本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)，包括鋁空氣電池堆、氫燃料電池堆、超級電容組、鋰電池組、電解液控制器和運(yùn)行控制器；鋁空氣電池堆用來運(yùn)行發(fā)電并產(chǎn)生氫氣，氫燃料電池堆用來收集并利用所產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行發(fā)電，超級電容組用來進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，鋰電池組用來進(jìn)行儲能，電解液控制器連接所述鋁空氣電池堆，用來控制鋁空氣電池堆的運(yùn)行，運(yùn)行控制器用來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的電力并進(jìn)行輸出控制。本實(shí)用新型專利技術(shù)提供的一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)具有能量密度高、輸出功率大、工作安全可靠、環(huán)保性能好、性價(jià)比高的特點(diǎn)，并且不需要復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行簡單可靠。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及電池
，特別涉及一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車對能源的消耗逐年增大，因而，環(huán)保、節(jié)能的電動汽車將逐漸普及。然而，作為電動汽車儲能系統(tǒng)的傳統(tǒng)電池尤其是鋰離子電池都存在價(jià)格過高、比能量較低、回收再利用困難等缺點(diǎn)，已經(jīng)成為制約電動汽車發(fā)展的最大瓶頸。電動車動力電池要求大功率輸出、大電流充放電、儲電量大、使用安全可靠、環(huán)保性好、性價(jià)比高等。現(xiàn)在主流的電池系統(tǒng)有鋰離子電池、氫燃料電池、鋁空氣電池和超級電容等。目前的鋰離子電池存在著儲電不足，續(xù)航短、價(jià)格昂貴及充放電安全問題；單一的鋁空氣電池功率密度低，液體電池通有缺陷，并且運(yùn)行中會產(chǎn)生自腐蝕氫氣，影響電池使用壽命；氫燃料電池燃料攜帶補(bǔ)充難，壽命短，并且成本高；超級電容儲電少，能量密度很低，并且價(jià)格昂貴。目前已有的鋰離子電池、氫燃料電池、鋁空氣電池和超級電容都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但是都不能單獨(dú)滿足電動車的應(yīng)用要求。鋁空氣電池是最有可能替代傳統(tǒng)汽油實(shí)現(xiàn)零排放無污染的車載新能源，鋁空氣電池由催化空氣陰極、電解質(zhì)和金屬鋁陽極組成，其
理論能質(zhì)比為8.1kwh/kg，目前技術(shù)上能達(dá)到的水平為2～3kwh/kg，而用汽油機(jī)發(fā)電的能質(zhì)比為2.4kwh/kg左右，兩者相當(dāng)。因此用鋁空氣電池作為車載新能源是最有可能實(shí)現(xiàn)的途徑。但是，現(xiàn)有的鋁空氣電池存在著自腐蝕析氫和功率密度小的問題，運(yùn)行不穩(wěn)定，并且其產(chǎn)生的能量利用率低、輸出功率小，難以滿足電動車的應(yīng)用要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對以上問題，本技術(shù)專利目的在于設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)，具有能量密度高、輸出功率大、工作安全可靠、環(huán)保性能好、性價(jià)比高的特點(diǎn)，并且不需要復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行簡單可靠。本技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)，包括：鋁空氣電池堆，包括多個(gè)鋁空氣電池單體，用來運(yùn)行發(fā)電并產(chǎn)生氫氣；氫燃料電池堆，連接所述鋁空氣電池堆，用來收集并利用所產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行發(fā)電；超級電容組，與所述鋁空氣電池堆連接，包括多個(gè)超級電容單體，用來進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換；鋰電池組，與所述鋁空氣電池堆連接，包括多個(gè)鋰電池單體，用來進(jìn)行儲能；電解液控制器，連接所述鋁空氣電池堆，用來控制鋁空氣電池
