CN104380511A - 金属-空气电池组的关闭系统及其使用方法 - Google Patents

金属-空气电池组的关闭系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于待用模式前电池组关闭的关闭系统和方法，其使用由pH值控制的洗涤液，以使电极保持稳定。

Description

金属-空气电池组的关闭系统及其使用方法
技术领域
本发明提供用于待用模式前电池组关闭的关闭系统和方法，其使用由pH值控制的洗涤液，以使电极保持稳定。
背景技术
铝空气电池组是一种金属空气电池组，其中阳极包含铝。铝是一种轻金属，其在氧化时每个原子会产生三个电子。铝的电化学容量是2.98Ah/g，与锂的电化学容量(3.86Ah/g)相当。此外，平坦的铝阳极不易于在空气气氛中燃烧并且相对不昂贵。
使用铝作为阳极，组合以空气阴极，以及循环的高传导性水性碱性电解质关于能量、功率密度和安全性会提供极具吸引力的电池组性能。
在正常的铝-空气电池组运行条件下，碱性电解质中的铝溶解是按照以下反应的电化学溶解：
4Al+3O2+6H2O→4Al(OH)3  (反应1)
然而，与这个有利的反应并行地，与碱性电解液接触的铝的部分经历不合需要的直接化学溶解：
2Al+6H2O+2KOH→2K[Al(OH)4]+3H2↑  (反应2)
有利电化学反应1的速率与铝溶解的总速率(反应1和2一起)之间的比率产生真实的铝利用效率系数[e]，其为表征Al-空气电池组的性能的主要参数之一:
e = R 1 R 1 + R 2
通过平衡运行参数，如电流密度和工作温度，并且通过应用某些添加剂，铝转化成电的效率(ε)可保持在90％以上很多(有时接近100％)。
在实际应用如电动车辆中广泛实施Al-空气电池组的重大实际障碍来自于以下要求：这种电池组可随时关闭、待用任何时段时都安全并，且易于随时快速重启至满功率。此处主要问题在于在开路电压(OCV)下，铝对碱性电解液中极强腐蚀的敏感性。这种工艺导致在不产生外部电能的情况下消耗铝阳极材料。这还导致不想要的广泛析氢(反应2)以及电解质降解。从碱性溶液中铝腐蚀(铝氧化)析氢会向电池组停止问题增加额外的安全问题。
当未施加电负载时(在临时停工或关闭较长时间时)，避免铝-电解质反应(反应2)的最简单的方式在于防止铝电极和电解质之间实体接触。
因此，当使电池组停工时，必要条件为将电解质从电池中取出。在具有循环电解质的Al-空气电池组的情况下，这种运行可易于通过将电解质流再引导(例如泵送)回到电解质储槽中以便电池组完全排空来进行。
然而，即使从电池组进行最彻底的电解质排空(无论是自由流动重力排空或由泵推动)，电池组中仍留下大量电解质。电池组中残留的电解质可呈现为铝表面上的膜。其也可见于电池壁上或呈现为浸泡在多孔空气电极体中和裏入排泄性差的角落中的液体。
与阳极直接接触的电解质残留物将继续与铝反应(按照反应2)，从而引起液体分解，并且在阳极表面上形成氢氧化铝和/或其它产物层。此外，在阳极上的残留电解质消耗掉之后，腐蚀反应不会停止。据我们的经验，表面膜形成反应因以下两个因素而持续到相当高的程度：
因为在阳极表面上形成的氢氧化铝层不致密，并且不会防止反应进展(腐蚀深入延续到铝金属体中)，所以反应会继续；
甚至在消耗掉与阳极表面直接接触的电解质之后，因为电池组中残留电解质的新的部分因毛细管力以及良好的浓碱湿润性而被吸到铝上，所以反应继续。
铝阳极与裏入电池组中的电解质残留物的不可避免的反应极具破坏性，其首先是由在阳极表面上形成惰性表面膜(氢氧化铝膜)所引起。这个钝化层导致在关闭/待用循环之后的电池组重启有问题。其次，电解质和反应产物可干透，从而阻塞(堵塞)液压系统。在这种情况下，将根本极难以重启电池组(如可能的话)。
