CN107482282A - 一种运载电源的机车及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运载电源的机车及其使用方法，所述运载电源的机车包括：动力机车、储电装置和电源管理系统；所述的动力机车包括任意内燃机车和有线电力机车，其一个轮以上，包括动力系统、控制系统、车轮和座架，用于运载所述的储电装置和电源管理系统；所述的储电装置为一次性使用的铝空气电池组，由两个以上的铝空气单体电池电串联/并联构成，其固定安装在所述动力机车的座架上；所述运载电源的机车用于为外部的放电负载提供电力能源，实现无需网线的电源运输，其使用方法包括电极的安装/更换和电解液的添加/维护。

Description

一种运载电源的机车及其使用方法

技术领域

本发明涉及铝空气电池的应用和专用机车的设计领域，特别涉及一种运载电源的机车及其使用方法。

背景技术

市场所述的机车泛指两大类，一类以内燃机为动力，其使用的燃料包括汽油、柴油以及其他新型燃料，另一类以电力网线为动力源，通常配合定向轨道使用，两类机车的用途均为货运或载客乘用，各种机车构成了众多的细分市场；但迄今市场上的机车中，还没有以电源运载为设计目标的商用机车；多年以来，有行业专家试图设计专用机车将充满电的电池堆运至使用地点，配置逆变器作为应急使用。但是，由于目前市场上的主流商品电池的比能量较低，例如常规铅蓄电池的比能量一般仅为35Wh/Kg，运载20吨的铅电池堆只能提供700度直流电；即使不惜性价比而选用锂电池，常规锂电池的比能量也仅为90-120Wh/Kg，同样运载20吨的锂电池堆只能提供1800-2400度直流电，远远达不到满足商业应用的要求。

本发明的提出是基于铝空气电池的技术成熟，在近年的技术发展中，一些先进的铝空气电池的比能量己突破1000Wh/Kg，预期今后若干年还会有较大的技术进展(铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/Kg)。铝空气电池由于属一次性使用电池，限制了其在常规公知领域的商业应用，但由于铝空气电池的比能量高，造价低，如果用于结合制造专用的电源运载机车，以运载20吨的铝空气电池为例，将可提供20000度直流电，所构想的用于运载电源的机车将具有广阔商业前景。

发明内容

本发明的目的在于，针对铝空气电池的技术成熟提供一种运载电源的机车，该运载电源的机车具有为外部提供大容量电力能源的功能，为铝空气电池的新技术提供了应用领域，同时为货运机车提供了新的市场，在这一新的技术应用市场中，能够将电力能源如同物质一样实现有效的暂存和运输。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种运载电源的机车，该运载电源的机车包括：动力机车、储电装置和电源管理系统；所述的动力机车包括任意内燃机车和有线电力机车，其一个轮以上，包括动力系统、控制系统、车轮和座架，用于运载所述的储电装置和电源管理系统；所述的储电装置为一次性使用的铝空气电池组，由两个以上的铝空气单体电池电串联/并联构成，其固定安装在所述动力机车的座架上；所述运载电源的机车用于为外部的放电负载提供电力能源。

上述技术方案中，所述的铝空气单体电池包括壳体和可更换的铝电极、嵌合槽、空气膜电极、电解液以及选择性设置的液流泵。

上述技术方案中，所述的壳体设置有所述电解液的加液/排液孔。

上述技术方案中，所述壳体的内部设置有固定所述嵌合槽的筋条。

上述技术方案中，所述的电源管理系统包括DC/AC设备、DC/DC设备和信息管理设备，其设置在所述动力机车的任意部位，亦可以将部分设备或全部设备设置在所述储电装置的外部。

上述技术方案中，所述的DC/AC设备、DC/DC设备的电源输入端连接所述储电装置的电源输出端；所述的信息管理设备包括所有用于储电装置荷电/放电状态管理的电压巡检装置、显示装置以及处理放电电流/电压信号的信号处理装置。所述DC/AC设备的功能包括输出交流电、输出频率和输出电压/电流的管理控制；所述DC/DC设备的功能包括输出直流电、升压/降压和输出电压/电流的管理控制。

