CN109860956B - 一种废铝回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废铝回收系统及方法，通过对废铝进行加工处理；将处理后的废铝加入到铝空气电池系统或制氢系统中，由反应介质供给回收系统对反应介质进行供给或回收，废铝溶解并和反应介质反应产生氢气或同时产生氢气和电能，氢气导入氢气发电装置产生电能，电能直接供应给用电装置或通过能量存储系统存储备用。本发明在解决废铝回收分类回收难，利用效率低的问题的同时，实现了对废铝资源的绿色回收和利用。
Description
技术领域
本发明属于废铝回收技术领域，尤其涉及一种废铝回收系统及方法。
背景技术
铝是产量最大的有色金属，我国从2001年和2006年起，分别成为全球最大产铝国和铝消费国，当前均超过全球总量的50％。我国以不足全球3％铝土矿储量生产全球55％以上原铝，受铝矿资源供应量及铝制品使用寿命限制，废铝循环再生将是铝消费量持续增长背景下，铝资源有效保障的必然选择。
当前，废铝回收后除少部分用于含铝化学品生产外，主要通过“重熔-净化”生产金属铝或进一步配制铝合金。然而，由于废铝品种繁多、成分各异，对其分类效率较低，且“重熔-净化”再生工艺对废铝来源与成分适应性有限，采用常规工艺处理不同废铝将难以保证再生铝的质量。为提高再生铝的质量，需要增加繁杂的净化与合金调配工序，势必增大资源损耗、环境负荷和生产成本。因此，探索新的方法来回收和利用废铝资源势在必行。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种废铝回收系统及方法，在解决废铝分类回收难、利用效率低问题的同时，实现了对废铝资源的绿色回收和利用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种废铝回收系统，包括：
铝空气电池系统，其电极直接采用废铝制作；
氢气发电装置，其氢气入口与所述铝空气电池系统的氢气出口连通；
氢气检测装置，设置于氢气发电装置和铝空气电池系统之间，用于对铝空气电池系统的氢气产生速率进行测量；
反应介质供给回收系统，用于向铝空气电池系统中添加碱性电解液并对反应后的碱性电解液进行回收；
离子检测装置，用于对铝空气电池系统的高价阳离子浓度和氢氧根离子浓度进行测量；
控制系统，与离子检测装置、氢气检测装置和反应介质供给回收系统电性连接；
所述控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制碱性电解液的添加量或回收量，将铝空气电池系统中高价阳离子浓度、氢氧根离子浓度控制在铝空气电池系统的正常工作范围内，并将铝空气电池系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
一种废铝回收方法，包括如下步骤：
步骤一：将废铝统一收集，在不进行分类及添加任何物质的情况下，对废铝进行加工处理；
步骤二：将加工后的废铝作为铝空气电池系统的电极，铝空气电池系统产生的氢气直接导入氢气发电装置发电，铝空气电池系统以及氢气发电装置产生的电能直接用于用电装置或进入能量储存系统；
铝空气电池系统工作过程中，控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制碱性电解液的添加量或回收量，将铝空气电池系统中高价阳离子浓度、氢氧根离子浓度控制在铝空气电池系统的正常工作范围内，并将铝空气电池系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
进一步的，将废铝通过熔铸炉重融后加工成板片状。
该熔铸炉可以是马弗炉、中频炉中的一种，且加热温度控制在1000～1500℃，升温速度1℃/min～50℃/min；
优选地，加热温度控制在1100～1400℃，升温速度5℃/min～30℃/min。
