CN110444800A - 蓄电池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓄电池装置，涉及新能源技术领域，用于解决现有技术中存在的效率不高及环保安全的技术问题。本发明的蓄电池装置，其包括电化学反应器及蓄电池，采用碘来作为蓄电池装置的原料，在电化学反应器中的氧化室中发生氧化反应，碘酸被氧化以生成高碘酸，在其还原室中则发生还原反应，单质碘被还原以生成氢碘酸，而蓄电池是放电的过程，是上述反应的逆反应，整个过程通过电位值能够控制反应的起点和终点。该装置根据需要可以制作大型及超大型蓄电装置，可以用来电力调峰使用，把使用不了的电储存起来，以满足高峰用电；单质碘是一种高价值原料，电池报废后可回收利用，既无经济价值损失，也无危废产生，利于社会环保。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别地涉及一种蓄电池装置。
背景技术
蓄电池被广泛应用于工业及生活中，电池有镍氢电池、锂离子电池、全固态锂离子电池、燃料电池及锂空气电池等。现有各类电池技术有其优缺点，但对于大型及超大型蓄电装置，受其技术制约，以及受环境温度影响较大，效率不高，尤其电池的报废处置是一大社会环境问题。
发明内容
本发明提供一种蓄电池装置，用于解决现有技术中存在的效率不高及环保安全性的技术问题。
根据本发明的第一个方面，本发明的蓄电池装置，其包括电化学反应器和蓄电池；
所述电化学反应器包括氧化室以及还原室，所述还原室与用于承载氢碘酸的第一循环箱相连，所述氧化室与用于承载高碘酸的第二循环箱相连；
当向所述电化学反应器中通电时，所述氧化室中发生氧化反应使碘酸被氧化成高碘酸；所述还原室中发生还原反应使单质碘被还原成氢碘酸；
所述蓄电池包括高碘酸室以及氢碘酸室，所述氢碘酸室与用于所述第一循环箱相连，所述高碘酸室与所述第二循环箱相连；所述高碘酸室以及氢碘酸室之间设置有离子交换膜；
当所述蓄电池与负载连通放电时，所述氢碘酸室中碘离子失去电子后生成单质碘，同时产生氢离子，氢离子透过离子交换膜进入所述高碘酸室；所述高碘酸室中高碘酸根离子得到电子以生成碘酸根离子，同时产生氢氧根离子，其与进入所述高碘酸室的氢离子结合成水分子。
在一个实施方式中，所述氧化室由反应器阳膜和阳极板所限定，所述还原室由所述反应器阳膜和阴极板所限定；
其中，所述阳极板和所述阴极板分别设置在所述反应器阳膜的两侧。
在一个实施方式中，所述阴极板为抑氢电极板。
在一个实施方式中，所述电化学反应器分别设置有反应器输入口和反应器输出口，所述反应器输入口包括与所述第二循环箱的输出端相连的氧化室输入口以及与所述第一循环箱的输出端相连的还原室输入口；所述反应器输出口包括所述第二循环箱的输入端相连的氧化室输出口以及与所述第一循环箱的输入端相连的还原室输出口。
在一个实施方式中，所述第一循环箱的第一输出端通过第一循环泵与所述还原室输入口相连，所述第一循环箱的第一输入口与所述还原室输出口相连。
在一个实施方式中，所述第二循环箱的第一输出口通过第二循环泵与所述氧化室输入口相连，所述第二循环箱的第一输入口与所述氧化室输出口相连。
在一个实施方式中，所述高碘酸室由正极板和蓄电池阳膜所限定，所述氢碘酸室由负极板和所述蓄电池阳膜所限定；
其中，所述正极板和所述负极板分别设置在所述蓄电池阳膜的两侧。
在一个实施方式中，所述蓄电池设置有蓄电池输入口和蓄电池输出口，所述蓄电池输入口包括与所述第二循环箱的输出端相连的高碘酸室输入口以及与所述第一循环箱的输出端相连的氢碘酸室输入口，所述蓄电池输出口包括与所述第二循环箱的输入端相连的高碘酸室输出口以及与所述第一循环箱的输入端相连的氢碘酸室输出口。
