CN109037855B - 一种电解液循环型旋转式金属空气电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属空气电池组技术领域，特别是一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，包括电解液槽、耐腐蚀泵和出液管道，所述的电解液槽中装有电解液，所述的耐腐蚀泵的出液管道接水流抽气机的进液口，水流抽气机的出液口接喷嘴，喷嘴斜向下朝向塑料叶轮，所述的塑料叶轮的每一片叶片上都设有由金属负极，绝缘网栅和空气正极组成的单个金属空气电池，各个金属空气电池顺向串联成金属空气电池组，金属空气电池组的正极和负极分别用导线连接到转轴上的两个滑环上，同两个滑环分别接触的电刷为电解液循环型旋转式金属空气电池组的正极负极输出端。本发明的有益效果是：可以避免金属负极的腐蚀；使电池组寿命延长，效率提高。

Description

一种电解液循环型旋转式金属空气电池组
技术领域
本发明涉及金属空气电池组技术领域，特别是一种电解液循环型旋转式金属空气电池组。
背景技术
金属空气电池包括锌空气电池和铝空气电池等，金属空气电池具有很多优点，例如，单位质量的电能容量大，仅需更换金属负极即可取代耗时很长的充电，无爆炸危险，对环境污染小等，因而在电动汽车、市电停电应急电源和移动发电站等领城都有广泛的应用前景。但现有的电解液固定型金属空气电池组金属负极有钝化现象，内阻较大，当输出大电流时，内阻上的功耗很大，因而效率降低，路端电压也降低。这就是说，单位质量的金属空气电池组能输出的最大电功率并不大。还有，金属空气电池组在不使用时，金属负极仍然要受到电解液的腐蚀，即使加入缓蚀剂也无法完全避免，这就减少了电池的电能容量。另外，金属空气电池组由多个独立的金属空气电池串联而成，不但更换电解液费事，而且每个金属空气电池的防水透气膜都有可能出现漏液，渗液的现象，因而导致污染并减少电池组寿命。相比之下，电解液循环型金属空气电池组可以克服上述缺点。但现有的电解液循环型金属空气电池组综合性价比不高，如果串联电池组中有两个电池之间存在离子通路，则在电池组内会产生闭合电流回路，该回路的电流不流过外电路的负载，因而白白消耗电池的活性物质，使电池组寿命缩短，效率降低。因此，开发一种综合性价比高的电解液循环型金属空气电池组是当前的重要任务。
发明内容
为了克服现有的电解液固定型金属空气电池组的缺点并提高电解液循环型金属空气电池组的综合性价比，本发明提供一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，以消除金属负极的钝化效应，减小金属空气电池组的内阻，提高单位质量金属空气电池组能输出的最大电功率，提高金属空气电池组的效率。
本发明的技术方案如下：
一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，包括电解液槽17、耐腐蚀泵11和出液管道12，所述的电解液槽17中装有电解液，所述的耐腐蚀泵11的进液管道18和电解液槽17相通，所述的耐腐蚀泵11的出液管道12接水流抽气机13的进液口，水流抽气机13的出液口接喷嘴14，所述的喷嘴14斜向下朝向塑料叶轮16，塑料叶轮的转轴15装在电解液槽17上，所述的塑料叶轮16的每一片叶片21上都设有由金属负极5，绝缘网栅9和空气正极4组成的单个金属空气电池，且每个金属空气电池分别并联一个超级电容器6，各个金属空气电池顺向串联成金属空气电池组，所述的金属空气电池组的正极和负极分别用导线连接到转轴15上的两个滑环7上，同两个滑环7分别接触的电刷8为电解液循环型旋转式金属空气电池组的正极负极输出端，所述的正极负极输出端通过一个整流二极管10分别接到蓄电池1的正极负极，并连接调速控制装置2的两个输入端，调速控制装置2的两个输出端接耐腐蚀泵11的电动机3。
所述的金属负极5由装在不锈钢网盒内的带孔金属板或金属颗粒组成。
所述的空气正极4由装在镍网盒内的活性炭颗粒和催化剂组成。
所述的水流抽气机13和喷嘴14由铜制造，水流抽气机的作用是为金属空气电池组提供充足的新鲜空气，从而加速氢氧根离子的生成，有利于减小金属空气电池组在大电流输出时的内阻。
所述的电刷8使用金属石墨电刷。
所述的塑料材料均使用耐腐蚀塑料。
所述的电解液为高浓度的氢氧化钾溶液。
所述的电解液槽17的上盖具有多个通气孔。
所述的喷嘴14为扁嘴。
所述的塑料叶轮有6至50片塑料叶片，塑料叶片的片数越多，则电解液循环型旋转式金属空气电池组的的输出电压越高。
超级电容器的作用是减小金属空气电池组的内阻，减小输出电压的脉动，使输出电压更平稳一些。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)在不使用时，金属负极和电解液分开，可以避免金属负极的腐蚀；
(2)不使用防水透气膜，因而不会出现因防水透气膜损坏而出现的漏液，渗液现象；
(3)可以使电解液的处理和更换方便很多；
(4)可以有效地切断各个电池之间的离子通路，因而避免了电池活性物质的浪费，使电池组寿命延长，效率提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的电气连接示意图。
图2为本发明的电解液循环系统示意图。
图3为本发明的塑料叶轮垂直于转轴的剖面示意图，此塑料叶轮有6片塑料叶片。