进一步的，所述铝空气电池系统中高价阳离子浓度控制在≤1mol/L，氢氧根离子浓度控制在1.25mol/L-7.5mol/L。
进一步的，所述铝空气电池系统包含铝空气电池，铝空气电池进一步包含铝电极、碱性电解液、多孔碳集流体；其中
铝电极选择经过废铝加工系统处理后的废铝；
碱性电解液选择2～6mol/L水系碱性溶液；
优选地，可以是3～5mol/L水系碱性溶液；
该水系碱溶液为氢氧化钠水溶液，氢氧化钾水溶液亦或是二者的混合溶液。
多孔碳集流体选择碳纤维、碳纳米管纤维、石墨烯、介孔碳中的至少一种。
进一步的，所述水系碱性电解液选自氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种或二者的混合物。
上述方法将废铝应用于铝空气电池中，有效的利用了废铝中的金属铝，实现了废铝的直接转化；但是在铝空气电池放电的同时，产生大量的氢气，为了实现氢气的高效利用，在铝空气电池之后辅助以氢气发电装置，为氢气发电装置供以原料，提升了整个系统的能量转化效率。
本申请在有效控制铝空气电池中电解液的浓度，保证废铝在高效放电、合理产氢的前提下，电解液中其他杂质处于可控范围，实现电解液的充分利用，另外，在此浓度范围内，可以保证电极的活性，延长其使用寿命。
本申请通过对反应介质中杂质离子浓度及反应介质中氢氧根离子的浓度进行精确控制，不仅可以使得铝空气电池产生的氢气量在氢气发电装置的承载能力范围内，保证整个整个回收系统的稳定性，而且通过将高价阳离子浓度控制在≤1mol/L，氢氧根离子浓度控制在1.25mol/L-7.5mol/L，有效解决了废铝替代金属铝的过程中所带来的析氢活性进一步提升、反应介质中杂质含量不可控、制氢量与产电量无法预计等困扰，从而最终实现对废铝资源的绿色回收和利用。
浓度的整个调节过程如下：因氢气发电装置对氢气供应速率的要求为90mL/(g·min)-350mL/(g·min)(承载能力)，反应介质供给回收系统通过氢气测量装置检测氢气产生速率，若氢气产生速率超过350mL/(g·min)时，控制系统将会控制反应介质供给回收系统，降低反应介质供给量和/或提高反应介质回收量，降低氢气产生速率，反之则相反；
废铝收回过程中，高价阳离子浓度超过预警值后会使得反应介质的反应活性降低，且反应介质变得较为粘稠不利于电化学反应和产氢反应的进行，不利于后续系统的正常运行，同时降低后续回收过程中的难度。反应介质供给回收系统通过离子检测装置检测反应介质中各种离子浓度，当废铝中其他高价阳离子(除铝之外)进入反应介质的浓度超过预警值(杂质离子总浓度＞1mol/L)或氢氧根离子浓度(＜1.5mol/L/或＞7.5mol/L)，控制系统将会控制反应介质供给回收系统，提升反应介质供给量和/或降低反应介质回收量，保证反应介质中杂质元素以及氢氧根离子浓度浓度处于正常工作范围。
一种废铝回收系统，包括：
酸性制氢系统，其反应原料直接采用废铝制作；
氢气发电装置，其氢气入口与所述酸性制氢系统的氢气出口连通；
氢气检测装置，设置于氢气发电装置和酸性制氢系统之间，用于对酸性制氢系统的氢气产生速率进行测量；
反应介质供给回收系统，用于向酸性制氢系统中添加反应介质(与铝反应)并对反应后的反应介质进行回收；
离子检测装置，用于对酸性制氢系统的氢离子浓度进行测量；
控制系统，与离子检测装置、氢气检测装置和反应介质供给回收系统电性连接；
所述控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制反应介质的添加量或回收量，将酸性制氢系统中氢离子浓度控制在制氢系统的正常工作范围内，并将制氢系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
一种废铝回收方法，包括如下步骤：
步骤一：将废铝统一收集，在不进行分类及添加任何物质的情况下，对废铝进行加工处理；
步骤二：将加工后的废铝作为反应原料投入酸性制氢系统中制氢，制备得到的氢气直接导入氢气发电装置发电，氢气发电装置产生的电能直接用于用电装置或进入能量储存系统；
