CN110048195A - 自配液式的金属空气电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自配液式的金属空气电池系统，其包括电池堆、配液箱、储料仓和进液装置。配液箱为电池堆提供一用于配置和供给电池堆反应所用电解液的容器；储料仓用于储存配置电解液的电解质，储料仓通过一送料控制装置与配液仓连通，送料控制装置用于控制储料仓向配液箱输送电解质；进液装置与配液箱连接，进液装置用于可控地向配液箱输送配置电解液用水；通过具有上述结构的金属空气电池系统，可在电池堆反应系统内自动配置电解液，使得电解液的配置容器和供给容器合二为一，减免了电解液从配置容器向供给容器运输的的中间环节，避免了电解液在运输过程中的安全事故，而且还提高金属空气电池反应系统的自动化程度。

Description

自配液式的金属空气电池系统
技术领域
本发明涉及金属空气电池反应系统技术领域，尤其涉及一种自配液式的金属空气电池系统。
背景技术
金属-空气电池是以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、汞、铁等作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质。金属-空气电池电解质溶液一般采用碱性电解质水溶液。金属-空气电池是一种低噪声、机械充电、反应产物对环境无污染、并可回收利用的新能源电池，具有高能量密度、高功率密度、可大电流超长时间持续供电等优点，同时，电池反应生成物可回收利用，电池储存寿命长，是一种理想的清洁能源电池，其在偏远地区、后备电源、深海电池的应用，将有效解决目前部分供电系统噪声大、电池成本高、运输不便、技术不完善，充电基础配套设施不完善等问题。
然而，目前公知的金属空气电池反应堆系统构成主要是：堆叠结构的反应单体、电解液箱、启动泵及管路等其他辅助系统，这类反应堆功能单一，自动化程度低、系统外电解液配液繁琐，运输不便且电解液一般为强碱性液体，具有一定安全稳患。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题不足而提供一种集自动配液和发电反应系统一体的自配液式的金属空气电池系统。
为了实现上述目的，本发明公开了一种自配液式的金属空气电池系统，其包括电池堆、配液箱、储料仓和进液装置。配液箱为所述电池堆提供一用于配置和供给所述电池堆反应所用电解液的容器；储料仓用于储存配置所述电解液的电解质，所述储料仓通过一送料控制装置与所述配液仓连通，所述送料控制装置用于控制所述储料仓向所述配液箱输送所述电解质；进液装置与所述配液箱连接，所述进液装置用于可控地向所述配液箱输送配置所述电解液用水。
与现有技术相比，本发明自配液式的金属空气电池系统内设置有配液箱，电池堆反应所用电解液在电池堆和配液箱中循环流动，而且还设置有与配液箱连接的储料仓和进液装置，储料仓内放置有配置电解液的电解质，电池堆开始工作前，送料控制装置打开储料仓向配液箱内输送电解质，同时，启动进液装置，向配液箱内输送水，电解质与水混合形成电池堆反应所需电解液，电解液配置完成后，可启动电池堆；由此可知，通过具有上述结构的金属空气电池系统，可在电池堆反应系统内自动配置电解液，使得电解液的配置容器和供给容器合二为一，减免了电解液从配置容器向供给容器运输的的中间环节，避免了电解液在运输过程中的安全事故，而且还提高金属空气电池反应系统的自动化程度。
较佳地，所述自配液式的金属空气电池系统还包括设置于所述配液箱内的搅拌装置。
较佳地，所述自配液式的金属空气电池系统还包括与所述配液箱连接的散热装置，所述散热装置用于降低所述配液箱内的电解液的温度。
较佳地，所述散热装置包括一换热器、一散热泵和一循环管路，所述换热器通过所述循环管路与所述配液箱连通，所述散热泵设置于所述循环管路中，通过所述散热泵和所述循环管路，所述配液箱内的电解液在所述所述配液箱和所述换热器之间循环流动。
较佳地，所述配液箱上还设置一用于检测所述电解液温度的温度传感器，通过所述温度传感器，所述散热泵的工作状态自适应于所述配液箱内的所述电解液的温度。
较佳地，所述配液箱内还设置有用于检测所述配液箱内液面高低的液位传感器，所述进液装置根据所述液位传感器的检测值自动停止进液。
较佳地，所述进液装置包括一与净水源连接的进液泵。
较佳地，所述送料控制装置包括一连通所述储料仓和所述配液箱的进料通道，所述配液箱上设置有与所述进料通道连通的进料阀。
较佳地，所述送料控制装置还包括设置在所述储料仓上的送料电机和与所述送料电机传动连接的送料蜗杆，所述送料蜗杆用于将所述储料仓中的电解质输送至所述进料通道。