因此，电解质抽空可能不足以提供有效的电池组停工和保护以便干燥的长期待用(无电解质)。实际上，需要用水极谨慎地冲洗电极和系统以在系统内不会留下任何明显的残留电解质和/或反应产物。
为了达到这个目标(洗掉所有残留电解质和反应产物)，应在电池组系统中包括许多储备水，从而增大系统重量和体积。这会影响系统的重量和体积能量密度。
解决铝-空气电池组关闭和重启的问题的尝试很少。其中一个描述于WO01/33659A1中，其是关于具有含有阳极和电解质的可替换筒的小型单个静态电池Al-空气电池组。在这个系统中，通过排空并然后替换电解质袋来执行运行的停工-运行模式。然而，WO 01/33659A1没有公开从电池清除残留产物和电解质。
发明内容
在一个实施方案中，本发明提供用于在关闭或待用模式洗涤金属-空气电池组的电极的系统和方法。在一个实施方案中，本发明的系统和方法防止、减小或消除在关闭/待用模式期间的电极降解。在一个实施方案中，本发明的系统和方法有助于使电极稳定。在一个实施方案中，本发明的洗涤系统和方法改善了电极的使用期限和性能。
在一个实施方案中，本发明提供一种用于洗涤金属-空气电池组的电极的关闭系统，所述系统包含：
洗涤液循环元件；
酸剂存储单元；以及
酸剂给料元件，所述给料元件与所述洗涤液并与所述酸剂存储单元接触。
在一个实施方案中，本发明的系统进一步包含pH值监测元件，其中所述pH值监测元件与所述洗涤液接触。
在另一实施方案中，pH值监测元件是pH计。在另一实施方案中，pH值监测元件是电压表。
在一个实施方案中，本发明的系统包含酸剂存储单元。在另一实施方案中，酸剂包括无机酸。在另一实施方案中，酸剂包括有机酸。在另一实施方案中，酸剂包括强酸与弱碱的盐。
在一个实施方案中，本发明的系统包含洗涤液循环元件。在另一实施方案中，洗涤液循环元件包含储器、槽、容器、软管、管、管子、管道、连接器、泵、活塞、发动机、注射器或其组合。在另一实施方案中，洗涤液循环元件包括洗涤液储器，以及用于在电池组，和洗涤液储器之间循环洗涤液的管道。
在一个实施方案中，本发明提供一种用于待用模式前电池组关闭的方法，所述方法包括：
将电池组的电解质溶液转移到电解质槽中；
使洗涤液循环通过所述电池组；以及
将所述洗涤液转移到洗涤液储器中，其中所述洗涤液达到预定的pH值；
从而电池组被关闭并且处于待用模式。
在另一实施方案中，在循环步骤期间，监测所述洗涤液的pH值并且其中如果所述洗涤液的pH值高于预定值，那么将酸剂添加到所述洗涤液中。
在一个实施方案中，本发明针对一种电动车辆，其包含用于洗涤本发明的金属-空气电池组的电极的系统，其中来自所述金属空气电池组的能量用于驱动车辆，并且其中启动所述用于洗涤的关闭系统以使所述电池组为待用模式做准备。
在一个实施方案中，将电解质溶液从所述电池组转移到电解质储器。在一个实施方案中，预定pH值在4和9之间的范围内。在一个实施方案中，使用pH值监测仪、电压表或其组合进行pH值监测。在一个实施方案中，在电池组之间以及在连接到所述电池组的洗涤液储器之间循环所述洗涤液。
附图说明
将视作本发明的主题特别指出并且清楚地要求于说明书的结论部分中。然而，本发明(关于组织与运行方法)以及其目的、特征和优势可通过参考以下详细描述(当结合附图阅读时)来最好地理解，在所述附图中：
图1是具有循环电解质和关闭系统的Al-空气电池组系统的方案。
图2a是示出再循环洗涤液的pH值随中和剂添加量(ml)而变的图。示出了两种不同类型的中和剂：99％甲酸(A线)和70％硝酸溶液(B线)。在运行周期之后在关闭时将再循环洗涤液添加到10个电池的Al-空气电池组中。
图2b是示出再循环洗涤液的pH值随中和剂添加量(摩尔单位)而变的图。示出了两种不同类型的中和剂：99％甲酸(A线)和70％硝酸溶液(B线)。在运行周期之后在关闭时将再循环洗涤液添加到10个电池的Al-空气电池组中。
