CN105958160B - 一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆 - Google Patents

一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝空燃料电池电堆结构装置，具体是一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆，包括托盘，托盘上方设有电池单体组，电池单体组的前后两端设置有前端板和后端板，贯穿前端板、电池单体组、后端板设有拉筋；前端板上设有进液接口和回液接口；后端板上设有电极引出接口；电池单体上设置有进液口和回液口，电池单体组中的电池单体上的进液口和回液口分别连接形成两条密闭通路，靠近前端板的电池单体的进液口和回液口分别与前端板上的进液接口和回液接口连通；靠近后端板的电池单体的进液口和回液口均设置有液路封头；本发明具有结构布局合理，自身体积小、结构紧促，避免产生连液现象，降低铝消耗率，使用、更换、维护方便的优点。

Description

一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆
技术领域
本发明涉及一种铝空燃料电池电堆结构装置，具体是可实现铝空燃料电池在反应发电过程中通过液路内置供液从而避免产生连液现象，降低铝消耗率的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆。
背景技术
常用的铝空燃料电池在电解液供给时，用一个总管通过外置管路同时给36个单体同供液，这样会造成前后电池的正负极通过电解液导电，形成短路现象，造成电池内部电流增加，额外消耗铝电极，同时由于液路在外，造成结构复杂、尺寸大、重量重。因此我单位为解决此问题研发了该电堆结构装置，它具有结构布局合理，自身体积小、重量轻、结构紧促等优点。
发明内容
本发明为常用的铝空燃料电池所具有的上述不足，提供一种结构布局合理，自身体积小、重量轻、结构紧促的液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆。
本发明采用的技术方案是：
一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆，包括托盘，所述托盘上方平行布放有一组电池单体构成的电池单体组，电池单体组中相邻电池单体之间紧密贴合，电池单体组的前后两端设置有前端板和后端板，贯穿前端板、电池单体组、后端板设置有一组拉筋；所述前端板上设置有进液接口和回液接口；所述后端板上设置有电极引出接口；所述电池单体上设置有进液口和回液口，相邻电池单体之间的进液口和回液口处设置有密封圈，电池单体组中的电池单体上的进液口和回液口分别连接形成两条密闭通路，靠近前端板的电池单体的进液口和回液口分别与前端板上的进液接口和回液接口连通；靠近后端板的电池单体的进液口和回液口均设置有液路封头，所述液路封头均透过后端板设置；所述电池单体组中各电池单体想同的电极连接后与电极引出接口连接。
进一步的，所述电池单体包括壳体，壳体内部通过铝电极座设置有铝电极，所述壳体的相对的两个侧面各设置有一个内格栅，每个内格栅的外侧各设置有一个空气电极，每个空气电极的外侧各设置有一个格栅板；所述铝电极座与壳体之间设置有密封圈；所述空气电极与壳体之间紧密贴合；所述铝电极座上设置有铝电极接排；所述壳体上设置有进液口和回液口，所述进液口和回液口分别通过管路与壳体内腔连通。
进一步的，所述壳体为口字型框架结构，其顶面设置有插入槽孔，所述铝电极通过插入槽孔插入、并被置于壳体的内腔中；所述壳体的前后两个侧面为开放结构，所述内格栅被设置在壳体的前后两个侧面上；所述壳体上的进液口和回液口均贯穿壳体的前后两个侧面设置，所述壳体的框架的内部设置有进液管路和回液管路，所述进液管路的一端与进液口贯通，回液管路的一端与回液口贯通，进液管路的另一端与壳体内腔连通处所在位置和回液口的另一端与壳体内腔连通处所在位置分别位于靠近壳体内腔的一条对角线两端的位置；所述进液口和回液口分别位于靠近壳体底面两端的位置。
进一步的，所述内格栅为井字形结构，所述壳体的前后两个侧面上、与内格栅的四个侧面的端部对应位置设置有八个凹陷，所述内格栅的四个侧面的端部嵌入设置在壳体的前后两个侧面上的凹陷处。
进一步的，所述铝电极座通过螺栓与壳体的顶面固定连接，所述格栅板通过螺栓分别与壳体的前后两个侧面固定连接，所述空气电极由格栅板紧压贴合在壳体的前后两个侧面上。
进一步的，所述托盘底面设置有滑块；托盘顶面、与电池单体组长的方向平行的边缘、与托盘顶面垂直、向上设置有托盘架；托盘顶面、与电池单体组的端面平行的便于、与托盘顶面垂直，向上设置有电堆固定板。
进一步的，所述前端板的端面上，垂直于前端板的端面设置有把手。
进一步的，所述前端板和后端板的上竖直设置有提手。
本发明的有益效果在于：
1、铝－空气电堆由36个铝－空气单体相互叠加而成，通过内置液路集成去掉了外置管路。减少了外形尺寸，节约了成本；
2、减少了铝自消耗，增长了铝放电时间，使系统工作时间更长；
3、解决了放电过程的连液问题，提高了电能转换效率；
4、由拉筋把36个相互叠加的单体和两端的端板拉紧，每个单体进出口都有密封圈，保证在拉紧力的作用下不会漏液，在电堆的下方有滑块，配合导向滑轨使用，保证在快速更换电堆后安装在电堆后面的电气输出插口准确插入；
5、在电堆前面左右两侧有进回液管路及接口，采用此结构可快捷方便地维修或更换电堆；
6、铝空电堆电解液由电解液泵单独控制，电堆在停堆、换堆工作时，可随时关闭和打开电解液供液泵，电堆供电输出在整个供电系统中可方便撤出和并入，电气切换控制由手动空气开关完成，电堆电解液管路、管线连接方便，全部采用快接插头。
综上，本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆具有结构布局合理，自身体积小、结构紧促，避免产生连液现象，降低铝消耗率，使用、更换、维护方便的优点。
附图说明
图1是本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆的立体结构示意图。