酸性制氢系统工作过程中，控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制反应介质的添加量或回收量，将酸性制氢系统中氢离子浓度控制在制氢系统的正常工作范围内，并将制氢系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
进一步的，所述酸性制氢系统中氢离子总浓度控制在0.25mol/L-3mol/L，反应介质选择0.5～2mol/L的水系酸性溶液。优选地，可以是0.75～1.5mol/L水系酸性溶液。
进一步的，所述水系酸性溶液选自盐酸、乙酸、硫酸、硝酸水溶液中的一种或几种的混合物。
一种废铝回收系统，包括：
碱性制氢系统，其反应原料直接采用废铝制作；
氢气发电装置，其氢气入口与所述碱性制氢系统的氢气出口连通；
氢气检测装置，设置于氢气发电装置和碱性制氢系统之间，用于对碱性制氢系统的氢气产生速率进行测量；
反应介质供给回收系统，用于向碱性制氢系统中添加反应介质并对反应后的反应介质进行回收；
离子检测装置，用于对碱性制氢系统的氢氧根离子浓度进行测量；
控制系统，与离子检测装置、氢气检测装置和反应介质供给回收系统电性连接；
所述控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制反应介质的添加量或回收量，将碱性制氢系统中氢氧根离子浓度控制在制氢系统的正常工作范围内，并将制氢系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
一种废铝回收方法，采用上述废铝回收系统，包括如下步骤：
步骤一：将废铝统一收集，在不进行分类及添加任何物质的情况下，对废铝进行加工处理；
步骤二：将加工后的废铝作为反应原料投入制碱性制氢系统中制氢，制备得到的氢气直接导入氢气发电装置发电，氢气发电装置产生的电能直接用于用电装置或进入能量储存系统；
碱性制氢系统工作过程中，控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制反应介质的添加量或回收量，将碱性制氢系统中氢氧根离子浓度控制在制氢系统的正常工作范围内，并将制氢系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
进一步的，所述碱性制氢系统中氢氧根离子浓度控制在1.25mol/L-7.5mol/L，水系碱性电解液的浓度为2～6mol/L。优选地，可以是3～5mol/L。
进一步的，所述水系碱性电解液选自碱金属氢氧化物水溶液、碱金属氧化物水溶液以及氨水中的一种或几种的混合溶液。
进一步的，对废铝进行加工处理的具体方式为：将废铝机械破碎成薄片状、颗粒状或碎屑状。
进一步的，薄片状的废铝其厚度小于1mm，颗粒状的废铝为各边长0.5～2mm的多面体或直径在0.5mm～2mm的球状体，碎屑状的废铝其粒度小于100目。
优选地，薄片状的废铝其厚度小于0.7mm，颗粒状的废铝为各边长0.8～1.5mm的多面体或直径在0.8mm～1.5mm的球状/类球状，碎屑状的废铝其粒度小于150目。
进一步的，氢气发电装置采用燃料电池系统。
其中，铝空气电池系统和燃料电池系统为领域内技术人员公知的结构，不做特殊限定。
上述方法将废铝应用于氢气的制备过程，实现了废铝的高值化利用，同时利用废铝中杂质促进析氢的特性，实现了氢气的高效制备，且向后续的氢气发电装置供以原料，达到废铝充分利用的效果。
氢气制备系统中氢离子浓度或氢氧根离子浓度控制在上述限定的浓度范围之内，可以保证废铝产氢的速率可控，保证系统的正产运行。
因氢气发电装置对氢气供应速率的要求为90mL/(g·min)-350mL/(g·min)(承载能力)，反应介质供给回收系统通过氢气测量装置检测氢气产生速率，若氢气产生速率超过350mL/(g·min)时，控制系统将会控制反应介质供给回收系统，降低反应介质供给量和/或提高反应介质回收量，降低氢气产生速率，反之则相反；
