鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有陽極和陰極，陽極上設(shè)有陽極引出電極，陰極上設(shè)有陰極引出電極，殼體內(nèi)還設(shè)有電解質(zhì)溶液，所述的陰極為多孔隙銀基催化陰極板，陰極位于陽極的下方，陰極上部設(shè)有集氣罩，排氣管上端開口位于靠近集氣罩內(nèi)頂部的位置；排氣管與排氣泵連通，多孔隙銀基催化陰極板底部與進(jìn)氣管連接，進(jìn)氣管與進(jìn)氣泵連通；集氣罩內(nèi)還設(shè)有第一液位傳感器和第二液位傳感器。本發(fā)明專利技術(shù)提供的一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，通過多毛細(xì)孔銀基催化空氣陰極板制成的陰極將空氣中的氧氣催化，來使氧氣得到陽極電極輸送來的電子后在陰極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。并使電池放電更加穩(wěn)定。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)
本專利技術(shù)涉及金屬空氣電池的
，特別是一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
在已知的金屬空氣化學(xué)電池中，鋁空氣電池原理與本專利技術(shù)最為相近。鋁空氣電池利用鋁作為電池的陽極，催化氧氣做陰極，強(qiáng)堿性溶液作為電解質(zhì)溶液，當(dāng)鋁與氧氣分別在兩極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，電池放電。以電解質(zhì)為氫氧化鈉(鉀和鈉的化學(xué)性質(zhì)十分相近電解質(zhì)溶液也可用氫氧化鉀溶液替換氫氧化鈉鉀溶液)溶液為例此時(shí)電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有: 陽極:4Al_12e= 4A13+ 陰極:302+6H20+12e= 120F 總反應(yīng)式:4Al+302+6H20+4Na0H= 4NaAl (OH) 4+E (電)丨 +H(熱)個(gè) 4NaAl(OH)4 = 4NaOH+4Al(OH)3 同時(shí)陽極表面會(huì)發(fā)生自腐反應(yīng): 2Al+6H20+2Na0H = 2NaAl (0Η)4+3Η2 ? 鋁空氣電池最大的優(yōu)點(diǎn)為可以為各種用電設(shè)備提供超長時(shí)間的續(xù)航，在為汽車?yán)m(xù)航供電方面，目前最好紀(jì)錄是換一次鋁空氣電池續(xù)航里程達(dá)到了 1600公里。有記載2014年鋁空氣電池的實(shí)際比能量達(dá)到了 350wh/kg，是鉛酸電池的8倍，鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。但是，鋁空氣電池的理論比能量值是8100wh/kg，這意味著目前鋁空氣電池有著大量的能量被浪費(fèi)掉了，電池的比能量有待大幅提高。通過分析可知自腐反應(yīng)是鋁空氣電池能量無功消耗的最大因素，同時(shí)電池停止工作后發(fā)生的自放電效應(yīng)也是電池能量無功消耗另一因素。目前制約鋁空氣電池大規(guī)模應(yīng)用另一原因是放電速率過于緩慢，電壓滯后，由于目前的鋁空氣電池大多采用99.99%的純鋁板做陽極浸沒于電解質(zhì)溶液中，這樣與電解質(zhì)溶液接觸面大小值一定，且這個(gè)值不大，所以參與化學(xué)反應(yīng)的鋁原子數(shù)量一定且數(shù)值較小造成電池放電速度緩慢，而且放電速度為不可控。當(dāng)陽極腐蝕后，陽極與陰極之間的間距逐漸加大，從而影響放電效率。當(dāng)鋁空氣電池工作時(shí)，鋁與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成電能的同時(shí)也生成了大量的熱量，大量熱量在電池內(nèi)聚集如果不及時(shí)排除，輕則會(huì)造成電池工作不穩(wěn)定，重則造成電池?fù)p壞，甚至?xí)l(fā)生爆炸，產(chǎn)生安全問題。目前的鋁空氣電池并沒有一套簡單有效的排熱系統(tǒng)及方法。因此，只有將鋁空氣電池的上述瓶頸問題進(jìn)行有效解決，鋁空氣電池才會(huì)得到廣泛應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，使電池的放電速度平穩(wěn)，空氣可自動(dòng)輸入、排出，優(yōu)選的方案中，電解質(zhì)溶液可自動(dòng)輸入、排出，優(yōu)選的方案中，且便于散熱，降低因熱量而產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)。 