图2是本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆的主视结构示意图。
图3是本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆的左视结构示意图。
图4是本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆中电池单体的爆炸结构示意图。
图5是本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆中电池单体的主视结构示意图。
图6是图5中H-H向的剖视结构示意图。
图7是图6中I处的放大结构示意图。
图8是本一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆中电池单体的壳体的主视结构示意图。
图9是图8中E-E向的剖视结构示意图。
图10是图8中F-F向的剖视结构示意图。
图11是本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆中托盘的主视结构示意图。
图12是本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆中托盘的左视结构示意图。
图中：1、托盘；2、电池单体组；3、前端板；4、后端板；5、拉筋；6、进液接口；7、回液接口；8、液路封头；9、电极引出接口；10、滑块、11、托盘架；12、电堆固定板；13、把手；14、提手；15、壳体；16、铝电极；17、铝电极座；18、内格栅；19、空气电极；20、格栅板；21、进液口；22、回液口；23、进液管路；24、回液管路；25、铝电极接排。
具体实施方式
在本发明的具体实施方式中所涉及的前后、左右、上下的方位描述，以说明书附图的图1中的展示为参考。
如图1~12所示，一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆，包括托盘1，在托盘1上方平行布放有一组电池单体构成的电池单体组2，该组电池单体组2由36块电池单体组2成，电池单体组2中相邻电池单体之间紧密贴合，电池单体组2的前后两端设置有前端板3和后端板4，贯穿前端板3、电池单体组2、后端板4设置有一组拉筋5；前端板3上设置有进液接口6和回液接口7；后端板4上设置有电极引出接口9；电池单体上设置有进液口21和回液口22，相邻电池单体之间的进液口21和回液口22处设置有密封圈，电池单体组2中的电池单体上的进液口21和回液口22分别连接形成两条密闭通路，靠近前端板3的电池单体的进液口21和回液口22分别与前端板3上的进液接口6和回液接口7连通；靠近后端板4的电池单体的进液口21和回液口22均设置有液路封头7，所述液路封头7均透过后端板4设置；所述电池单体组2中各电池单体想同的电极连接后与电极引出接口9连接。在托盘1底面设置有滑块10；托盘1顶面、与电池单体组2长的方向平行的边缘、与托盘1顶面垂直、向上设置有托盘1架；托盘1顶面、与电池单体组2的端面平行的便于、与托盘1顶面垂直，向上设置有电堆固定板12；前端板3的端面上，垂直于前端板3的端面设置有把手13；前端板3和后端板4的上竖直设置有提手14。
上述电池单体，包括口字型框架结构的壳体15，壳体15内部通过铝电极座17设置有铝电极16，壳体15的相对的两个侧面各设置有一个井字形结构的内格栅18，每个内格栅18的外侧各设置有一个空气电极19，每个空气电极19的外侧各设置有一个格栅板20；每个空气电极19的一个侧边上设置有一个延伸部，铝电极座17与壳体15之间设置有密封圈；空气电极19与壳体15之间紧密贴合；铝电极座17上设置有铝电极接排25；在壳体15顶面设置有插入槽孔，上述铝电极通过插入槽孔插入并被置于壳体15的内腔中；壳体15的前后两个侧面为开放结构，上述内格栅18被设置在壳体15的前后两个侧面上；壳体15上设置有进液口21和回液口22，进液口21和回液口22分别位于靠近壳体15底面两端的位置，进液口21和回液口22均贯穿壳体15的前后两个侧面设置，壳体15的框架的内部设置有进液管路23和回液管路24，进液管路23的一端与进液口21贯通，回液管路24的一端与回液口22贯通，进液管路23的另一端与壳体15内腔连通处所在位置和回液口22的另一端与壳体15内腔连通处所在位置分别位于靠近壳体15内腔的一条对角线两端的位置；壳体15的前后两个侧面上、与内格栅18的四个侧面的端部对应位置设置有八个凹陷，内格栅18的四个侧面的端部嵌入设置在壳体15的前后两个侧面上的凹陷处；上述铝电极座17通过螺栓与壳体15的顶面固定连接，格栅板20通过螺栓分别与壳体15的前后两个侧面固定连接，空气电极19由格栅板20紧压贴合在壳体15的前后两个侧面上。
本发明提供的液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆主要采用了36个电池单体、进液接口6、回液接口7、托盘1、拉紧螺栓、电气接口、前后端板4等部件。其设计关键是电堆的一体化结构设计，铝－空气电堆由36个铝－空气单体相互叠加而成。电堆除铝－空气单体外，还包括拉筋5、电解液进出管接头、端板、把手13、托盘1、电气输出快插接口等组成。由周围拉筋5把36个相互叠加的电池单体和两端的端板拉紧，每个单体进出口都有密封圈，保证在拉紧力的作用下不会漏液，在电堆的下方有滑块10，配合导向滑轨使用，保证在快速更换电堆后安装在电堆后面的电气输出插口准确插入。在电堆前面左右两侧有进回液管路24及接口，采用此结构可快捷方便地维修或更换电堆。
铝空电堆电解液由电解液泵单独控制，电堆在停堆、换堆工作时，可随时关闭和打开电解液供液泵，电堆供电输出在整个供电系统中可方便撤出和并入，电气切换控制由手动空气开关完成。电堆电解液管路、管线连接方便，全部采用快接插头。
由以上具体实施方式可知，本发明提供的一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆具有结构布局合理，自身体积小、结构紧促，避免产生连液现象，降低铝消耗率，使用、更换、维护方便的优点。