反应介质供给回收系统通过离子检测装置检测反应介质中各种离子浓度，反应介质供给回收系统通过离子检测装置检测反应介质质中氢离子和氢氧根离子浓度超过/低于预警值时(氢离子总浓度＜0.25mol/L/＞3mol/L，氢氧根离子浓度＜1.25mol/L或＞7.5mol/L)，控制系统将会控制反应介质供给回收系统，提升反应介质供给量和/或降低反应介质回收量，保证反应介质中氢离子或者其他阴离子浓度处于正常工作范围，反之则相反。
上述氢离子低于预警值是会导致析氢反应进展迟缓，无法保证后续系统的正产运行；若氢离子超过预警值会加快析氢速率，导致废铝中杂质过快的进入反应介质，加快反应介质的速度，同时会超过系统的处理能力，提高整个系统的负担。
上述氢氧根低于预警值会使得整个铝空气电池系统或碱性制氢系统中利用碱性反应介质的反应过程活性降低，不利于废铝的回收利用，同时难以维系系统的正产运行，若氢氧根超过预警值，整个体系的反应速率将会提升，使得碱性反应介质中的杂质离子含量过高，导致铝空气电池中的反应介质难以高效利用，且会使得铝空气电池中空气电极损坏，另外，氢氧根浓度过高会使得废铝反应过快，产生的氢气超过了系统的承载能力，最终导致系统无法稳定运行。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)通过废铝集中统一回收利用的方式，解决废铝分类回收难、利用效率低问题，降低了“重熔-净化”再生工艺带来的环境和成本问题；
(2)通过对氢氧根离子浓度、氢离子浓度或高价阳离子浓度的控制，有效解决了废铝替代金属铝的过程中析氢活性进一步提升所带来的制氢量与产电量无法预计的困扰，同时，通过反应介质供给回收系统的控制，协调废铝品质与产氢量之间的关系，均衡了反应介质中杂质的含量，提升了反应效率，从而最终实现对废铝资源的绿色回收和利用。
附图说明
图1为废铝回收系统的结构示意图；
图2为反应介质供给回收系统示意图；
图3为回收方法流程图；
图4为废铝回收系统的整体示意图；
图5为实施例1制备的Al2O3的SEM图；
图6为实施例1制备的Al2O3的EDS图；
图7为实施例2制备的Al2O3的XRD图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，一种废铝回收系统，包括：
铝空气电池系统，其电极直接采用废铝制作；
燃料电池系统，其氢气入口与铝空气电池系统的氢气出口连通；
氢气检测装置，设置于燃料电池系统和铝空气电池系统之间，用于对铝空气电池系统的氢气产生速率进行测量；
反应介质供给回收系统，用于向铝空气电池系统中添加碱性电解液并对反应后的碱性电解液进行回收；
离子检测装置，用于对铝空气电池系统的高价阳离子浓度和氢氧根离子浓度进行测量；
控制系统，与离子检测装置、氢气检测装置和反应介质供给回收系统电性连接；
控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制碱性电解液的添加量或回收量，将铝空气电池系统中高价阳离子浓度、氢氧根离子浓度控制在铝空气电池系统的正常工作范围内，并将铝空气电池系统的氢气产生速率控制在燃料电池系统的承载能力范围内。至于离子检测装置、氢气检测装置和反应介质供给回收系统和控制系统组成的控制电路，本领域技术人员可以根据具体的调节要求进行适应性选取，为常规技术，在此不再赘述。
废铝加工系统未与铝空气电池系统有物理连接，而是通过其将废铝进行加工后，送入铝空气电池系统中作为铝空气电池的阳极使用；铝空气电池系统及燃料电池系统直接或通过氢气储存系统连接，铝空气电池系统中产生的氢气经过氢气存储系统加压后存储在其中，待燃料电池系统工作时，再从氢气存储系统中释放氢气进入燃料电池系统中参与反应；铝空气电池系统与燃料电池系统同时与能量储存系统或用电设备连接，并将产生的电能储存或者输出；反应介质供给回收系统与铝空气电池系统连接，向铝空气电池系统供给新鲜碱性电解液并回收反应后电解液，同时输出回收后得到的含铝产物，以便进行进一步再生。