基于以上所述的运载电源的机车，本发明还提供了一种所述运载电源的机车的使用方法，该使用方法包括：

步骤1)将所述的铝电极固定安装在所述嵌合槽内的相应部位；

步骤2)将已安装铝电极的嵌合槽固定在壳体内部；

步骤3)通过设置在壳体的孔将电解液加至设计液面水平；

步骤4)通过所述储电装置的电源输出端或/和所述DC/AC设备、DC/DC设备的电源输出端向外部放电负载提供电力能源。

上述的使用方法还包括铝电极的更换：当所述铝电极使用完，排出壳体内部的电解液，并依照所述的步骤1)至步骤3)重新安装铝电极以及加入电解液。

以上所述的使用方法还包括电解液的维护以及更换方法：

1)当电解液产生较多沉淀物但其离子浓度在设计范围内，将所述壳体内部的电解液沉淀物排出，过滤沉淀物后继续使用所述的电解液；

2)当电解液的离子浓度下降至设计下限，排出壳体内部的电解液，并重新加入新的电解液至设计液面水平。

铝空气电池的比能量高，且原材料来源丰富，生产成本低，无毒性危险，铝对人体无伤害，不污染环境，回收再生成本也较低。一次性使用的铝空气电池一般以高纯度铝Al为负极、空气中的氧通过空气膜电极作为正极，常规以KOH、NaOH水溶液为电解质；铝空气电池工作时，通过电解质溶液中的溶解氧与铝反应产生电能，铝和氧作用转化为氧化铝，在工作时只消耗铝和少量的水，其两极反应为：

负极：(Al)：4Al－12b-→4Al3+

正极：(Pt或Fe等)：3O₂+6H₂O十12b-→12OH-

总反应式：4Al+3O₂十6H₂O→4Al(OH)₃↓

将电力能源如同物质一样运输是一个由来已久的科学构想，但在市场电池的比能量低于200Wh/kg的技术发展历史上，这种科学构想缺乏商业应用前景，本发明所述运载电源的机车，其储电装置设计是基于近年铝空气电池的技术进展，目前先进的铝空气电池的比能量己突破1000Wh/Kg，具备商用前景。

本发明的一种电源运载机车及其使用方法的优点在于：

运用本发明运载电源的机车可为所述机车的外部负载提供大容量的电力能源，为专用机车提供了一个新市场，同时为铝空气电池的新技术提供了优势应用领域，从而使电力能源如同物质一样可实现暂存和运输。

附图说明

图1是一种动力机车的基础结构示意图；

图2是本发明所述运载电源的机车的一种基础结构示意图；

图3是一种在壳体上部和壳体下部设置所述孔的结构示意图；

图4是一种板状铝电极的设计示意图；

图5是一种嵌合槽的结构示意图；

图6是一种在壳体侧面安装空气膜电极的结构示意图。

附图标识：

1、动力机车； 1a、动力系统； 1b、控制系统； 1c、车轮；

1d、座架； 2、储电装置； 3、电源管理系统； 4、放电负载；

5、加液/排液孔； 6、单体电池； 6a、壳体； 6b、铝电极；

6b1、极耳； 6b2、板体； 6c、嵌合槽； 6c1、栅网；

6c2、栅格； 6d、空气膜电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对本发明所述一种运载电源的机车及其使用方法进行详细的说明。

图1所示是一种动力机车1的简单述例，该动力机车以内燃机为动力，使用常规汽油，具有4个轮，基础结构包括动力系统1a、控制系统1b、车轮1c和座架1d，座架1d为敞开式，通常用于载货。本发明所述的动力机车1不限于以燃料为动力源，还包括以电力网线为动力源的有轨/无轨机车；所述动力机车的动力系统1a中包括使用任意设计形式的内燃机或/和电动机，所述使用内燃机的动力机车，其燃料包括汽油、柴油和甲醇、乙醇等清洁燃料及其复合混配燃料。