图3是示出Al-空气电池组在关闭和待用24小时之后重启的图：示出了在相同流速分布下的每一单个电池。在仅通过电解质抽空实现的关闭(下线，A线)和根据本发明的实施方案实现的关闭(上线，B线)之间的比较。所用中和剂是甲酸。
图4是示出10个电池的Al-空气电池组关闭时洗涤的图。通过在恒电流引出1mA/cm2下进行电压测量来控制洗涤工艺。示出了随系统中的中和剂添加量而变的电压。
应了解，为说明的简单和清楚起见，图中所示的元件未必已按比例绘制。例如，为了清楚起见，相对于其它元件，一些元件的尺寸可以夸大。此外，当认为适当时，可以在各图中重复参考数字以指示相应或类似的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述大量具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，本领域技术人员应了解，本发明可无这些具体细节来实践。在其它情况下，没有详述熟知的方法、程序和组分，以便不使本发明变模糊。
在一个实施方案中，公开了一种用于保持碱金属-空气电池组电极处于待用或关闭模式的系统。在另一实施方案中，电极是锌电极。在另一实施方案中，电极是铝电极。在一个实施方案中，所述系统提供一种用于在待用或关闭模式(例如当电池组不在运行时)电极被电解质化学降解的问题的解决方案。在一个实施方案中，本发明的系统提供控制添加有酸剂的洗涤液的闭合回路。
铝电池组关闭不存在稳健的解决方案是这种高能量密度电源的实际应用受阻的原因之一。
在一个实施方案中，本发明提供一种以下需要的实际替代方案：在每一关闭循环中，需要用大量水洗涤电池组，以及需要处置大量碱性废料。
在一个实施方案中，本发明提供用于驱动电动车辆的碱金属-空气电池组电极的实际解决方案，其中电池组被关闭或处于待用模式。
本发明提供一种通过规定控制机构用可再用洗涤液的闭合回路洗涤电极的关闭系统，在每一关闭冲洗行为时向所述洗涤液中添加少量酸剂。
所提出的铝-空气电池组关闭系统包括洗涤液储器、阀门和泵，其可实现将电解质能够从电池组除去，至电解质槽中。本发明的系统进一步提供转换构件以将液体循环从电池组和电解质槽转换到电池组和洗涤液(存放在独立槽中)之间的液体循环。小容器包括通过给料装置添加到循环洗涤液中的浓缩酸剂(＝中和剂)。根据pH值测量电极的反应或作为电池组电压测量的结果而自动设置中和剂的添加量，如下所述。
在一个实施方案中，本发明提供一种用于洗涤金属-空气电池组的电极的关闭系统，所述系统包含：
洗涤液循环元件；
酸剂存储单元；以及
酸剂给料元件，所述给料元件与所述洗涤液并与所述酸剂存储单元接触。
在另一实施方案中，本发明的系统进一步包含pH值监测元件，其中所述元件与所述洗涤液接触。
在一个实施方案中，本发明的系统中的pH值监测元件是pH计。在一个实施方案中，本发明的系统中的pH值监测元件是电压表。在另一实施方案中，本领域技术人员知道怎样将电压转换成溶液的pH值。在另一实施方案中，电压减小与pH值减小相关。
在一个实施方案中，参考图1描述本发明的系统。图1示意性示出了具有循环电解质的金属-空气电池组的关闭系统。在所述图中，描述了金属空气电池组(1-10)。通过液体循环线(粗线)使金属-空气电池组与循环电解质槽(1-20)以及与洗涤液槽(1-30)连接。系统进一步包含酸剂储液容器(1-40)。过程控制计算机(1-110)控制系统的多个元件。通过控制信号线(图中的短划线)使计算机与系统的元件连接。系统进一步包含三向阀(1-60)、pH值电极(1-70)；和酸剂给料装置(1-80)。给料装置是自动控制的并且其具有至少二个位置：开放位置，其中将酸剂转移到洗涤液槽中，以及关闭位置，其中不将酸剂转移到洗涤液槽中。