在一个实施方式中，所述第一循环箱的第二输出口通过第三循环泵与所述氢碘酸室输入口相连，所述第一循环箱的第二输入口与所述氢碘酸室输出口相连。
在一个实施方式中，所述第二循环箱的第二输出口通过第四循环泵与所述氧化室输入口相连，所述第二循环箱的第二输入口与所述高碘酸室输出口相连。
现有技术相比，本发明的优点在于：采用碘来作为蓄电池装置的原料，在电化学反应器中的氧化室中发生氧化反应，碘酸被氧化以生成高碘酸，在其还原室中则发生还原反应，碘被还原以生以生成氢碘酸，而蓄电池是放电的过程，是上述反应的逆反应；整个过程通过电位值控制充电的起点和终点。该装置根据需要可以制作大型及超大型蓄电装置，可以用来电力调峰使用，把使用不了的电储存起来，以满足高峰用电；该蓄电装置不存在受环境温度影响问题，单质碘是一种高价值原料，电池报废后可回收利用，既无经济价值损失，也无危废产生，利于社会环保，同时电池不会放生爆炸。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的实施例中的蓄电池装置的结构示意图；
图2是图1所示的电化学反应器的结构示意图；
图3是本发明的实施例中蓄电池的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
附图标记：
1-第一循环箱；2-电化学反应器；3-蓄电池；4-第二循环箱；5-第一循环泵；
6-第二循环泵；7-第三循环泵；8-第四循环泵；9-负载；10-电源；
21-反应器阳膜；22-阳极板；23-阴极板；
211-氧化室；212-还原室；
31-蓄电池阳膜；33-正极板；32-负极板；
311-高碘酸室；313-氢碘酸室。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种蓄电池装置，其包括电化学反应器2和蓄电池3。电化学反应器2包括氧化室211以及还原室212，还原室212与用于承载氢碘酸的第一循环箱1相连，氧化室211与用于承载高碘酸的第二循环箱4相连。
当电源10向电化学反应器2中通电时，氧化室211中发生氧化反应，碘酸根离子失去电子以生成高碘酸根离子；还原室212中碘得到电子发生还原反应以生成氢碘酸。
进一步地，在反应过程通过电位值控制反应终点，即分别测量氢第一循环箱1和第二循环箱4中的电位值，来控制充电终点及充电起点。
蓄电池3中承载有电解质(或电解液)，本发明的电解质(或电解液)的浓度高，因此蓄电池3具有能量密度高、体积相对小的特点。
其中，电解质为高碘酸和氢碘酸。具体地，蓄电池3包括高碘酸室311以及氢碘酸室312，氢碘酸室312与用于第一循环箱1相连，高碘酸室311与第二循环箱4相连。高碘酸室311以及氢碘酸室312之间设置有离子交换膜，具体地，离子交换膜为蓄电池阳膜31。当蓄电池3与负载9连通放电时，电子由负极通过外部负载连线向正极移动，氢碘酸室312中碘离子失去电子后生成单质碘，同时产生氢离子，氢离子通过蓄电池阳膜31进入高碘酸室311；高碘酸室311中高碘酸根离子得到电子以生成碘酸根离子，同时产生氢氧根离子，其与进入高碘酸室311的氢离子结合成水分子。
在一个实施例中，如图2所示，氧化室211由反应器阳膜21和阳极板22所限定，还原室212由反应器阳膜21和阴极板23所限定；其中，阳极板22和阴极板23分别设置在反应器阳膜21的两侧。
进一步地，阴极板23为抑氢电极板，抑氢电极板能够抑制氢气的析出。
