CN105119006A - 串联式燃料电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了串联式燃料电池装置，包括壳体及均置于壳体内的若干阳极和若干阴极，壳体具有通入电解液的入口和输出电解液的出口，阳极和阴极沿所述入口指向所述出口的方向交错排布，每个相邻的阴极之间形成供电解液流动的电解液通道，相邻电解液通道的头尾顺次连通形成贯通的流道。本发明能使电解液温度、浓度均一致，实现输出功率的稳定。

Description

串联式燃料电池装置
技术领域
本发明涉及燃料电池，尤其涉及串联式燃料电池装置。
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容量输出和温升问题，但是，这个方案仅适用于单组电池，并未公开多单元的电池如何实现电解液在工作过程中流动的问题，如果采用并联式电解液循环管路，则结构复杂而臃肿，且如果各单元相互独立，则各单元的温度、浓度难以保持一致，会产生电荷输出不稳定的问题。
同时，对于大容量电池组，需由多片电池组装，该方案并不能直接运用到电池组中。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供串联式燃料电池装置，能使电解液温度、浓度均一致，实现携带更多容量及输出功率的稳定。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
串联式燃料电池装置，包括壳体及均置于壳体内的若干阳极和若干阴极，壳体具有通入电解液的入口和输出电解液的出口，阳极和阴极沿所述入口指向所述出口的方向交错排布，每个相邻的阴极之间形成供电解液流过的通道，相邻电解液通道的头尾顺次连通形成贯通的流道。
优选地，壳体内配有在流道内流动的电解液，所述流道呈弯曲迂回状。
优选地，每个阳极和每个阴极均沿竖直方向延伸，阴极包括朝向相反、彼此相邻的第一阴极单元和第二阴极单元，第一阴极单元的上端与壳体的顶部连接，第二阴极单元的下端与壳体的底部连接，阳极位于电解液通道的中部。
优选地，阴极包括空气电极及由空气电极的一端伸出的固定部，空气电极内设有空气通道，第一阴极单元的固定部与壳体的顶部固接，第二阴极单元的固定部与壳体的底部固接。
优选地，第一阴极单元的固定部开有氢气通道，每个氢气通道齐平。
优选地，所述入口和所述出口分设于壳体的两侧顶部。
优选地，电解液的液面位于氢气通道下方。
优选地，电解液的液面与第一阴极单元的上端的间距为10mm-50mm。
优选地，电解液的液面与壳体顶壁的间距为30mm-100mm。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过在流道中流动的电解液，来与每个阳极和阴极组成电池单元，各电池单元则被电解液的流动而形成串联，由于电解液在入口和出口方向持续流动，因此电解液的温度、浓度将保持一致，以使产生的电荷输出稳定，进而使输出功率稳定，而且，该阳极、阴极、电解液和壳体组成的流道管路简单，成本低，又能实现更高电压的输出，同时，各电池单元间的反应环境更均匀，电流更稳定，各单元的反应速度一致，可同时消耗完毕，以在出口末端集中收集、过滤反应物，再循环到入口，避免每个电池单元都设过滤、回收电解液的结构，极大优化了结构，利于同步更换燃料，使得反应效率更高。
附图说明
图1为本发明联式燃料电池装置的结构示意图。
图中：1、壳体；11、入口；12、出口；2、阳极；3、阴极；31、第一阴极单元；32、第二阴极单元；301、空气电极；302、空气通道；303、固定部；304、氢气通道；4、电解液通道；5、流道；100、电池正极；200、电池负极；300、电解液流向。
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所示的串联式燃料电池装置，包括壳体1及均置于壳体1内若干阳极2和若干阴极3，壳体1具有通入电解液的入口11和输出电解液的出口12，阳极2和阴极3沿所述入口11指向所述出口12的方向交错排布，每个相邻的阴极3之间形成供电解液流过的电解液通道4，相邻电解液通道4的头尾顺次连通形成贯通的流道5。
其中，流道优选设为弯曲迂回状，以用最小的体积获得更多的阳极、阴极组成的电池单元，并可形成上下循环、左右循环。
电解液由入口11进入壳体1内，在出口12泵出压力的作用下，电解液将沿着弯曲迂回状的流道5流动，该电解液流向300如图1所示，流动至每个阴极3和阳极2后将组成电池单元产生电荷输出，形成壳体1两侧的电池正极100和电池负极200。各电池单元则被电解液的流动而形成串联，由于电解液在入口11和出口12方向持续流动，因此电解液的温度、浓度将保持一致，以使产生的电荷输出稳定，进而使输出功率稳定。本例的电池单元优选为偶数个。当多个电池单元组合，无论上下或左右循环，上下必须是偶数个电池单元才形成循环，如果是奇数个电池单元，那么循环泵出现故障时，电解液就会自动排放，电池就不能更好工作；反之偶数个电池单元就不存在上述问题。
可以理解的是，在本串联式燃料电池装置出售或运输时，可不注入电解液，以防止电解液在不需要输出功率时与阳极和阴极发生反应，也可防止电解液在运输振动下漏出；当注入电解液后，则可在流道内流动，与阳极和阴极反应产生电荷输出。因此，本串联式燃料电池装置存在壳体内配有电解液和壳体内不配有电解液的两种状态。
作为一个优选的结构，为形成密封稳定的弯曲迂回状的流道5，本例的每个阳极2和每个阴极3均沿竖直方向延伸，阴极3包括朝向相反、彼此相邻的第一阴极3单元和第二阴极3单元，第一阴极3单元的上端与壳体1的顶部连接，第二阴极3单元的下端与壳体1的底部连接，阳极2位于电解液通道4的中部，以使电解液与阳极2、阴极3充分、均匀地反应。
更具体地，弯曲迂回状流道5的具体结构为：阴极3包括空气电极301及由空气电极301的一端伸出的固定部303，空气电极301内设有空气通道302，第一阴极3单元的固定部303与壳体1的顶部固接，第二阴极3单元的固定部303与壳体1的底部固接。由于第一阴极3单元和第二阴极3单元朝向相反，则两个固定部303与壳体1的连接将闭合形成弯曲迂回的蛇形流道5。空气电极301的空气通道302内通入空气后，可与空气电极301发生反应。本例的阳极2为铝镁合金阳极2，本例的电解液为中性电解液。空气通道302将阴极3分隔形成相互分离的阴极子单元，两阴极子单元间可设置为无电性连接，以使每个阳极均在包夹于两独立的阴极子单元之间，形成电荷输出更为稳定的电池单元。
为使反应产生的氢气更为顺畅地连通排出，以实现各个电池单元的无缝串联，第一阴极3单元的固定部303开有氢气通道304，每个氢气通道304齐平，以利于各个电池单元产生氢气连通后输出，在没有压力状态下，氢气通道304与循环电解液连通。
为更利于排出氢气及电解液的出入，所述入口11和所述出口12分设于壳体1的两侧顶部。
电解液在电解液通道4中流动时，将受自重影响而形成液面，为在保证反应产生氢气得以安全、良好输出的基础上，使电解液不被漏出，本例的电解液的液面位于氢气通道304下方。
更为优选地，电解液的液面与第一阴极3单元的上端的间距(即翻坝高度)为10mm-50mm。另外，电解液的液面与壳体1顶壁的间距为30mm-100mm。电池单元串联数量不同，翻坝高度也不同，电池串联数量越多，电池电压就越高，根据欧姆定律以及电导率和电阻的关系，所以翻坝高度与电压高低成正比。
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 (9)