為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是:一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有陽極和陰極，陽極上設(shè)有陽極引出電極，陰極上設(shè)有陰極引出電極，殼體內(nèi)還設(shè)有電解質(zhì)溶液，所述的陰極為多孔隙銀基催化陰極板，陰極位于陽極的下方，陰極上部設(shè)有集氣罩，排氣管上端開口位于靠近集氣罩內(nèi)頂部的位置； 排氣管與排氣泵連通，多孔隙銀基催化陰極板底部與進(jìn)氣管連接，進(jìn)氣管與進(jìn)氣泵連通； 集氣罩內(nèi)還設(shè)有第一液位傳感器和第二液位傳感器。 所述的陰極通過多個(gè)支撐輪滑動(dòng)支撐在殼體內(nèi)，并上下浮動(dòng)。 所述的陰極通頂部設(shè)有限位柵板，以保持陰極和陽極之間的間距。 所述的陰極設(shè)有多個(gè)浮子。 至少一個(gè)所述的浮子為可調(diào)容積的結(jié)構(gòu)。 還設(shè)有儲(chǔ)液罐，儲(chǔ)液罐通過管路與殼體內(nèi)部連接，管路上設(shè)有電解質(zhì)泵，以使電解質(zhì)溶液在儲(chǔ)液罐和殼體之間流動(dòng)。 所述的陽極上設(shè)有多個(gè)垂直的柱狀空隙。 還設(shè)有散熱裝置，熱管蒸發(fā)端位于殼體內(nèi)，冷凝端與散熱翅片連接，在殼體內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器。 殼體頂部還設(shè)有氫氣排出管，氫氣排出管上設(shè)有氫氣排出開關(guān)閥，殼體內(nèi)設(shè)有氫氣濃度傳感器。 殼體頂部至少對角位置設(shè)有倒置電解質(zhì)排出液管，倒置電解質(zhì)排出液管設(shè)有第一防倒置閥和第二防倒置閥，倒置電解質(zhì)排出液管上還設(shè)有防倒置泵，在殼體還設(shè)有防倒置開關(guān)。 本專利技術(shù)提供的一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，具有的有益效果如下: 1、如圖1所示，通過多孔隙銀基催化陰極板制成的陰極將空氣中的氧氣催化，來使氧氣得到陽極電極輸送來的電子后在陰極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通過在多孔隙銀基催化陰極板的兩邊側(cè)下方加裝足夠浮力的浮子，兩側(cè)各安裝多個(gè)支撐輪，以及頂部設(shè)置限位柵板的方式來達(dá)到陰極始終與陽極保持固定距離和姿態(tài)穩(wěn)定的目的，從而使電池放電更加穩(wěn)定。通過在陰極的上方加裝集氣罩來收集已消耗過氧氣的剩余空氣。避免剩余空氣中殘留的氧氣在電池中到處逸散，直接和陽極中的鋁和鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而避免無功消耗電池能量。通過進(jìn)氣管給多孔隙銀基催化空氣陰極板提供氧氣。通過集氣罩內(nèi)的排氣管來排出集氣罩中的空氣，優(yōu)選的，排氣管的頂端位于集氣罩內(nèi)的頂部。通過進(jìn)氣、排氣控制使空氣能自動(dòng)及時(shí)的輸入和排出，保證電池的正常工作。本專利技術(shù)的陰極結(jié)構(gòu)及相應(yīng)空氣自動(dòng)輸、排系統(tǒng)，使放電性能更加穩(wěn)定。 2、如圖1所示，通過設(shè)置電解質(zhì)溶液的外置儲(chǔ)液罐，配合液位傳感器和電解質(zhì)泵，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)溶液的液面升降控制系統(tǒng)。即相當(dāng)于控制陽極浸入電解質(zhì)溶液的深淺，從而來控制電池的放電速度。當(dāng)電池不需要工作時(shí)，電解質(zhì)溶液液面升降控制系統(tǒng)可將電解質(zhì)溶液液面降至陽極下底表面以下，使陽極脫離電解質(zhì)溶液，這樣不僅杜絕了電池因不用時(shí)發(fā)生的自放電反應(yīng)，而且大量無功消耗陽極的自腐反應(yīng)此時(shí)也被杜絕，避免了陽極中的鋁被大量浪費(fèi)，從而大幅提高鋁鈉合金空氣電池的比能量。 電解質(zhì)溶液液面升降控制系統(tǒng)共同配合后，自腐反應(yīng)消耗的陽極大幅減少，比能量與現(xiàn)有單體式純鋁板空氣電池相比大幅提高。 且電解質(zhì)溶液液面升降控制系統(tǒng)共同配合后，放電速度實(shí)現(xiàn)可控制。 