较佳地，所述自配液式的金属空气电池系统还包括一承重装置，所述承重装置用于检测所述储料仓的实时重量。
附图说明
图1位本发明实施例自配液式的金属空气电池系统的原理结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、结构特征、实现原理及所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1所示，本发明公开了一种自配液式的金属空气电池系统，其包括电池堆1、配液箱2、储料仓3和进液装置。配液箱2为电池堆1提供一用于配置和供给电池堆1反应所用电解液的容器，电池堆1上的进液管10和出液管11均与配液箱2连通，且在进液管10上安装有循环泵M1，电池堆1发电过程中，通过该循环泵M1、进液管10和出液管11，配液箱2中的电解液在配液箱2和电池堆1中循环流动。储料仓3用于储存配置电解液的电解质，储料仓3通过一送料控制装置与配液仓连通，送料控制装置用于控制储料仓3向配液箱2输送电解质。进液装置与配液箱2连接，进液装置用于可控地向配液箱2输送配置电解液用水。上述自配液式的金属空气电池系统的工作原理为：电池堆1开始工作前，通过送料控制装置控制储料仓3向配液箱2中输送电解质，同时启动进液装置向配液箱2中输送水，电解质溶解在水中形成供电池堆1反应所需的电解液，完成电解液的配置工作后，打开循环泵M1，电解液从配液箱2流入电池堆1，电池堆1开始发电工作。由此可知，通过具有上述结构的金属空气电池系统，可在电池堆1反应系统内自动配置电解液，使得电解液的配置容器和供给容器合二为一，减免了电解液从配置容器向供给容器运输的的中间环节，避免了电解液在运输过程中的安全事故，而且还提高金属空气电池反应系统的自动化程度。较佳地，为了便于电解质的快速溶解，配液箱2内还设置一搅拌装置，通过该搅拌装置对配液箱2内的液体的搅拌实现电解液的快速溶解。本实施例中，搅拌装置包括搅拌电机M5和搅拌叶片7。另外，为便于清洗配液箱2，配液箱2的底壁上还可设置一排料阀5.
进一步地，送料控制装置包括一连通储料仓3和配液箱2的进料通道40，配液箱2上设置有与进料通道40连通的进料阀42，另外，还可在储料仓3上设置有与进料通道40连通的送料阀41，通过进料阀42和送料阀41双重阀门的设置，有效提高储料仓3向配液箱2的送料精度和对进料通道40的控制。较佳地，送料控制装置还包括设置在储料仓3上的送料电机M3和与送料电机M3传动连接的送料蜗杆43，送料蜗杆43用于将储料仓3中的电解质输送至进料通道40。通过送料蜗杆43的设置，可有效控制送料速度。
因电解液为碱性溶液，在其配置和经过电池堆1时都会产生热量，如果不能讲电解液中的热量及时散发出去，就会造成电解液的温度持续升高，影响电池堆1的反应，对此，本发明配液式的金属空气电池系统另一较佳实施例中，还包括有与配液箱2连接的散热装置，散热装置用于降低配液箱2内的电解液的温度。具体地，散热装置包括一换热器60、一散热泵M2和一循环管路61，换热器60通过循环管路61与配液箱2连通，散热泵M2设置于循环管路61中，通过散热泵M2和循环管路61，配液箱2内的电解液在配液箱2和换热器60之间循环流动，电解液在经过换热器60时将热量散发到空气中，然后电解液再通过循环管路61回流到配液箱2中。另外，配液箱2上还可设置一用于检测电解液温度的温度传感器T，通过温度传感器T，散热泵M2的工作状态自适应于配液箱2内的电解液的温度。当温度传感器T检测到电解液的温度超过预设温度时，散热泵M2启动，当温度传感器T检测到电解液的温度低于预设温度时，散热泵M2停止。
为精确控制电解液的浓度，配液箱2内还设置有用于检测配液箱2内液面高低的液位传感器L，进液装置根据液位传感器L的检测值自动停止进液。该进液装置可为设置在配液箱2上的进液阀，通过无压注水方式从该进液阀向配液箱2内注水，另外，也可采用自压注水方式，即采用与净水源连接的进液泵M4向配液箱2中注水。进一步地，上述储料仓3还可安装在一称重装置8上，通过该称重装置8检测储料仓3的实时重量，以得出储料仓3送出的电解质的量。
另外，本发明配液式的金属空气电池系统还可设置一控制器9，该控制器9分别与循环泵M1、散热泵M2、进液泵M4、搅拌电机M5、进料阀42、送料阀41、温度传感器T和液位传感器L电性连接。
具有上述结构的自配液式的金属空气电池系统的工作过程为：