1.串联式燃料电池装置，其特征在于，包括壳体及均置于壳体内的若干阳极和若干阴极，壳体具有通入电解液的入口和输出电解液的出口，阳极和阴极沿所述入口指向所述出口的方向交错排布，每个相邻的阴极之间形成供电解液流过的电解液通道，相邻电解液通道的头尾顺次连通形成贯通的流道。
2.根据权利要求1所述的串联式燃料电池装置，其特征在于，壳体内配有在流道内流动的电解液，所述流道呈弯曲迂回状。
3.根据权利要求1所述的串联式燃料电池装置，其特征在于，每个阳极和每个阴极均沿竖直方向延伸，阴极包括朝向相反、彼此相邻的第一阴极单元和第二阴极单元，第一阴极单元的上端与壳体的顶部连接，第二阴极单元的下端与壳体的底部连接，阳极位于电解液通道的中部。
4.根据权利要求3所述的串联式燃料电池装置，其特征在于，阴极包括空气电极及由空气电极的一端伸出的固定部，空气电极内设有空气通道，第一阴极单元的固定部与壳体的顶部固接，第二阴极单元的固定部与壳体的底部固接。
5.根据权利要求4所述的串联式燃料电池装置，其特征在于，第一阴极单元的固定部开有氢气通道，每个氢气通道齐平。
6.根据权利要求5所述的串联式燃料电池装置，其特征在于，所述入口和所述出口分设于壳体的两侧顶部。
7.根据权利要求5所述的串联式燃料电池装置，其特征在于，电解液的液面位于氢气通道下方。
8.根据权利要求7所述的串联式燃料电池装置，其特征在于，电解液的液面与第一阴极单元的上端的间距为10mm-50mm。
9.根据权利要求7所述的串联式燃料电池装置，其特征在于，电解液的液面与壳体顶壁的间距为30mm-100mm。
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