CN105119004B - 一种燃料电池壳体及输出功率稳定的燃料电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池壳体，包括由上至下依次设置的用于电解液热交换的第一存储箱、用于电解液反应的电化学反应腔、用于容纳反应物及电解液的混合物容纳腔、用于过滤反应物的过滤装置和用于容纳反应并过滤后的电解液的第二存储箱，第一存储箱通过第一连通部与电化学反应腔连通，电化学反应腔通过第二连通部与混合物容纳腔连通，混合容纳腔通过过滤装置与第二存储箱连通。本发明还公开了。本发明及采用该燃料电池壳体的输出功率稳定的燃料电池装置本发明能以简单的结构自动排出反应物，避免反应物对电解液持续影响而造成的输出功率不稳定。

Description

一种燃料电池壳体及输出功率稳定的燃料电池装置
技术领域
本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池壳体，本发明还涉及采用该燃料电池壳体的输出功率稳定的燃料电池装置。
背景技术
燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。如中国发明专利公开的申请号为201010525678.3的铝、镁合金燃料电池，其在镁铝合金燃料电池电化学反应中，片状金属阳极固定在反应腔中，镁铝合金阳极、空气电极在电解液中反应过程中产生电荷输出。在反应过程中，反应物将停留在电解液中，引起反应效率降低，造成电流输出不稳定。同时电池在大功率长时间放电时会造成电池温度升高，电池温度升高会造成阳极腐蚀作用增强，析氢反应加剧，这不但会影响阳极镁合金的利用率，阳极析出的氢气还会形成安全隐患。
申请号为201110001792.0，公开号为CN102456939A的中国发明专利公开了一种改进的大容量镁空气电池，能一定程度解决上述电流输出和温升问题，但其电解液设有外循环电解液循环管路，电解液循环管路上设有循环动力泵、冷却换热器和净化器，结构复杂，不管是启动还是运行过程中，都会持续消耗电能，使电池的电量输出能力受到较大影响，输出功率不够稳定。
此外，该技术方案中的冷却换热器使用，会造成反应腔和外部的电解液温差大，以致反应的输出电压波动较大，供电不稳定。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种燃料电池壳体，能以简单的结构自动排出反应物，避免反应物对电解液持续影响而造成的输出功率不稳定。
本发明的目的之二在于提供采用上述燃料电池壳体的输出功率稳定的燃料电池装置，能使输出功率稳定。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种燃料电池壳体，包括由上至下依次设置的用于电解液热交换的第一存储箱、用于电解液反应的电化学反应腔、用于容纳反应物及电解液的混合物容纳腔、用于过滤反应物的过滤装置和用于容纳反应并过滤后的电解液的第二存储箱，第一存储箱通过第一连通部与电化学反应腔连通，电化学反应腔通过第二连通部与混合物容纳腔连通，混合容纳腔通过过滤装置与第二存储箱连通。
优选地，第一连通部设为第一控制阀。
优选地，第二连通部设为第二控制阀。
优选地，第一控制阀和第二控制阀分别为浮球开关。
优选地，电化学反应腔连通有用于排出氢气的排气通道以及用于输入空气的进气通道，第一存储箱设有用于注入电解液的电解液注入口。
优选地，第一存储箱与电化学反应腔之间通过一导热隔板分隔，第一连通部设于该导热隔板上。
优选地，电化学反应腔的下部呈倒三角形。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种输出功率稳定的燃料电池装置，包括上述的燃料电池壳体和至少一个电池单元，电池单元置于燃料电池壳体内。
优选地，电池单元包括电解液、阳极和阴极，阳极和阴极设于电化学反应腔内，电解液位于第一存储箱、电化学反应腔、混合物容纳腔和第二存储箱内。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的燃料电池壳体通过第一连通部和第二连通部的设置，以及第一存储箱、电化学反应腔、混合物容纳腔、过滤装置和第二存储箱的由上之下设置，可使电解液自动流经及第一存储箱、电化学反应腔、混合物容纳腔、过滤装置和第二存储箱，从而实现反应物自动进入电化学反应腔进行反应，所产生的反应物将被第二存储箱暂存，并在过滤装置的过滤下使电解液与反应物分离，减小电解液的传导电阻，并将自动排出反应后的氢气、反应物，从而避免反应物持续影响电解液进而导致输出电压、输出功率的不稳定；更关键是，由于导热隔板可传递第一存储箱和电化学反应腔内的电解液热能，使两者温差小，以减小加液反应时的输出电压、输出功率波动；
本发明的燃料电池装置由于其使用的燃料电池壳体具备自动排出反应物和/或减小第一存储箱和电化学反应腔内电解液温差，从而提升了电池电压输出功率的稳定性，安全性高。
附图说明
图1为本发明一种燃料电池壳体的结构示意图(省去过滤装置和第二存储箱)；
图2为本发明过滤装置和第二存储箱的结构示意图。