参见图2所示，在一个实施例中，本发明提供的运载电源的机车包括：动力机车1、储电装置2和电源管理系统3；所述的动力机车1为一种如图1所示的内燃机车，燃料使用汽油，座架1d为敞开式结构，座架1d上设置有嵌合位和固位螺丝，用于安装固定储电装置2；储电装置2由6个一次性使用的铝空气单体电池6电串联构成；电源管理系统3为DC/AC设备，其电源输入端连接储电装置2的电源输出端，其电源输入端为所述运载电源的机车的外部放电负载4提供交流电力能源。

以上述例中，每个铝空气单体电池6均由壳体6a和可更换的铝电极6b、嵌合槽6c、空气膜电极6d和电解液组合而成。壳体6a采用绝缘性的固体成形材料制成，例如ABS、特种橡胶，壳体6a设置有电解液的加液/排液孔5，孔5包括其密封阀，用于加液/排液后将孔5密封。孔5在壳体6a的设置任意，设置在壳体6a上部方便于加液，设置在壳体6a下部方便于排液，也可以同时在壳体6a的上部设置加液孔5和在壳体6a的下部设置排液孔5(如图3所示)；所述的加液/排液可使用外置的液流工具结合人工操作，也可以设置专用的电动液流泵。孔5的设计可以技术变形，例如将孔5变形为所述壳体6a上部的活动密封盖。

所述的铝电极6b一般由高纯度铝制成，其由板体6b2和电池行业熟知的极耳6b1构成，图4是一种板状铝电极的设计示例，其板体6b2用于与所述电解液接触，当外部放电电路形成时在电解液中发生溶解而产生电流；极耳6b1用于同极电连接并电连接铝空气电池的外部负极端子；板体的形状对放电性能有一定影响，也可设计为圆柱形、楔形等。在实用设计中，单片铝电极往往不能满足能量及放电率的设计要求，需使用多片铝电极通过极耳电连接构成铝极群。铝电极的合金材料研发在近年较活跃，例如制作成Al-In、Al-In-Zn、Al-In-Bi、Al-In-Pb、Al-In-Zn-Bi、Al-In-Zn-Bi-Pb等系列合金，一般认为，铟可促进铝活化并使铝的腐蚀电位发生负移，加大析氢副反应的速率；加入锌可促进铟的合金化，引入铋有助于铝活化，铅的存在可使铝钝化，多元铝合金电极是业内公认的发展方向。

嵌合槽6c的功能是在壳体6a内部固定铝电极6b，同时使铝电极在放电溶解过程中保持相对固定的空间位置。嵌合槽6c不参与铝电极反应，常规材料为塑料，图5是一种常规栅网状嵌合槽的示例，该嵌合槽可以是一块内部设计有空间的塑料件，也可由嵌合为一体后内部留有空间的两块塑料件组成，板体6b2安装在栅网状塑料件的内部空间，留出极耳6b1作电连接用。为使嵌合槽6c在壳体6a内部固定，壳体6a内部设置有一些用于固定嵌合槽6c的筋条，例如凹形筋条。

所述的电解液包括所有盐溶液和碱性液和有机电解液，例如20wt％的KOH水溶液；电解液除了支持铝电极反应外，另一重要功能是溶出铝电极上的电解产物，使电解产物移出铝电极(KOH在摩尔浓度为3-5mol/L时有利于电解产物的沉淀)。铝空气电池电解液的添加剂一直是行业研究热点，其添加虽微量但对电解液的电化性能影响较大，例如在20wt％的KOH溶液中加入0.1％的LiOH可明显提高活性；在近年研发中，一些添加量不足0.2％的电解液添加剂被充分重视，例如加入苯磺酸盐类、氟化物、铋或铅的化合物以及络合物等。电解液添加量是一个综合设计问题，目前研发较先进的电解液，维持1Kg铝电极反应仅需消耗5-7升电解液，但电解液的富液设计有利于铝电极反应速率、维持放电率及电解产物沉积。