3、通過將電池陽極采用鋁鈉合金或鋁鉀合金，相應(yīng)地電解質(zhì)溶液中的氫氧化鈉或氫氧化鉀始終得到緩慢補(bǔ)充，電解質(zhì)溶液濃度不隨時(shí)間變長逐漸被空氣中的微量酸性氣體消耗而降低，因電池放電速度也與電解質(zhì)溶液濃度有關(guān)，故該結(jié)構(gòu)可增加電池放電性能的穩(wěn)定性。通過將電池陽極采用鋁鈉合金或鋁鉀合金，相應(yīng)地電池工作時(shí)陽極表面發(fā)生點(diǎn)蝕，大幅增加陽極的反應(yīng)速率。其原理是當(dāng)電池工作時(shí)，由于鈉或鉀的金屬活潑性質(zhì)強(qiáng)于鋁，在陽極表面的鈉或鉀原子可先于鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以鈉為例反應(yīng)方程如下: 陽極:4Na_4e= 4Na+ 陰極:02+2H20+4e= 40F 總反應(yīng)式:4Na+02+2H20= 4NaOH 反應(yīng)最終生成物為氫氧化鈉或氫氧化鉀，補(bǔ)充進(jìn)電解質(zhì)溶液。 陽極采用鋁鈉合金或鋁鉀合金，鈉或鉀比例含量為0.1% -30%之間，來使電解質(zhì)溶液中氫氧化鈉或氫氧化鉀含量不會(huì)下降。而且鈉或鉀在先反應(yīng)后，對于陽極有點(diǎn)蝕效應(yīng)，也可加快后繼的反應(yīng)速率。 4、如圖1所示，通過將陽極的結(jié)構(gòu)設(shè)置為，從底部到頂面有多個(gè)柱狀空隙的塊狀或柱狀鋁合金塊或鋁合金片，來使陽極增大可與電解質(zhì)溶液接觸的接觸面積，與相同體積的單純鋁板相比即可大幅度提高電池放電速度。陽極采用此結(jié)構(gòu)也為本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)放電速度可控制提供了必要條件。電池放電速度控制原理是:通過上升或降低電池中的電解質(zhì)溶液液面，來改變陽極與電解質(zhì)溶液的接觸面積大小，從而控制電池放的電速度。 本專利技術(shù)通過采用鋁鈉合金或鋁鉀合金做陽極與陽極含柱狀空隙結(jié)構(gòu)共同作用后，放電速度與現(xiàn)有單體式純鋁板空氣電池相比大幅本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有陽極(1)和陰極(39)，陽極上設(shè)有陽極引出電極(32)，陰極上設(shè)有陰極引出電極(13)，殼體內(nèi)還設(shè)有電解質(zhì)溶液(5)，其特征是：所述的陰極為多孔隙銀基催化陰極板(9)，陰極位于陽極(1)的下方，陰極上部設(shè)有集氣罩(6)，排氣管(12)上端開口位于靠近集氣罩(6)內(nèi)頂部的位置；排氣管(12)與排氣泵(18)連通，多孔隙銀基催化陰極板(9)底部與進(jìn)氣管(11)連接，進(jìn)氣管(11)與進(jìn)氣泵(17)連通；集氣罩(6)內(nèi)還設(shè)有第一液位傳感器(10)和第二液位傳感器(14)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有陽極(I)和陰極(39)，陽極上設(shè)有陽極引出電極(32)，陰極上設(shè)有陰極引出電極(13)，殼體內(nèi)還設(shè)有電解質(zhì)溶液(5)，其特征是:所述的陰極為多孔隙銀基催化陰極板(9)，陰極位于陽極(I)的下方，陰極上部設(shè)有集氣罩(6)，排氣管(12)上端開口位于靠近集氣罩(6)內(nèi)頂部的位置； 排氣管(12)與排氣泵(18)連通，多孔隙銀基催化陰極板(9)底部與進(jìn)氣管(11)連接，進(jìn)氣管(11)與進(jìn)氣泵(17)連通； 集氣罩(6)內(nèi)還設(shè)有第一液位傳感器(10)和第二液位傳感器(14)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的陰極(39)通過多個(gè)支撐輪(7)滑動(dòng)支撐在殼體內(nèi)，并上下浮動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的陰極(39)頂部設(shè)有限位柵板(38)，以保持陰極和陽極(I)之間的間距。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的陰極(39)設(shè)有多個(gè)浮子。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋁合金空氣電池陰極結(jié)構(gòu)，其特征是:至少一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹梅君，
申請(專利權(quán))人：曹梅君，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42