在图1中，由粗线表示液体循环线；由细线表示电力连接；并且由短划线表示控制信号线。
在一个实施方案中，本发明针对包含本发明的关闭系统的车辆。在一个实施方案中，本发明提供一种电动车辆，其包含用于洗涤金属-空气电池组的电极的关闭系统，其中来自所述金属空气电池组的能量用于驱动车辆，并且其中启动所述用于洗涤的关闭系统以使所述电池组为待用模式做准备。
在一个实施方案中，本发明的系统、电动车辆和方法包括电极。在另一实施方案中，电极是碱金属-空气电池组电极。在另一实施方案中，电极是锌电极或铝电极。
在一个实施方案中，本发明的系统、电动车辆和方法包含洗涤液。在一个实施方案中，术语“洗涤液”在本发明中是指用于洗涤电极的去离子水，并且在经过电池组循环到去离子水期间逐渐添加酸剂以获得预定pH值。在一个实施方案中，“洗涤液”在本发明中是指在关闭工艺期间转移到洗涤液储器中并且可再用于另一关闭工艺的水溶液。
在一个实施方案中，将酸剂添加到洗涤液中以维持/获得/达到预定pH值。在一个实施方案中，酸剂包含无机酸。在一个实施方案中，无机酸包含硝酸、磷酸、硫酸、硼酸、六氟磷酸或其组合。在一个实施方案中，酸剂包含有机酸。在一个实施方案中，有机酸包含甲酸、乙酸、柠檬酸、草酸、葡萄糖酸、抗坏血酸、酒石酸或其组合。在一个实施方案中，酸剂包含强酸与弱碱的盐。在一个实施方案中，所述盐包含硝酸或硫酸的钙盐或钡盐。在一个实施方案中，酸剂是指中和剂。在一个实施方案中，酸剂用于降低洗涤液的pH值。在一个实施方案中，酸性酸包含有机和无机酸。
在一个实施方案中，将预定pH值规定成维持电极稳定的pH值。在另一实施方案中，pH值在4-9之间。在另一实施方案中，pH值在4-10之间。在另一实施方案中，pH值在5-8之间。在另一实施方案中，pH值在6-8之间。在另一实施方案中，pH值在5-9之间。在另一实施方案中，pH值在6-10之间。
在一个实施方案中，本发明的系统、电动车辆和方法包含洗涤液循环元件。在一个实施方案中，洗涤液循环元件包含储器、槽、容器、软管、管、管子、连接器、泵、活塞、发动机、注射器或其组合。
在一个实施方案中，本发明提供一种用于待用模式前电池组关闭的方法，所述方法包括：
将电池组的电解质溶液转移到电解质储器中；
使洗涤液循环通过所述电池组；以及
将所述洗涤液转移到洗涤液储器中，其中所述洗涤液达到预定的pH值；
从而电池组被关闭并且处于待用模式。
在另一实施方案中，在循环步骤期间，监测所述洗涤液的pH值并且其中如果所述洗涤液的pH值高于预定值，那么将酸剂添加到所述洗涤液中。
在一个实施方案中，在待用模式之前启动电池组关闭方法。在另一实施方案中，如果期待电池组处于待用模式至少1小时，那么启动本发明的方法。在另一实施方案中，如果期待电池组处于待用模式至少1小时至几周，那么启动本发明的方法。
在一个实施方案中，本发明的方法包括循环步骤。在另一实施方案中，循环步骤包括在所述洗涤液储器和电池组之间循环洗涤液，其中在洗涤液达到预定pH值时，将洗涤液转移到洗涤液储器中并且可再使用。在另一实施方案中，在所述循环期间，通过pH值监测元件监测所述洗涤液的pH值，并且其中如果所述洗涤液的pH值高于预定值，那么将酸剂添加到所述洗涤液中。
在一个实施方案中，本发明的方法包括将电池组的电解质溶液转移到电解质储器中的步骤。在另一实施方案中，可再使用电解质。
在一个实施方案中，本发明的方法包括在使洗涤液循环通过电池组期间监测pH值的步骤。在另一实施方案中，由pH值监测元件进行pH值监测，其中如果所述洗涤液的pH值高于预定值，那么将酸剂添加到所述洗涤液中。在另一实施方案中，预定pH值在4-9之间的范围内。在另一实施方案中，pH值在4-10之间。在另一实施方案中，pH值在5-8之间。在另一实施方案中，pH值在6-8之间。在另一实施方案中，pH值在5-9之间。在另一实施方案中，pH值在6-10之间。在一个实施方案中，在本发明的方法中，使用pH值监测仪、电压表或其组合进行pH值监测。在一个实施方案中，在本发明的方法中，在电池组之间以及在连接到电池组的洗涤液储器之间进行洗涤液循环。