所述的空气膜电极6d也称为辅助空气电极或气体扩散电极，作为壳体6a的一个构成部分安装在壳体的任意部位，作正极用，用于隔离空气和所述的电解液，同时为空气的传输提供途径，是能量转换的反应区，图6是一种在壳体6a侧面安装一个空气膜电极6d的示例。空气膜电极是铝空气电池的核心技术之一，近年各国学者对空气膜电极的电化反应机理进行过充分研究，提出了例如“场逆”理论、Al-In合金的“溶解-再沉积”、电解质影响等机理学说。空气膜电极的常规设计由若干层PTFE(聚四氟乙烯)交联的碳层组成，其中最基本的双层结构包括集流网、催化剂、透气膜等，近年的空气膜电极设计向多层结构发展，催化剂是空气膜电极的研发热点，Pt或Fe是空气膜电极中传统使用的催化剂，近年行业在催化剂中增加了银、二氧化锰以及大环物活化碳(例如CoTMPP)、金属化石墨，在大环物活化碳以及金属化石墨中加入石墨烯等新材料的方法也取得了较好的催化效果。

所述的电源管理系统3包括DC/AC设备、DC/DC设备和信息管理设备，其中，DC/AC设备的功能是将直流电逆变为交流电，包括输出频率和输出电压/电流的管理控制；DC/DC设备的功能包括输出经升压/降压的直流电，以及输出电压/电流的管理控制；信息管理设备包括所有用于储电装置2荷电/放电状态管理的电压巡检装置、显示装置以及用于放电电流/电压信号的信号处理装置。在一个信息管理设备的实施例中，电压巡检装置用于定时巡检铝空气单体电池6的放电电压，并将信号反馈给信号处理装置；显示装置用于向外部提供各个铝空气单体电池的实时放电电压值，以便用户了解到各个铝空气单体电池的放电状态；信号处理装置按设定的程序处理放电逻辑，当电压巡检装置监测到某个铝空气单体电池电压趋于下限值，发出信号通知信号处理装置，信号处理装置控制受控的DC/AC设备或DC/DC设备终止工作。

本发明还提供了一种所述运载电源的机车的使用方法，该使用方法的目的是使用户正确使用储电装置2以达到向所述的外部放电负载4提供电力能源。参考图2-6所示运载电源的机车，所述的使用方法具体包括以下步骤：

步骤1)将所述的铝电极6b固定安装在所述嵌合槽6c内的相应部位；

步骤2)将已安装铝电极6b的嵌合槽6c固定在壳体6a内部；

步骤3)通过设置在壳体6a的孔5将电解液加至设计液面水平；

步骤4)通过所述储电装置2的电源输出端或/和所述DC/AC设备、DC/DC设备的电源输出端向外部放电负载4提供电力能源。

商品化设计的一次铝空气单体电池一般都不带电解液，其中铝电极6b有出厂已安装和由用户安装的两种产品设计形式：前一种产品形式在第一次使用时，只需操作上述的步骤3)即可达到步骤4)所述的使用目的；后一种产品形式则在第一次使用时，需操作上述的步骤1)至步骤3)才能达到步骤4)所述的使用目的。

上述运载电源的机车的使用方法还可能涉及空气膜电极6d的固定安装。高品质的空气膜电极一般可使用数百次，应在出厂产品固定安装并连接好正极端子，无需用户考虑空气膜电极6d的安装固定；但市场上也有一些低品质的空气膜电极，甚至使用一次后的透气膜已被严重堵塞，空气传输能力骤降，因价格低廉，推广商巧妙地称为一次性使用的空气膜电极，如果铝空气电池是选用这类空气膜电极，则需要在上述使用方法中增加把空气膜电极6d安装在壳体6a的相应部位。

