CN108365282B - 铝空气电池循环及沉淀回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种铝空气电池循环及沉淀回收装置，包括：依次串联构成回路的电解液箱、冷却系统、铝空电池组、沉淀过滤系统和压力泵，其中：电解液箱的底部输出端与冷却系统的进液口相连，铝空电池组顶端的出液口与与沉淀过滤系统的输入端通过单向阀相连，沉淀过滤系统的底部输出端与压力泵相连。本发明可以使电解液均匀流动而不产生涡流，反应生成的Al(OH)3絮状沉积物可以快速沉积，并被过滤掉，提高电解液的使用寿命和发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种铝空气电池领域的技术，具体是一种铝空气电池循环及沉淀回收装置。
背景技术
铝空气电池作为一种新型燃料电池，在放电过程中随着铝阳极的消耗会不断生成Al(OH)3沉积物，沉积物会悬浮在电解质溶液中或是附着在铝阳极表面，导致电池电压下降，放电效率下降。同时放电过程中，会产生相当的热量，需要对电池系统进行降温。
发明内容
本发明针对现有铝空气电池需要频繁更换电解液，清洗电解液槽的缺陷，提出一种铝空气电池循环及沉淀回收装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：依次串联构成回路的电解液箱、冷却系统、铝空电池组、沉淀过滤回收系统和压力泵，其中：电解液箱的底部输出端与冷却系统的进液口相连，铝空电池组顶端的出液口与沉淀过滤系统的输入端通过单向阀相连，沉淀过滤系统的底部输出端与压力泵相连。
所述的冷却系统为回字形缠绕设置于铝空电池组外部的电解液管道，其进液口采取并联支管结构。
所述的铝空电池组中设有导流格栅，该导流格栅为方形网状结构。
所述的沉淀过滤系统包括：位于腔体顶部的沉淀剂进料口、位于腔体内的搅拌器以及依次设置于腔体中的三层过滤网。
技术效果
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
1)电解液在电池壳外部循环可以使电池反应产生的热量快速散去，使得电池温度不至于过高。
2)电池的进液口采取并联支管的形式以及导流格栅的设置可以使电解液均匀流动而不产生涡流。
3)反应生成的Al(OH)3絮状沉积物可以快速沉积，并被过滤掉，提高电解液的使用寿命和发电效率。
4)采用多层过滤设置，使得电解液中Al(OH)3过滤的更彻底，达到99％。
5)生成的Al(OH)3沉积物可以方便取出进行回收再利用。
6)单向阀的设置可以保证电池正常运转的同时回收沉淀过滤系统中的沉淀。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2为导流格栅示意图；
图中：1电解液箱、2冷却循环管道、3铝空电池组、4单向阀、5沉淀过滤系统、6压力泵、101电解液进液口、102浓度检测器、301导流格栅、501沉淀剂进料口、502搅拌器、503第一过滤网、504第二过滤网、505第三过滤网、506第一拉环、507第二拉环、508第三拉环。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及的一种铝空气电池循环及沉淀回收装置，其中包含：依次串联构成回路的电解液箱1、冷却循环管道2、铝空电池组3、沉淀过滤系统5和压力泵6，其中：电解液箱1的底部输出端与设置于铝空电池组3外部的冷却循环管道2的进液口相连，铝空电池组3顶端的出液口与沉淀过滤系统5的输入端通过单向阀4相连，沉淀过滤系统5的底部输出端与压力泵6相连。
所述的电解液箱1的底部设有浓度检测器102。
所述的冷却循环管道2的进液口采取并联支管结构。
如图2所示，所述的铝空电池组3中设有导流格栅301，该导流格栅301为金属隔板组成的一系列方形网状结构。
如图2所示，作为冷却系统的冷却循环管道2缠绕设置于铝空电池组3的外部并对电池组进行降温，该冷却循环管道2以回字形方式缠绕设置。
所述的沉淀过滤系统5包括：位于腔体顶部的沉淀剂进料口501、位于腔体内的搅拌器502以及依次设置于腔体中的三层过滤网503～505。
所述的过滤网上对应设有拉环506～508。
本实施例通过以下方式进行工作：
①将浓度为4M的氢氧化钠溶液通过进液口101注入电解液箱中，电解液箱中设有用于实时监测电解液箱中的溶液浓度的浓度检测器102；
②电解液从电解液箱流经冷却循环管道通过导流格栅301流入铝空气电池组后，铝空气电池开始工作，铝空电池在放电过程中产生Al(OH)3絮状物分散在电解液中，同时电解液温度也随之升高；
③当电解液从铝空电池组通过单向阀流入多层沉淀过滤系统时，从沉淀剂进料口501投入50g氧化铝晶种，在搅拌器502的搅拌下，电解液中的氢氧化铝沉淀物与氧化铝充分接触，形成沉淀，不断沉降在第一过滤网503上。流经第一过滤网503的电解液，其固含量不断减少，溶液变得相对澄清。通过第一过滤网503的电解液迅速流经第二过滤网504，悬浮在电解液中的固体进一步减少，电解液中的固含量进一步减少。随即电解液流过第三过滤网505，溶液变得澄清透明。
④流出多层过滤系统的澄清电解液从沉淀过滤系统底部流出，在压力泵的作用下，电解液流回电解液箱中。随后电解液继续循环，电解液在电池组外部循环时，同时可冷却铝空气电池组，使得电池组温度保持在32-36℃之间。
当控制流速为2.0L/min，电池运5小时后，分别通过拉环506～508取出过滤板，清洗过滤板并回收电解液中的沉淀，共计回收沉淀305.6g。此时电解液箱中浓度检测器显示氢氧化钠浓度约为2.6mol/L。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (5)
1.一种铝空气电池的循环及沉淀回收的装置，其特征在于，包括：依次串联构成回路的电解液箱、铝空电池组、冷却系统、沉淀过滤系统和压力泵，其中：电解液箱的底部输出端与冷却系统的进液口相连，铝空电池组顶端的出液口与沉淀过滤系统的输入端通过单向阀相连，沉淀过滤系统的底部输出端与压力泵相连；
所述的铝空电池组中设有导流格栅，该导流格栅为方形网状结构；
所述的冷却系统为回字形缠绕设置于铝空电池组外部的电解液管道；
所述的沉淀过滤系统包括：位于腔体顶部的沉淀剂进料口、位于腔体内的搅拌器以及依次设置于腔体中的三层过滤网；
所述的电解液经回字形缠绕设置于铝空电池组外部的电解液管道，通过导流格栅进入电池组，实现对铝空气电池组的冷却。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的电解液箱的底部设有浓度检测器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的冷却系统的进液口采取并联支管结构。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的过滤网上对应设有拉环。
5.一种基于权利要求1-4中任一所述装置的铝空气电池的循环及沉淀回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将氢氧化钠溶液通过进液口注入电解液箱中；
②铝空电池在放电过程中产生Al(OH)3絮状物分散在电解液中，同时电解液温度也随之升高；
③当电解液从铝空电池组通过单向阀流入多层沉淀过滤系统时，从沉淀剂进料口投入氧化铝晶种，在搅拌器的搅拌下，电解液中的氢氧化铝沉淀物与氧化铝充分接触形成沉淀并不断沉降在三层过滤网，过滤后的溶液变得澄清透明；
④流出多层过滤系统的澄清电解液从沉淀过滤系统底部流出，在压力泵的作用下，电解液流回电解液箱中，随后电解液继续循环，电解液在电池组外部循环时，同时可冷却铝空气电池组。
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| GR01 | Patent grant | ||
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