在一个实施方案中，本发明的系统和方法提供了瞬时且有效的电池组关闭。在一个实施方案中，本发明的系统和方法提供了对金属阳极腐蚀的预防。在一个实施方案中，本发明的系统和方法提供了不受限的待用时间。在一个实施方案中，本发明的系统和方法提供了容易且快速的电池组重新启动。
在一个实施方案中且参考图1，电池组洗涤系统的运行工序如下：
转换阀门(1-60)，以及电解质泵送(通过泵1-50)的方向以使电解质能够从电池组(1-10)抽到电解质槽(1-20)；
当电池组无电解质时，将三向阀(1-60)转换到将电解质槽(1-20)与电池组断开，并且使洗涤液槽(1-30)与电池组(1-10)连接的位置。在这个位置，洗涤液开始从槽(1-30)循环通过电池组。残留在电池组中的电解质残留物开始由洗涤液流洗掉，从而改变洗涤液的pH值，所述pH值由pH值传感器(1-70)监测。
通过控制计算机(1-110)来启动给料机构(1-80)，并且开始向洗涤液(1-30)中逐渐添加酸剂。与洗涤液循环通过电池组同时进行逐渐的酸剂添加；
当达到所需pH值时(或当满足关闭完成的其它准则时)，通过将洗涤液循环再引导回到洗涤液储器(槽)中使电池组排空洗涤液。
根据这种方法，用于冲洗电池组中电极的洗涤液的体积比仅涉及水的洗涤技术中的洗涤液体积要小得多。洗涤液体积仍足以实现有效的电池组冲洗。
在电池组开始运行时，应向洗涤液槽中加入去离子水。这种单一负载可用于冲洗多个电池组关闭循环，直到水(和所添加的酸剂)被电解质与酸剂的相互作用的产物饱和为止。洗涤液的饱和度主要取决于在排空之后保留在电池组中的电解质的量。
所公开的洗涤方法的机制基于通过酸性中和剂中和碱性电解液。如上文所讨论，铝-空气电池组关闭的关键问题是防止在电池组待用模式期间的铝腐蚀。因此，电池组关闭工艺的主要要求在于将裏入电池(电池组)中的液体介质调节到对铝无腐蚀性的pH值。
所公开的电池组关闭系统的基本运行原理包括使用酸性中和剂中和残留的碱性电解质。这个原理的实际应用因以下大量因素而具有挑战性：
碱金属-空气电池组电极是在碱性和酸性pH值下都不稳定的活性金属。具体来说，铝在高于9的pH值下不稳定并且其在低于4的pH值下也不稳定。因此，添加过量酸性中和剂会导致溶液pH值太过酸性；
待中和的电解质事实上不是纯的碱溶液，而是耗损的混合物，其除碱和水以外还含有不同的铝化合物；
洗涤液与铝-空气电池组的所有部分都接触，因此其应对空气电极，尤其对空气还原催化剂且对其它电池组构筑材料具有惰性。这个要求限制了酸性中和剂的选择；
在洗涤周期之后，洗涤液的残留物将残留在电池组中，因此其应对进一步的电池组基本无害。
认为铝在范围4至9内的pH值下稳定，因此关闭洗涤运行的目的在于将电池组中的残留液体调节到这个pH值范围。
Al-空气电池组的典型电解质通常是浓缩(20-40重量％)的强碱(氢氧化钠或氢氧化钾)水溶液，其意指新鲜电解质的碱度可大大高于对应于pH＝14的浓度。在电池组运行期间，碱的部分与阳极的铝反应，形成碱金属铝酸盐。这使得酸对碱金属铝酸盐溶液的滴定曲线通常具有两个不同的区域：第一个(在较高pH值下)对应于碱性氢氧化物中和，并且第二个(在稍低pH值下)对应于酸与铝酸盐的反应。根据文献，酸-铝酸盐反应通常在高于铝金属稳定区的pH值区域(高于约4-9的pH值)内发生。因此，为了在关闭时洗涤铝-空气电池组的目的，也应中和铝酸盐。
上述要求规定了需要谨慎的关闭/洗涤过程控制，无论通过pH值测量或以另一间接方式实现。