通过控制器9打开电源和进液泵M4，向配液箱2内注水，然后通过控制器9打开进料阀42、送料阀41、送料电机M3，送料电机M3带动送料蜗杆43螺旋转动，将储料仓3内的电解质送入进料通道40，电解质通过进料通道40进入配液箱2，同时打开搅拌电机M5，搅拌叶片7开始转动，加速电解质在水中溶解，电解质在配液箱2中与水混合，释放大量热量，使电解液温度急剧上长升，当温度传感器T检测电解液温度达到上限预设值时，启动散热泵M2，将配液箱2中的的高温电解液输送至换热器60进行散热，并回流至配液箱2，当温度传感器T检测到电解液温度达到下限预设温度时，散热泵M2停止工作。当控制器9通过液位传感器L检测到配液箱2内的液面达到预设值时，停止进水。在上述储料仓3向配液箱2送料过程中，控制器9通过称重装置8实时监控储料仓3的重量，当储料仓3减重到预设值时，送料电机M3停止工作，送料阀41、进料阀42关闭，配液完成。
然后，控制器9启动循环泵M1，将配液箱2中的电解液泵入电池堆1，并回流至配液箱2。电解液经过电池堆1后，电池堆1发电，对外输出做功，电池堆1发电产生大量热，经电解液循环带入配液箱2，使配液箱2温度升高，当配液箱2内的电解液温度达到上限预设值时，散热装置工作，当配液箱2内的电解液温度低于下限预设值时，散热装置停止工作。
当电池堆1停止工作时，循环泵M1停止工作，电池堆1内部的电解液经由进液管10和出液管11回流至电解液箱。
综上，本发明公开的自配液式的金属空气电池系统自带有自动配液装置和散热装置，从而实现了电池堆1反应的系统内配液的目的，而且还可有效控制电解液的温度，使得电池堆1工作过程中安全稳定输出。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，包括：
电池堆；
配液箱，其为所述电池堆提供一用于配置和供给所述电池堆反应所用电解液的容器；
储料仓，其用于储存配置所述电解液的电解质，所述储料仓通过一送料控制装置与所述配液仓连通，所述送料控制装置用于控制所述储料仓向所述配液箱输送所述电解质；
进液装置，其与所述配液箱连接，所述进液装置用于可控地向所述配液箱输送配置所述电解液用水。
2.根据权利要求1所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，还包括设置于所述配液箱内的搅拌装置。
3.根据权利要求1所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，还包括与所述配液箱连接的散热装置，所述散热装置用于降低所述配液箱内的电解液的温度。
4.根据权利要求3所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，所述散热装置包括一换热器、一散热泵和一循环管路，所述换热器通过所述循环管路与所述配液箱连通，所述散热泵设置于所述循环管路中，通过所述散热泵和所述循环管路，所述配液箱内的电解液在所述所述配液箱和所述换热器之间循环流动。
5.根据权利要求4所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，所述配液箱上还设置一用于检测所述电解液温度的温度传感器，通过所述温度传感器，所述散热泵的工作状态自适应于所述配液箱内的所述电解液的温度。
6.根据权利要求1所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，所述配液箱内还设置有用于检测所述配液箱内液面高低的液位传感器，所述进液装置根据所述液位传感器的检测值自动停止进液。
7.根据权利要求1所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，所述进液装置包括一与净水源连接的进液泵。
8.根据权利要求1所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，所述送料控制装置包括一连通所述储料仓和所述配液箱的进料通道，所述配液箱上设置有与所述进料通道连通的进料阀。
9.根据权利要求8所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，所述送料控制装置还包括设置在所述储料仓上的送料电机和与所述送料电机传动连接的送料蜗杆，所述送料蜗杆用于将所述储料仓中的电解质输送至所述进料通道。
10.根据权利要求1所述的自配液式的金属空气电池系统，其特征在于，还包括一承重装置，所述承重装置用于检测所述储料仓的实时重量。
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