堆的運(yùn)行；運(yùn)行控制器，用來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的電力并進(jìn)行輸出控制。進(jìn)一步，本技術(shù)所述系統(tǒng)還包括與所述鋁空氣電池堆連接的收集裝置，所述收集裝置用來收集產(chǎn)生的氫氣并輸送到所述氫燃料電池堆。進(jìn)一步，本技術(shù)所述鋁空氣電池單體與所述超級電容單體采取二串一并連接方式。進(jìn)一步，本技術(shù)所述鋁空氣電池單體與所述鋰電池單體采取三串一并連接方式。進(jìn)一步，本技術(shù)所述電解液控制器采取中性弱堿自平衡方式對電解液的PH值和濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。進(jìn)一步，本技術(shù)所述鋁空氣電池單體包括外殼、空氣電極和鋁電極，所述外殼頂部設(shè)置有密封蓋。進(jìn)一步，本技術(shù)所述鋁空氣電池單體采用中性弱堿有機(jī)電解液，所述電解液包含有檸檬酸鹽和乙二醇。進(jìn)一步，本技術(shù)所述系統(tǒng)還包括與所述鋁空氣電池堆連接的儲能控制箱，所述超級電容組和鋰電池組安裝在所述儲能控制箱內(nèi)。目前世界上鋁空氣電池的能量密度以美鋁公司和以色列的Phinergy公司達(dá)到的最高水平為640wh/kg，本專利技術(shù)的AHLS復(fù)合鋁空氣電池的能量密度可達(dá)到1000wh/kg以上，每公斤鋁能通過鋁燃燒發(fā)電2.2kwh，加上氫燃料電池堆的吸氫發(fā)電量，綜合平均已達(dá)到2.8
度/每公斤，具有實(shí)用價(jià)值；本技術(shù)提供的復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、把鋁空氣電池和氫燃料電池兩者有機(jī)結(jié)合，把鋁空氣電池產(chǎn)生的氫氣作為氫燃料電池的燃料，形成了一種新型復(fù)合燃料電池，有效解決鋁空氣電池自腐蝕產(chǎn)生的氫氣的缺陷，而且運(yùn)行平穩(wěn)，可長時(shí)間穩(wěn)定工作；2、具有大電流放電的動力性能，避免了鋁空氣電池功率密度小的缺陷，儲電量大；3、使鋁空氣電池的恒電流放電的性能得到充分利用，使鋁空氣電池和氫燃料電池的發(fā)電能力得到極大提高，增加發(fā)電量20％以上；4、具有能量密度高、輸出功率大、工作安全可靠、環(huán)保性能好、性價(jià)比高的特點(diǎn)，不需要復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單可靠。附圖說明以下參照附圖對本技術(shù)實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中：圖1是本技術(shù)一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成圖；圖2是本技術(shù)一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)的電連接圖；圖3是本技術(shù)一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)的鋁空氣電池單體結(jié)構(gòu)圖；圖4是本技術(shù)一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)的實(shí)施例一的結(jié)
構(gòu)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本技術(shù)提出了一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)，請參閱圖1，包括鋁空氣電池堆、氫燃料電池堆、超級電容組、鋰電池組、電解液控制器和運(yùn)行控制器。鋁空氣電池堆包括多個(gè)鋁空氣電池單體，用來運(yùn)行發(fā)電并產(chǎn)生氫氣；氫燃料電池堆連接所述鋁空氣電池堆，用來收集并利用所產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行發(fā)電；超級電容組與所述鋁空氣電池堆連接，包括多個(gè)超級電容單體，用來進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換；鋰電池組與所述鋁空氣電池堆連接，包括多個(gè)鋰電池單體，用來進(jìn)行儲能；電解液控制器連接所述鋁空氣電池堆，用來控制鋁空氣電池堆的運(yùn)行；運(yùn)行控制器用來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的電力并進(jìn)行輸出控制。鋁空氣電池和氫燃料電池兩者有機(jī)結(jié)合，把鋁空氣電池產(chǎn)生的氫氣作為氫燃料電池的燃料，形成了一種新型復(fù)合燃料電池，有效解決鋁空氣電池自腐蝕產(chǎn)生的氫氣的缺陷，變害為利，增加額外發(fā)電量。把鋁空氣電池結(jié)合鋰離子電池作為儲能元件，使鋁空氣電池的恒電流放電的性能得到有效匹配，使鋁空氣電池的發(fā)電能力和氫燃料電池的儲電能力得到充分發(fā)揮。把鋁空氣電池結(jié)合超級電容作為功率轉(zhuǎn)換元件，使鋁空氣電池具有大電流放電的動力性能，避免了鋁空氣電池功率密度小的缺陷。所述系統(tǒng)還包括與所述鋁空氣電池堆連接的收集裝置，所述收