参见图1-图4，一种废铝回收系统的废铝回收方法，包括如下步骤：
步骤一：将废铝统一收集，在不进行分类及添加任何物质的情况下，对废铝进行加工处理；
步骤二：将加工后的废铝作为铝空气电池系统的电极，铝空气电池系统产生的氢气直接导入氢气发电装置发电，铝空气电池系统以及氢气发电装置产生的电能直接用于用电装置或进入能量储存系统；
铝空气电池系统工作过程中，控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制碱性电解液的添加量或回收量，将铝空气电池系统中高价阳离子浓度、氢氧根离子浓度控制在铝空气电池系统的正常工作范围内，并将铝空气电池系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
参见图4，一种废铝回收系统，包括：
碱性制氢系统，其反应原料直接采用废铝制作；
氢气发电装置，其氢气入口与所述碱性制氢系统的氢气出口连通；
氢气检测装置，设置于氢气发电装置和碱性制氢系统之间，用于对碱性制氢系统的氢气产生速率进行测量；
反应介质供给回收系统，用于向碱性制氢系统中添加反应介质并对反应后的反应介质进行回收；
离子检测装置，用于对碱性制氢系统的氢氧根离子浓度进行测量；
控制系统，与离子检测装置、氢气检测装置和反应介质供给回收系统电性连接；
所述控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制反应介质的添加量或回收量，将碱性制氢系统中氢氧根离子浓度控制在制氢系统的正常工作范围内，并将制氢系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
参见图4，一种废铝回收方法，采用上述废铝回收系统，包括如下步骤：
步骤一：将废铝统一收集，在不进行分类及添加任何物质的情况下，对废铝进行加工处理；
步骤二：将加工后的废铝作为反应原料投入制碱性制氢系统中制氢，制备得到的氢气直接导入氢气发电装置发电，氢气发电装置产生的电能直接用于用电装置或进入能量储存系统；
碱性制氢系统工作过程中，控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制反应介质的添加量或回收量，将碱性制氢系统中氢氧根离子浓度控制在制氢系统的正常工作范围内，并将制氢系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
一种废铝回收系统，包括：
酸性制氢系统，其反应原料直接采用废铝制作；
氢气发电装置，其氢气入口与所述酸性制氢系统的氢气出口连通；
氢气检测装置，设置于氢气发电装置和酸性制氢系统之间，用于对酸性制氢系统的氢气产生速率进行测量；
反应介质供给回收系统，用于向酸性制氢系统中添加反应介质并对反应后的反应介质进行回收；
离子检测装置，用于对酸性制氢系统的氢离子浓度进行测量；
控制系统，与离子检测装置、氢气检测装置和反应介质供给回收系统电性连接；
所述控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制反应介质的添加量或回收量，将酸性制氢系统中氢离子浓度控制在制氢系统的正常工作范围内，并将制氢系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
一种废铝回收方法，包括如下步骤：
步骤一：将废铝统一收集，在不进行分类及添加任何物质的情况下，对废铝进行加工处理；
步骤二：将加工后的废铝作为反应原料投入酸性制氢系统中制氢，制备得到的氢气直接导入氢气发电装置发电，氢气发电装置产生的电能直接用于用电装置或进入能量储存系统；