洗涤过程控制-酸性中和剂给料
在每一关闭循环中应添加的酸剂的量是以下两个参数的结果：
电解质利用程度(当关闭时)；
在电解质抽空到槽中之后系统中残留电解质的量。
在一个实施方案中，需要酸剂给料的指示反馈。在另一实施方案中，因为上述两个参数在很大程度上会改变，并且因为到关闭的情况下进行洗涤处理结束时铝需要相对精确的pH值设置点，所以要求对指示反馈的需要。
在一个实施方案中，本发明提供两种用于酸剂给料的反馈控制的方法。第一个是通过pH值测量并且第二个是通过电池组电压测量来实现。下文的实施例部分中描述了两种方法。
在一个实施方案中，术语“一个(种)”是指至少一个(种)。在一个实施方案中，词语“两个或更多个”可以具有适于具体目的的任何名称。在一个实施方案中，“约”或“大约”可以包含偏离所示术语+1％，或在一些实施方案中，偏离-1％，或在一些实施方案中，偏离±2.5％，或在一些实施方案中，偏离±5％，或在一些实施方案中，偏离±7.5％，或在一些实施方案中，偏离±10％，或在一些实施方案中，偏离±15％，或在一些实施方案中，偏离±20％，或在一些实施方案中，偏离±25％，
虽然本文中已经说明并描述了本发明的某些特征，但本领域的普通技术人员现将想到许多修改、取代、变化和等效体。因此，应了解，随附权利要求书旨在涵盖所有这些修改和变化，如同使其属于本发明的真实精神中一样。
实施例
实施例1
通过pH值测量进行过程控制
关闭/洗涤工艺的控制基于对洗涤液pH值的测量(依据安装在洗涤液槽中的pH电极的信号)，以及因此所给予的中和剂添加量。
使用标准的玻璃隔膜pH电极(Metrohm公司)。常见的玻璃pH电极每个pH单位产生50-60mV的模拟电压信号；可易于校正和解译的信号。因此，在所述的实施方案中，将pH电极(1-70)直接与被编程来控制给料装置(1-80)的控制器(1-50)的模拟输入连接。
图2示出了根据所公开的方法进行的关闭/洗涤周期的实际实验的结果。图2A示出了随所添加的酸的毫升数而变的pH值。图2B示出了pH值相对于所添加的酸的摩尔数。A线是指用浓甲酸作为酸剂进行的工艺。B线表示用浓硝酸作为酸剂进行的工艺。
将具有400cm2的电极截面、10个连续的单个电池以及约3L的电解质体积的铝-空气电池组(Phinergy有限公司)关闭、排空所用的电解质、转换到洗涤液循环(起初含有水)，向所述洗涤液循环中逐渐添加中和剂(甲酸或硝酸)，以及同时测量洗涤液的pH值。在pH曲线上看到两个不同的区域：一个在高于12的pH值范围内的平台状部分，其对应于残留电解质中未反应的碱的中和，以及在pH 11-9的第二部分，其对应于碱金属铝酸盐的中和。实现洗涤工艺的准则是pH＝9或其以下，其中电池组可排空洗涤液并且留于安全待用。如图中所示满足这个准则。
图3示出了相同电池组在待用24小时之后重启的两种情况之间的比较。在第一种情况下，在应用所公开的洗涤关闭工艺之后重启电池组，并且在第二种情况下，在没有预先应用所公开的洗涤关闭工艺的情况下重启电池组。在图3中，各轴如下：Y是针对单个电池校正的电池组电压(V)；X是电池组运行时间(分钟)。
在重启时，由电解质填充电池组，然后施加逐渐增大的电流引出(20A、40A、60A和70A)。在图中，相对于经过的时间(分钟)示出了电池组电压(针对一个单个电池进行校正)。可看到根据所公开的程序在关闭时洗涤的电池组(B线)信赖地产生额定功率(70安培电流、电池电压1.2V)，而在没有进行所公开的洗涤程序的情况下保持24小时的同一电池组(A线)实际上不能启动(因为铝阳极腐蚀/钝化)。
实施例2
通过电池组电压测量进行过程控制
在洗涤液槽或容器中使用pH电极有问题的情况下，使用洗涤过程控制的替代性间接方式。
