道向外排出； 所述電池反應(yīng)室(342)與出液分割室(343 )由一內(nèi)隔壁(345)相隔，在該內(nèi)隔壁(345)上端留有溢流槽(346)令兩者相通；該出液分割室(343)被一橫隔分隔為上下兩區(qū)匯流區(qū)(3431)和出液區(qū)(3432)，橫隔上設(shè)有向下導(dǎo)通的匯流管(3433)； 所述電池反應(yīng)室(342 )內(nèi)的電解液經(jīng)溢流槽(346 )流入所述匯流區(qū)(3431)，經(jīng)匯流管(3433)流入其下部的出液區(qū)(3432);所述出液區(qū)(3432)的下部有所述出液管(348)與所述兩個(gè)液流配置室(I、2)相通； 在所述出液區(qū)(3432)內(nèi)、匯流管(3433)管口的下方，裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)、柵格結(jié)構(gòu)的出液切割器(3434)，由匯流管(3433)流出的電解液恰好注入該出液切割器(3434)的柵格上，即該電解液是被該出液切割器(3434)的柵格斬?cái)嗪蟛帕鬟M(jìn)該出液區(qū)(3432)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述電池反應(yīng)室(342)的結(jié)構(gòu)還可以是下部呈上大下小、有η個(gè)側(cè)面的棱柱，該棱柱的側(cè)面和底面均嵌裝有空氣電極(321);所述電池反應(yīng)室內(nèi)嵌插有η個(gè)棱柱形的鋁合金電極(311)、與電池反應(yīng)室(342)下部各側(cè)壁的η個(gè)空電氣電極(321)——對(duì)應(yīng)，形成多組電極組；各所述鋁合金電極(311)面向與之對(duì)應(yīng)的空氣電極(321) —側(cè)，是與該空氣電極(321)平行的斜面結(jié)構(gòu)；η > I。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述進(jìn)液切割器(349 )和出液切割器(3434 )是自帶轉(zhuǎn)軸的、可在電解液沖擊下自行轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)斬?cái)嗔鬟^(guò)的電解液液流；或者是電路控制的開(kāi)合結(jié)構(gòu)，用來(lái)斬?cái)嗔鬟^(guò)的電解液液流。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 在所述各液流配置室(I、2)的出液管(348)的端口處設(shè)有液流檔板(3481)，該液流檔板(3481)由數(shù)根連接柱(3482 )與出液管(348 )相連，各連接柱(3482 )彼此存有間隔，所述出液管(348 )內(nèi)的電解液從各連接柱(3482 )之間的間隔流出。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述電池反應(yīng)室(342)內(nèi)的鋁合金電極(311)和空氣電極(321)是一組或多組；多組時(shí)，各鋁合金電極(311)和空氣電極(321)分別電串聯(lián)或/和電并聯(lián)，再分別電連接至所述鋁合金電極集流板(31)和空氣電極集流板(32)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于 所述進(jìn)液分割室(341)和電池反應(yīng)室(342)之間的進(jìn)液管(3411)上連接有清洗液出液管(65 )，該清洗液出液管(65 )上裝有清洗液出液開(kāi)關(guān)(64 )。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，其特征在于所述出液分割室(343)的出液管(348)上還連接有清洗液出液管(67)，該清洗液出液 管(67 )上裝有清洗液出液管開(kāi)關(guān)(66 )。
專利摘要一種大功率鋁-空氣電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少由兩個(gè)單體鋁-空氣電池(34)彼此以電串聯(lián)或者電并聯(lián)連接組成鋁-空氣電池組(3)；電池組(3)的下方設(shè)有兩個(gè)液流配置室(1、2)，在電池組(3)的上方是配液器(9)；各單體鋁-空氣電池(34)經(jīng)各自的出液管(348)與液流配置室(1、2)相通；液流配置室(1、2)經(jīng)其各自的輸液管(11、21)與泵液腔(5)相通；泵液腔(5)通過(guò)汲液管(71)與液流泵(7)相通，液流泵(7)的送液管(72)與配液器(9)相通；配液器(9)通過(guò)各進(jìn)液管(91)同位于其下方的各單體鋁-空氣電池(34)相通。本實(shí)用新型的有益效果是適用于高比能量、大功率的鋁－空氣電池系統(tǒng)，具有安全可靠、成本低、對(duì)環(huán)境無(wú)污染的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/02GK202737061SQ20122014782
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者王為, 齊燕玲 申請(qǐng)人:德陽(yáng)東深新能源科技有限公司