集裝置用來收集產(chǎn)生的氫氣并輸送到所述氫燃料電池堆。收集裝置具有密封收集氫氣并凈化輸出氫氣的結(jié)構(gòu)，鋁空氣電池堆在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的氫氣，通過收集裝置收集并凈化后輸送到氫燃料電池堆，轉(zhuǎn)變成電能輸出。請參閱圖2，鋁空氣電池堆與超級電容組和鋰電池組采用分布式儲能網(wǎng)絡(luò)連接。由于鋁空氣電池平臺電壓為1.2V，超級電容耐壓2.7V，鋰電池充電電壓為3.2～3.6V，鋁空氣電池單體與超級電容單體采取二串一并連接方式，鋁空氣電池單體與鋰電池單體采取三串一并連接方式。這種分布式儲能網(wǎng)絡(luò)連接方式具有天然的自匹配特性，能夠最大限度地發(fā)揮鋁空氣電池的恒流放電性能，不僅輸出電壓平穩(wěn)、動態(tài)內(nèi)阻低，而且抗過充過放，電池壽命得到保障，并且不需要復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單可靠。所述電解液控制器采取中性弱堿自平衡方式對電解液的PH值和濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。鋁空氣電池堆中的電解液在運(yùn)行時(shí)，通過電解液控制器進(jìn)行定時(shí)循環(huán)，電解液控制器采取中性弱堿自平衡策略對電解液的PH值和濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)對液面高度及注液退液進(jìn)行控制。整個(gè)系統(tǒng)所發(fā)出的電力通過運(yùn)行控制器調(diào)節(jié)后輸出，運(yùn)行控制器根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)作指示和調(diào)整。請參閱圖3，所述鋁空氣電池單體包括外殼301、空氣電極303和鋁電極304，所述外殼頂部設(shè)置有密封蓋302。外殼301兩面裝有空氣電極303，外殼301內(nèi)裝有鋁電極30本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)，其特征在于，包括：鋁空氣電池堆，包括多個(gè)鋁空氣電池單體，用來運(yùn)行發(fā)電并產(chǎn)生氫氣；氫燃料電池堆，連接所述鋁空氣電池堆，用來收集并利用所產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行發(fā)電；超級電容組，與所述鋁空氣電池堆連接，包括多個(gè)超級電容單體，用來進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換；鋰電池組，與所述鋁空氣電池堆連接，包括多個(gè)鋰電池單體，用來進(jìn)行儲能；電解液控制器，連接所述鋁空氣電池堆，用來控制鋁空氣電池堆的運(yùn)行；運(yùn)行控制器，用來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的電力并進(jìn)行輸出控制。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)，其特征在于，包括：鋁空氣電池堆，包括多個(gè)鋁空氣電池單體，用來運(yùn)行發(fā)電并產(chǎn)生氫氣；氫燃料電池堆，連接所述鋁空氣電池堆，用來收集并利用所產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行發(fā)電；超級電容組，與所述鋁空氣電池堆連接，包括多個(gè)超級電容單體，用來進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換；鋰電池組，與所述鋁空氣電池堆連接，包括多個(gè)鋰電池單體，用來進(jìn)行儲能；電解液控制器，連接所述鋁空氣電池堆，用來控制鋁空氣電池堆的運(yùn)行；運(yùn)行控制器，用來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的電力并進(jìn)行輸出控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述鋁空氣電池堆連接的收集裝置，所述收集裝置用來收集產(chǎn)生的氫氣并輸送到所述氫燃料電池堆。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式鋁空氣電池系統(tǒng)，其特征在于，所述鋁空氣電池單體與所述超級電容單體采取二串一并...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：方致藍(lán)，
申請(專利權(quán))人：深圳市維方電子科技有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東;44
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