洗涤液用作弱电解质。由洗涤液填充的电池组能够进行某一电活动。因此，测量与电负载连接时的电池组的电压，从而实现每1cm2电极面积在1-10mA的范围内的弱电流。在这个电负载下的电池组电压随洗涤液pH值的变化而变，并且通过添加中和剂直到达到填充有循环洗涤液的所需电压为止来设置所需的中和程度。图4示出了洗涤周期的结果。在图中，示出了相对于所添加的酸的摩尔数的电池组电压。电压减小对应于溶液pH值的减小。

Claims (17)

1.一种用于洗涤金属-空气电池组的电极的关闭系统，所述系统包含：
洗涤液循环元件；
酸剂存储单元；以及
酸剂给料元件，所述给料元件与所述洗涤液并与所述酸剂存储单元接触。
2.如权利要求1所述的系统，其进一步包含pH值监测元件。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述pH值监测元件是pH计。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述pH值监测元件是电压表。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述酸剂包含无机酸并且其中所述无机酸包含硝酸、磷酸、硫酸、硼酸、六氟磷酸或其组合。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述酸剂包含有机酸并且其中所述有机酸包含甲酸、乙酸、柠檬酸、草酸、葡萄糖酸、抗坏血酸、酒石酸或其组合。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述酸剂包含强酸与弱碱的盐并且其中所述盐包含硝酸或硫酸的钙盐或钡盐。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述洗涤液循环元件包含储器、槽、容器、软管、管、管子、连接器、泵、活塞、发动机、注射器或其组合。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述电极是碱金属-空气电池组电极。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述电极是锌电极或铝电极。
11.一种电动车辆，其包含所述如权利要求1所述的用于洗涤金属-空气电池组的电极的关闭系统，其中来自所述金属空气电池组的能量用于驱动所述车辆，并且其中启动所述用于洗涤的关闭系统以使所述电池组为待用模式做准备。
12.一种用于待用模式前电池组关闭的方法，所述方法包括：
将电池组的电解质溶液转移到电解质槽中；
使洗涤液循环通过所述电池组；以及
将所述洗涤液转移到洗涤液储器中，其中所述洗涤液达到预定的pH值；
从而所述电池组被关闭并且处于待用模式。
13.如权利要求12所述的方法，其中在所述循环期间，通过pH值监测元件监测所述洗涤液的pH值，并且其中如果所述洗涤液的pH值高于预定值，那么将酸剂添加到所述洗涤液中。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述预定pH值在4-9之间的范围内。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述pH值监测元件是pH计、电压表或其组合。
16.如权利要求12所述的方法，其中在所述电池组之间以及在连接到所述电池组的洗涤液储器之间进行所述洗涤液的所述循环。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述洗涤液可再用于另一电池组关闭工艺。
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