酸性制氢系统工作过程中，控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制反应介质的添加量或回收量，将酸性制氢系统中氢离子浓度控制在制氢系统的正常工作范围内，并将制氢系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内。
通过氢气测量装置检测铝空气电池系统或制氢系统中氢气产生速率，指导控制系统控制反应介质供给回收系统，降低反应介质供给量和/或提高反应介质回收量，平衡氢气产生量；或通过离子检测装置检测铝空气电池系统或制氢系统中反应介质中各种离子浓度，指导控制系统将会控制反应介质供给回收系统，提升反应介质供给量和/或降低反应介质回收量，保证反应介质中杂质元素浓度处于正常工作范围；随后将反应介质供给回收系统的反应介质进入收集处理装置进行过滤及浓缩处理。本申请中涉及的氢气测量装置、离子检测装置、制氢系统以及反应介质供给回收系统均采用现有结构，在此不再赘述。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
参见图5-图7，一种废铝回收方法，包括如下步骤：
(1)将回收的废铝放入马弗炉中，在5℃/min下升温至1200℃并保温1h，随后热压成0.5mm的片状铝板。
(2)将得到的片状铝电极放入以4mol/L氢氧化钠水溶液为碱性电解液，碳纤维和介孔碳的混合材料为集流体的铝空气电池系统，利用反应介质供给回收系统将氢氧根浓度控制在6mol/L左右，高价阳离子浓度控制在0.75mol/L以下，放电1h，制氢速率维持在250mL/(g·min)。
(3)将产生的氢气压缩收集，通入燃料电池系统进行放电。
(4)将包含放电产物的氢氧化钠水溶液进行过滤、浓缩。
(5)将处理后的碱性电解液送至氧化铝厂生产Al2O3。
对比例1
相比于实施例1，所用氢氧化钠水溶液更换为8mol/L，制氢速率达到425mL/(g·min)，产氢过快，反应介质中杂质含量升高迅速，反应介质难以及时更新，空气电极失活，系统工作异常。
对比例2
相比于实施例1，利用反应介质供给回收系统将氢氧根浓度控制在9mol/L以上，制氢速率达到440mL/(g·min)，产氢过快，反应介质中杂质含量升高迅速，反应介质难以及时更新，空气电极失活，系统工作异常。
对比例3
相比于实施例1，金属阳离子浓度控制在2mol/L以上，反应介质变得粘稠，电化学反应缓慢，空气电极失活，系统工作异常。
实施例2
(1)将回收的废铝破碎至粒度小于150目。
(2)将得到的铝屑放入以4mol/L氢氧化钠水溶液为碱性电解液，石墨烯材料为集流体的铝空气电池系统，利用反应介质供给回收系统将氢氧根浓度控制在5mol/L左右，高价阳离子浓度控制在0.6mol/L以下，放电1h，制氢速率维持在290mL/(g·min)。
(3)将产生的氢气压缩收集，通入燃料电池系统进行放电。
(4)将包含放电产物的氢氧化钠水溶液进行过滤、浓缩。
(5)将处理后的碱性电解液送至氧化铝厂生产Al2O3。
对比例4
相比于实施例2，所用氢氧化钠水溶液更换为1mol/L，制氢速率仅为55mL/(g·min)，产氢缓慢，放电效率低，系统工作异常。
对比例5
相比于实施例2，利用反应介质供给回收系统将氢氧根浓度控制在1mol/L，制氢速率仅为57mL/(g·min)，产氢缓慢，放电效率低，系统工作异常。
对比例6
相比于实施例2，金属阳离子浓度控制在1.5mol/L以上，反应介质粘稠，铝空气电池放电效率低下，系统工作异常。
实施例3
(1)将回收的废铝破碎至粒度小于150目。
(2)将得到的铝屑放入以4mol/L氢氧化钠水溶液为碱性反应介质的氢气制备系统，利用反应介质供给回收系统将氢氧根浓度控制在6.5mol/L，生产氢气，制氢速率维持在260mL/(g·min)。
(3)将产生的氢气压缩收集，通入燃料电池系统进行放电。
(4)将包含制氢产物的氢氧化钠水溶液进行过滤、浓缩。
(5)将处理后的碱性电解液送至氧化铝厂生产Al2O3。