步骤3)所述通过孔5加入电解液包括一些技术变形方法，例如某些铝空气电池将孔5变形为壳体6a上部的活动密封盖，通过在壳体的上部加入电解液。

上述运载电源的机车的使用方法还包括铝电极6b的更换：当所述铝电极6b使用完，排出壳体6a内部的电解液，并依照所述的步骤1)至步骤3)重新安装铝电极6b以及加入电解液。

本发明所述运载电源的机车使用的储电装置2为一次性铝空气电池，在商业推广被称为一类“燃料电池”，所谓燃料电池是将金属在电解液中溶解获得电能的消耗过程视为一种特殊“燃料”，因此储电装置2每次放完电后，需重新加入铝电极6b这种“燃料”。铝电极在电解液中溶解获得电能的过程是一个消耗活性离子的过程，会在电解液中产生沉淀物，降低电解液的离子浓度，同时铝电极在电解液中溶解的过程是一个放热过程，会使电解液产生少量失水，所以在上述运载电源的机车的使用方法中，还包括电解液的维护以及更换方法：

1)当电解液产生较多沉淀物但其离子浓度在设计范围内，将所述壳体6a内部的电解液沉淀物排出，过滤沉淀物后继续使用所述的电解液；

2)当电解液的离子浓度下降至设计下限，排出壳体6a内部的电解液，并重新加入新的电解液至设计液面水平。

本发明所述一种运载电源的机车的储电装置2虽然采用一次性使用的铝空气电池，需要每次放完电后重新安装铝电极，也需要定期维护或重新加入电解液，但这类简单操作结合电解液的回收利用，有可能形成电源运载机车的产业链，该产业链的商业价值是基于一次性使用的铝空气电池的造价足够低，比能量足够高，储电装置2的容量足够大，从而显现可观的技术价值和商业价值。

以下实施例仅用于进一步说明本发明的技术方案，这些技术方案可单独使用，也可加入或组合并用其他成熟技术。

实施例1

设计一种运载电源的机车，该运载电源的机车包括：动力机车1、储电装置2和电源管理系统3，其基础结构示意如图2所示。所述的动力机车1的基础结构包括动力系统1a、控制系统1b、四个车轮1c和座架1d，如图1所示，动力系统1a以内燃机为动力转换装置，使用常规汽油；动力机车1的座架1d为敞开式，设置有嵌合位及固位螺丝用于安装、固定储电装置2；储电装置2由35个一次性使用的铝空气单体电池6电串联构成，每个铝空气单体电池6均由壳体6a、空气膜电极6d和可更换的铝电极6b、嵌合槽6c和电解液组合而成。

所述壳体6a采用ABS材料制成，设计内腔为1200×800×1200mm(高)的空腔体，壁厚15mm，壳体的上部和下部分别设置有一个圆孔5，如图3所示，孔径35mm，孔5设置有活动密封阀。壳体内部设计有10片纯度为99.99％的铝电极6b，铝电极的形状如图4所示；固定铝电极的嵌合槽6c为栅网形状，如图5所示，设计为105×810×1000mm(高)的嵌合片状，每个嵌合槽6c的内部空间设计为嵌合质量为8Kg的一片铝电极；各个嵌合槽嵌合铝电极后，将嵌合槽固定安装在壳体内部设计有相应凹形筋条的部位，并将同一壳体内10片铝电极的极耳6b1电连接，形成极群并连接到该铝空气单体电池6外部的负极端子。空气膜电极6d的表面积设计为700×700mm的方形，由两层PTFE交联的碳层组成，包括集流网、催化剂、透气膜等，催化剂采用Pt，两个空气膜电极电并联作为壳体的构成部分安装在壳体的两侧，其一侧安装示意如图6所示，将集流网电连接设置在壳体6a外部的正极端子。

将35个铝空气单体电池作同样处理，35个铝空气电池串联连接作为储电装置2，标称48V。电源管理系统3包括逆变为220V交流电的DC/AC设备和直流电压显示装置，DC/AC设备的电源输入端连接所述储电装置2的电源输出端，直流电压显示装置与所述储电装置2的电源输出端并联连接，用于实时显示储电装置2的放电电压数据，使用户了解到该运载电源的机车的供电状态。