图中：1、第一存储箱；2、电化学反应腔；3、混合物容纳腔；4、过滤装置；41、初级沉淀腔；42、二级沉淀腔；43、三级沉淀腔；44、过滤网；45、抽液泵；5、第二存储箱；6、第一连通部；61、第一控制阀；7、第二连通部；71、第二控制阀；8、排气通道；9、进气通道；10、导热隔板；100、电池单元。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1～2所示的一种燃料电池壳体，包括由上至下依次设置的用于电解液热交换的第一存储箱1、用于电解液反应的电化学反应腔2、用于容纳反应物及电解液的混合物容纳腔3、用于过滤反应物的过滤装置4和用于容纳反应并过滤后的电解液的第二存储箱5，第一存储箱1通过第一连通部6与电化学反应腔2连通，电化学反应腔2通过第二连通部7与混合物容纳腔3连通，混合容纳腔通过过滤装置4与第二存储箱5连通。
通过第一连通部6和第二连通部7的设置，以及第一存储箱1、电化学反应腔2、混合物容纳腔3、过滤装置4和第二存储箱5的由上之下设置，可使电解液自动流经及第一存储箱1、电化学反应腔2、混合物容纳腔3、过滤装置4和第二存储箱5，从而实现反应物自动进入电化学反应腔2进行反应，所产生的反应物将被第二存储箱5暂存，并在过滤装置4的过滤下使电解液与反应物分离，减小电解液的传导电阻，并将自动排出反应后的氢气、反应物，从而避免反应物持续影响电解液进而导致输出电压、输出功率的不稳定。
其中，如图2所示，过滤装置4可设为通过过滤网44连通的初级沉淀腔41、二级沉淀腔42、三级沉淀腔43，由混合物容纳腔3输出的反应物和电解液进入初级沉淀腔41的入口，依次被初级沉淀腔41、二级沉淀腔42、三级沉淀腔沉淀43及被对应的过滤网44过滤，从而在第二存储箱中1获得过滤后的电解液；此外，在第二存储存储箱2还可配置抽液泵45，以及时泵入配置第一存储箱1内的电解液以便反应需要，另外，也可通过该抽液泵45抽出第二存储箱5的电解液以便更换。为方便排出过滤后的反应物，在过滤装置4底部可设置排放阀46。
作为一个优选的实施方式，第一连通部6设为第一控制阀61。第二连通部7设为第二控制阀71。更具体地，第一控制阀61和第二控制阀71分别为浮球开关。则通过浮球开关的设置，可自动判断第一存储箱1和第二存储箱5内电解液的液面，从而自动排放电解液。该浮球开关可以与外部的抽液泵电连接，以及时反馈液面信号，以根据需求来泵入电解液或抽出电解液。作为优选，由于第一控制阀61和第二控制阀71为浮球阀，则在抽取第二存储箱5内的电解液后，第一控制阀61和第二控制阀71处的电解液液面将降低，则浮球开关将自动从上一个液箱流入电解液，以维持压力平衡。
为更为及时方便地输入反应用的空气及排出氢气，本例的电化学反应腔2连通有用于排出氢气的排气通道8以及用于输入空气的进气通道9，第一存储箱1设有用于注入电解液的电解液注入口，外部的抽液泵壳接至该电解液注入口。
本例的第一存储箱1与电化学反应腔2之间通过一导热隔板10分隔，第一连通部6设于该导热隔板10上。由于导热隔板10可传递第一存储箱1和电化学反应腔2内的电解液热能，使两者温差小，以减小加液反应时的输出功率波动。
为使反应物更为自主自动地排出，本例的电化学反应腔2的下部呈倒三角形，对应地，第二连通部7可设置在该漏斗状的出口处。
一种输出功率稳定的燃料电池装置，包括上述的燃料电池壳体和至少一个电池单元100，如图1所示，电池单元100置于燃料电池壳体内。
具体地，该电池单元100包括电解液、阳极和阴极，阳极和阴极设于电化学反应腔2内，电解液位于第一存储箱1、电化学反应腔2、混合物容纳腔3和第二存储箱5内。
该燃料电池装置由于其使用的燃料电池壳体具备自动排出反应物和/或减小第一存储箱1和电化学反应腔2内电解液温差，从而提升了电池电压输出功率的稳定性，安全性高。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池壳体，其特征在于，包括由上至下依次设置的用于电解液热交换的第一存储箱、用于电解液反应的电化学反应腔、用于容纳反应物及电解液的混合物容纳腔、用于过滤反应物的过滤装置和用于容纳反应并过滤后的电解液的第二存储箱，第一存储箱通过第一连通部与电化学反应腔连通，电化学反应腔通过第二连通部与混合物容纳腔连通，混合容纳腔通过过滤装置与第二存储箱连通，第一存储箱与电化学反应腔之间通过一导热隔板分隔，第一连通部设于该导热隔板上。
2.根据权利要求1所述的燃料电池壳体，其特征在于，第一连通部设为第一控制阀。
3.根据权利要求2所述的燃料电池壳体，其特征在于，第二连通部设为第二控制阀。
4.根据权利要求3所述的燃料电池壳体，其特征在于，第一控制阀和第二控制阀分别为浮球开关。
5.根据权利要求1～4任一项所述的燃料电池壳体，其特征在于，电化学反应腔连通有用于排出氢气的排气通道以及用于输入空气的进气通道，第一存储箱设有用于注入电解液的电解液注入口。
6.根据权利要求1～4任一项所述的燃料电池壳体，其特征在于，电化学反应腔的下部呈倒三角形。
7.一种输出功率稳定的燃料电池装置，包括权利要求1～4任一项所述的燃料电池壳体和至少一个电池单元，电池单元置于燃料电池壳体内。
8.根据权利要求7所述的输出功率稳定的燃料电池装置，其特征在于，电池单元包括电解液、阳极和阴极，阳极和阴极设于电化学反应腔内，电解液位于第一存储箱、电化学反应腔、混合物容纳腔和第二存储箱内。
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