对比例7
相比于实施例3，所用氢氧化钠水溶液更换为8mol/L，制氢速率达到435mL/(g·min)，产氢过快，反应介质中杂质含量升高迅速，反应介质难以及时更新，系统工作异常。
对比例8
相比于实施例3，利用反应介质供给回收系统将氢氧根浓度控制在9.5mol/L以上，制氢速率达到510mL/(g·min)，产氢过快，反应介质中杂质含量升高迅速，反应介质难以及时更新，系统工作异常。
实施例4
(1)将回收的废铝放入马弗炉中，在5℃/min下升温至1200℃并保温1h，随后热压成0.5mm的片状铝板。
(2)将得到的铝屑放入以1mol/L硫酸溶液为酸性反应介质的氢气制备系统，利用反应介质供给回收系统将氢离子浓度控制在0.75mol/L，生产氢气，制氢速率维持在300mL/(g·min)。
(3)将产生的氢气压缩收集，通入燃料电池系统进行放电。
(4)将包含制氢产物的氢氧化钠水溶液进行过滤、浓缩。
(5)将处理后的酸性电解液用作含铝化工产品的原料。
对比例9
相比于实施例4，所用硫酸溶液更换为0.2mol/L，制氢速率仅为85mL/(g·min)，产氢过慢，系统工作异常。
对比例10
相比于实施例3，利用反应介质供给回收系统将氢离子浓度控制在0.15mol/L以下，制氢速率仅为78mL/(g·min)，产氢过慢，系统工作异常。
实施例5
(1)将回收的废铝放入马弗炉中，在5℃/min下升温至1200℃并保温1h，随后热压成0.5mm的片状铝板。
(2)将得到的铝屑放入以1.25mol/L硫酸溶液为酸性反应介质的氢气制备系统，利用反应介质供给回收系统将氢离子浓度控制在2mol/L，生产氢气，制氢速率维持在310mL/(g·min)。
(3)将产生的氢气压缩收集，通入燃料电池系统进行放电。
(4)将包含制氢产物的氢氧化钠水溶液进行过滤、浓缩。
(5)将处理后的酸性电解液用作含铝化工产品的原料。
对比例11
相比于实施例5，所用硫酸溶液更换为3mol/L，最大制氢速率达到525mL/(g·min)，产氢过快，系统工作异常。
对比例12
相比于实施例5，利用反应介质供给回收系统将氢离子浓度控制在4mol/L以上，制氢速率达到540mL/(g·min)，产氢过快，系统工作异常。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种废铝回收方法，包括如下步骤：
步骤一：将废铝统一收集，在不进行分类及添加任何物质的情况下，对废铝进行加工处理；
步骤二：将加工后的废铝作为铝空气电池系统的电极，铝空气电池系统产生的氢气直接导入氢气发电装置发电，铝空气电池系统以及氢气发电装置产生的电能直接用于用电装置或进入能量储存系统；
铝空气电池系统工作过程中，控制系统根据离子检测装置、氢气检测装置的检测结果，发生指令至反应介质供给回收系统，反应介质供给回收系统根据接受到的指令控制碱性电解液的添加量或回收量，将铝空气电池系统中高价阳离子浓度、氢氧根离子浓度控制在铝空气电池系统的正常工作范围内，并将铝空气电池系统的氢气产生速率控制在氢气发电装置的承载能力范围内；
将废铝通过熔铸炉重融后加工成板片状，所述铝空气电池系统中，碱性电解液选择2~6mol/L水系碱性溶液，高价阳离子浓度控制在≤1mol/L，氢氧根离子浓度控制在1.25mol/L-7.5mol/L，制氢速率控制在90mL/(g•min)-350mL/(g•min)。
2.根据权利要求1所述的废铝回收方法，其特征在于，所述氢气发电装置的氢气入口与所述铝空气电池系统的氢气出口连通，所述氢气检测装置设置于氢气发电装置和铝空气电池系统之间，所述控制系统与离子检测装置、氢气检测装置和反应介质供给回收系统电性连接。
3.根据权利要求2所述的废铝回收方法，其特征在于：对废铝进行加工处理的具体方式为：将废铝机械破碎成薄片状、颗粒状或碎屑状。
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