电解液使用20wt％的NaOH水溶液，加入0.1％的氢氧化锂和0.05％的苯磺酸盐，添加量500升，在使用该机车前用外置的液流泵工具灌注电解液(设计液面位于极耳6b1之下、淹没板体6b2)，灌液后用密封阀将上部加液孔5密封。

本实施例中，所述运载电源的机车可为外部的放电负载4提供两类电力能源：当放电负载4使用交流电，其电源输入端连接所述DC/AC设备的电源输出端；当放电负载4使用直流电并且电压匹配，其电源输入端可直接连接储电装置2的电源输出端子。储电装置2可提供的电能与铝电极、空气膜电极以及电解液的质量水平相关，以平均每个铝空气单体电池带壳重量600Kg、带连接配件的重量比能量为600Wh/Kg估算，本实施例运载电源的机车可提供12600度直流电能。

本实施例的运载电源的机车，通过所述四轮动力机车1对储电装置2、电源管理系统3的运载，实现了将电力能源如同物质一样进行异地运输，无需向电源使用地点专门架设供电线路，成为补充区域电力网不足的一种实用工具。

实施例2

实施例1运载电源的机车所设计的是一种标准的铝空气单体电池产品，铝电极6b在提交用户第一次使用时已安装好，只需要在各个铝空气单体电池的壳体6a内添加入标准设计的电解液，即可以启用所述的储电装置2。但铝空气电池也有一种由用户在第一次使用时就自行安装的产品，同时，铝空气电池放完电后，铝电极6b的板体6b2将被溶解在电解液中，当再次使用需重新安装铝电极6b。

本实施例针对需要用户在第一次使用时就自行安装铝电极6b的铝空气电池，以及再次使用时更换铝电极6b和使用过程中定期维护电解液或重新加入电解液，依照以下步骤安装铝电极、用外置的液流泵工具加入电解液；其中，如果属使用过程中更换铝电极6b，需首先通过设置在壳体6a下部的孔5排出各个壳体内部的电解液，然后依照以下步骤重新安装铝电极及加入电解液：

步骤1)将35个铝空气单体电池的铝电极6b安装在嵌合槽6c内；

步骤2)将已安装铝电极6b的嵌合槽6c固定在壳体6a内部的筋条；

步骤3)用外置的液流泵工具通过壳体的上部加液孔5加入500升电解液；

以上步骤3)具有三重含义，一是电解液添加量、添加方法与实施例1详述的方法类同；二是对排出的电解液滤出沉淀物，测量其离子浓度(或测量比重估算)，当电解液的离子浓度在设计范围内时继续使用，并补充电解液至正常液面水平(铝电极反应除生成沉淀物外会放热，引起少量失水)；三是当排出电解液的离子浓度低于设计下限时，重新更换新的电解液添加至设计液面水平。

实施例3

以上实施例1和实施例2所述电解液的加液是使用外置的液流工具，本实施例的铝空气单体电池6设置有专用的电动液流泵。电动液流泵由液流泵和连体的直流电动机构成，设置在靠近所述上部加液孔5的壳体6a外部，液流输出管通过所述的上部加液孔5接入壳体6a的内部，所述的直流电动机通过电源开关连接储电装置2的电源输出端子(直流电动机的工作电压与储电装置2的输出电压需匹配)。所述的储电装置2加液时，电动液流泵的液流输入管连接设置在电源运载机车外部的电解液储备罐，通过闭合所述的电源开关实现自动加液。

实施例4

将实施例1所述设置在壳体6a上部的加液孔5变形设计，孔5变形为所述壳体6a上部的活动密封盖，通过可活动敞开的壳体6a上部加液，加液后用活动密封盖将孔5密封；另外在实施例1的基础上增加DC/DC设备，其功能包括直流电调压以及电压/电流的管理控制，电源输入端连接所述储电装置2的电源输出端。