图中：1蓄电池；2调速控制装置；3电动机；4空气正极；5金属负极；6超级电容器；7滑环；8电刷；9绝缘网栅；10整流二极管；11耐腐蚀泵；12出液管道；13水流抽气机；14喷嘴；15转轴；16塑料叶轮；17电解液槽；18进液管道；21叶片；22塑料护板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例：如图1-3所示，一种电解液循环型旋转式锌空气电池组，电解液槽17为耐腐蚀塑料槽，其上盖具有多个通气孔，为了使电解液的更换比较方便，可以在电解液槽的底部安装一个阀门，电解液为百分之30的氢氧化钾溶液，耐腐蚀泵11的电动机3为12伏直流电动机，额定功率为30瓦，蓄电池1额定电压为12伏，通过调速控制装置2控制耐腐蚀泵11的电动机3的转速，从而控制耐腐蚀泵11的流量，当锌空气电池组输出大电流时，将电动机3转速调大，可减小电池组内阻，当锌空气电池组输出电流较小时，将电动机3转速调小，可减小电动机3功耗，当锌空气电池组停用时，将电动机3断电，耐腐蚀泵11的进液管道18使用耐腐蚀塑料管和电解液槽17相通，并在连通口处设置过滤，耐腐蚀泵11的出液管道12使用耐腐蚀塑料管接水流抽气机13的进液口，水流抽气机13的出液口接喷嘴14，水流抽气机13和喷嘴14皆用铜制造，喷嘴14斜向下朝向塑料叶轮16，塑料叶轮16使用耐腐蚀塑料，喷嘴14为扁嘴，塑料叶轮16的转轴15装在电解液槽17上，并使用防腐蚀滑动轴承，塑料叶轮16的每一片叶片21上都装置着不锈钢网盒，不锈钢网盒内装着金属锌颗粒，不锈钢网盒离塑料叶片较远的那一面上装有耐腐蚀绝缘网栅9，绝缘网栅9上装有金属镍网盒，内装活性炭颗粒和催化剂，不锈钢网盒相当于金属负极5，金属镍网盒相当于空气正极4，也就是说，每片塑料叶片上都装有一个锌空气电池，因为本实施例的塑料叶轮有12片叶片，所以共有12个锌空气电池，把12个锌空气电池顺向串联成锌空气电池组，再将锌空气电池组的正极和负极分别用导线连接到转轴15上的两个滑环7上，与两个滑环7分别接触的电刷8即为锌空气电池组的正极负极输出端，电刷8使用J101型金属石墨电刷，每个锌空气电池分别并联一个超级电容器6，其额定电压为2.7伏，电容量为100法，超级电容器6固定于塑料叶轮16的塑料护板22上，并用防腐蚀材料密封。锌空气电池组的正极负极输出端通过整流二极管10分别连接蓄电池1的正极负极并连接调速控制装置2的两个输入端，调速控制装置2的两个输出端接耐腐蚀泵11的电动机3。12V蓄电池1的安时数不需要太大，原因是它只需要在短时间内输出电流使锌空气电池组开始工作，而在锌空气电池组开始工作后，锌空气电池组既可以给电动机3供电，又可以给蓄电池1充电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，包括电解液槽(17)、耐腐蚀泵(11)和出液管道(12)，所述的电解液槽(17)中装有电解液，所述的耐腐蚀泵(11)的进液管道(18)和电解液槽(17)相通，所述的耐腐蚀泵(11)的出液管道(12)接水流抽气机(13)的进液口，水流抽气机(13)的出液口接喷嘴(14)，所述的喷嘴(14)斜向下朝向塑料叶轮(16)，塑料叶轮的转轴(15)装在电解液槽(17)上，所述的塑料叶轮(16)的每一片叶片(21)上都设有由金属负极(5)，绝缘网栅(9)和空气正极(4)组成的单个金属空气电池，且每个金属空气电池分别并联一个超级电容器(6)，各个金属空气电池顺向串联成金属空气电池组，所述的金属空气电池组的正极和负极分别用导线连接到转轴(15)上的两个滑环(7)上，同两个滑环(7)分别接触的两个电刷(8)为电解液循环型旋转式金属空气电池组的正极输出端和负极输出端，所述的正极输出端接到蓄电池（1）的正极，所述负极输出端通过一个整流二极管(10)接到蓄电池(1)的负极，并连接调速控制装置(2)的两个输入端，调速控制装置(2)的两个输出端接耐腐蚀泵(11)的电动机(3)。
2.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的金属负极(5)由装在不锈钢网盒内的带孔金属板或金属颗粒组成。
3.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的空气正极(4)由装在镍网盒内的活性炭颗粒和催化剂组成。
4.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的水流抽气机(13)和喷嘴(14)均由铜制造。
5.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的电刷(8)使用金属石墨电刷。
6.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的塑料叶轮使用耐腐蚀塑料。
7.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的电解液为30%的氢氧化钾溶液。
8.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的电解液槽(17)的上盖具有多个通气孔。
9.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的喷嘴(14)为扁嘴。
10.根据权利要求1所述的一种电解液循环型旋转式金属空气电池组，其特征在于，所述的塑料叶轮有6至50片塑料叶片。
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Pledgor: Shandong Guoli New Energy Co.,Ltd.

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