Claims (1)

1.一种液路内置紧凑型铝空燃料电池电堆，其特征在于：包括托盘，所述托盘上方平行布放有一组电池单体构成的电池单体组，电池单体组中相邻电池单体之间紧密贴合，电池单体组的前后两端设置有前端板和后端板，贯穿前端板、电池单体组、后端板设置有一组拉筋；所述前端板上设置有进液接口和回液接口；所述后端板上设置有电极引出接口；所述电池单体上设置有进液口和回液口，相邻电池单体之间的进液口和回液口处设置有密封圈，电池单体组中的电池单体上的进液口和回液口分别连接形成两条密闭通路，靠近前端板的电池单体的进液口和回液口分别与前端板上的进液接口和回液接口连通；靠近后端板的电池单体的进液口和回液口均设置有液路封头，所述液路封头均透过后端板设置；所述电池单体组中各电池单体相同的电极连接后与电极引出接口连接；
所述电池单体包括壳体，壳体内部通过铝电极座设置有铝电极，所述壳体的相对的两个侧面各设置有一个内格栅，每个内格栅的外侧各设置有一个空气电极，每个空气电极的外侧各设置有一个格栅板；所述铝电极座与壳体之间设置有密封圈；所述空气电极与壳体之间紧密贴合；所述铝电极座上设置有铝电极接排；所述壳体上设置有进液口和回液口，所述进液口和回液口分别通过管路与壳体内腔连通；
所述壳体为口字型框架结构，其顶面设置有插入槽孔，所述铝电极通过插入槽孔插入、并被置于壳体的内腔中；所述壳体的前后两个侧面为开放结构，所述内格栅被设置在壳体的前后两个侧面上；所述壳体上的进液口和回液口均贯穿壳体的前后两个侧面设置，所述壳体的框架的内部设置有进液管路和回液管路，所述进液管路的一端与进液口贯通，回液管路的一端与回液口贯通，进液管路的另一端与壳体内腔连通处所在位置和回液口的另一端与壳体内腔连通处所在位置分别位于靠近壳体内腔的一条对角线两端的位置；所述进液口和回液口分别位于靠近壳体底面两端的位置；
所述内格栅为井字形结构，所述壳体的前后两个侧面上、与内格栅的四个侧面的端部对应位置设置有八个凹陷，所述内格栅的四个侧面的端部嵌入设置在壳体的前后两个侧面上的凹陷处；
所述铝电极座通过螺栓与壳体的顶面固定连接，所述格栅板通过螺栓分别与壳体的前后两个侧面固定连接，所述空气电极由格栅板紧压贴合在壳体的前后两个侧面上；
所述托盘底面设置有滑块；托盘顶面、与电池单体组长的方向平行的边缘、与托盘顶面垂直、向上设置有托盘架；托盘顶面、与电池单体组的端面平行的便于、与托盘顶面垂直，向上设置有电堆固定板；
所述前端板的端面上，垂直于前端板的端面设置有把手；
所述前端板和后端板的上竖直设置有提手。
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