本实施例DC/DC设备的电源输出端可为所述的外部放电负载4提供调压直流电，例如为电动汽车的动力电池充电。

实施例5

在实施例1所述的运载电源的机车中，动力机车1的动力系统1a是以内燃机为动力转换装置，使用常规汽油，本实施例把动力机车1的动力系统1a改为以电动机为动力转换装置，使用配合机车轨道而铺设的电力网线为动力源。同时把所述一次性使用的铝空气电池作进一步的改良，铝电极6b的材料由99.99％的纯度改为含铝量为99％的Al-In-Zn-Bi合金，电解液在实施例1的基础上增加了体积配比0.2％的大环物活化碳。本实施例的铝空气电池技术改良，使配合机车轨道而设计的运载电源的机车，可实现运载量更大、运输距离更远的电力能源运载。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种运载电源的机车，其特征在于，包括动力机车(1)、储电装置(2)和电源管理系统(3)；所述的动力机车(1)包括任意内燃机车和有线电力机车，其一个轮以上，包括动力系统(1a)、控制系统(1b)、车轮(1c)和座架(1d)，用于运载所述的储电装置(2)和电源管理系统(3)；所述的储电装置(2)为一次性使用的铝空气电池组，由两个以上的铝空气单体电池(6)电串联/并联构成，其固定安装在所述动力机车(1)的座架(1d)上；所述运载电源的机车用于为外部的放电负载(4)提供电力能源。

2.根据权利要求1所述的运载电源的机车，其特征在于，所述的铝空气单体电池(6)包括壳体(6a)和可更换的铝电极(6b)、嵌合槽(6c)、空气膜电极(6d)、电解液以及选择性设置的液流泵。

3.根据权利要求2所述的运载电源的机车，其特征在于，所述的壳体(6a)设置有所述电解液的加液/排液孔(5)。

4.根据权利要求2所述的运载电源的机车，其特征在于，所述壳体(6a)的内部设置有固定所述嵌合槽(6c)的筋条。

5.根据权利要求1所述的运载电源的机车，其特征在于，所述的电源管理系统(3)包括DC/AC设备、DC/DC设备和信息管理设备，其设置在所述动力机车(1)的任意部位，亦可以将部分设备或全部设备设置在所述储电装置(2)的外部。

6.根据权利要求5所述的运载电源的机车，其特征在于，所述的DC/AC设备、DC/DC设备的电源输入端连接所述储电装置(2)的电源输出端；所述的信息管理设备包括所有用于储电装置(2)荷电/放电状态管理的电压巡检装置、显示装置以及处理放电电流/电压信号的信号处理装置。

7.基于权利要求1～6任一所述的运载电源的机车的使用方法，该方法包括：

步骤1)将所述的铝电极(6b)固定安装在所述嵌合槽(6c)内的相应部位；

步骤2)将已安装铝电极(6b)的嵌合槽(6c)固定在壳体(6a)内部；

步骤3)通过设置在壳体(6a)的孔(5)将电解液加至设计液面水平；

步骤4)通过所述储电装置(2)的电源输出端或/和所述DC/AC设备、DC/DC设备的电源输出端向外部放电负载(4)提供电力能源。

8.根据权利要求7所述的运载电源的机车的使用方法，其特征在于，所述的使用方法还包括铝电极(6b)的更换：当所述铝电极(6b)使用完，排出壳体(6a)内部的电解液，并依照所述的步骤1)至步骤3)重新安装铝电极(6b)以及加入电解液。

9.根据权利要求7所述的运载电源的机车的使用方法，其特征在于，所述的使用方法还包括电解液的维护以及更换方法：

1)当电解液产生较多沉淀物但其离子浓度在设计范围内，将所述壳体(6a)内部的电解液沉淀物排出，过滤沉淀物后继续使用所述的电解液；

2)当电解液的离子浓度下降至设计下限，排出壳体(6a)内部的电解液，并重新加入新的电解液至设计液面水平。