具体地，电化学反应器2进行电化学反应以获得氢碘酸、碘酸的过程如下：
当电化学反应器2与直流电源10相连时，电化学反应器2中发生氧化还原反应，其还原室212内的碘得到电子发生还原反应，由于阴极板23采用抑氢电极板，因而碘首先被还原成碘离子。而氧化室211中碘酸根离子失去电子以生成高碘酸根离子，同时产生相应氢离子，氢离子在电场作用下透过反应器阳膜21与还原室212内的碘离子结合成氢碘酸。
氧化室211内的反应式为：IO3 --2e+H2O＝IO4 -+2H+；
还原室212的反应式为：I2+2e+2H+＝2HI。
在一个实施例中，电化学反应器2分别设置有反应器输入口和反应器输出口，反应器输入口包括与第二循环箱4的输出端相连的氧化室输入口以及与第一循环箱1的输出端相连的还原室输入口；反应器输出口包括第二循环箱4的输入端相连的氧化室输出口以及与第一循环箱1的输入端相连的还原室输出口。如图2中左侧箭头所示分别为液体流入和流出氧化室211的方向，右侧箭头所示分别为液体流入和流出还原室212的方向流出方向。
具体地，第一循环箱1的第一输出端通过第一循环泵5与还原室输入口相连，第一循环箱1的第一输入口与还原室输出口相连。第二循环箱4的第一输出口通过第二循环泵6与氧化室输入口相连，第二循环箱7的第一输入口与氧化室输出口相连。
在一个实施例中，如图3所示，高碘酸室311由正极板33和蓄电池阳膜31所限定，氢碘酸室312由负极板32和蓄电池阳膜31所限定；其中，正极板33和负极板32分别设置在蓄电池阳膜31的两侧。
具体地，蓄电池3进行放电的过程如下：
电子由负极通过外部负载向正极移动，氢碘酸室312中碘离子失去电子后生成单质碘，同时产生氢离子，氢离子通过蓄电池阳膜31进入高碘酸室311；高碘酸室311中碘离子得到电子生成单质碘，同时产生氢氧根离子，与从蓄电池阳膜31透过来的氢离子结合成水分子。
碘酸室311内的反应式为：IO4 -+2H++2e＝IO3 -+H2O；
氢碘酸室312的反应式为：2HI-2e＝I2+2H+。
此外，蓄电池3设置有蓄电池输入口和蓄电池输出口，蓄电池输入口包括与第二循环箱4的输出端相连的高碘酸室输入口以及与第一循环箱1的输出端相连的氢碘酸室输入口，蓄电池输出口包括与第二循环箱4的输入端相连的高碘酸室输出口以及与第一循环箱1的输入端相连的氢碘酸室输出口。如图3中左侧箭头所示分别为液体流入和流出氢碘酸室312的方向，右侧箭头所示分别为液体流入和流出高碘酸室311的方向流出方向。
进一步地，第一循环箱1的第二输出口通过第三循环泵7与氢碘酸室输入口相连，第一循环箱1的第二输入口与氢碘酸室输出口相连。第二循环箱4的第二输出口通过第四循环泵8与氧化室输入口相连，第二循环箱4的第二输入口与高碘酸室输出口相连。
上述第一循环泵5、第二循环泵6、第三循环泵7和第一循环泵8均用于增强液体在相连的两个部件之间流动性。
此外，本发明的蓄电池装置可以由多组，多组蓄电池装置可以串联进行使用，以获得所需的电流。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种蓄电池装置，其特征在于，包括电化学反应器(2)和蓄电池(3)；
所述电化学反应器(2)包括氧化室(211)以及还原室(212)，所述还原室(212)与用于承载氢碘酸的第一循环箱(1)相连，所述氧化室(211)与用于承载高碘酸的第二循环箱(4)相连；
当向所述电化学反应器(2)中通电时，所述氧化室(211)中发生氧化反应使碘酸被氧化成高碘酸；所述还原室(212)中发生还原反应使单质碘被还原成氢碘酸；
所述蓄电池(3)包括高碘酸室(311)以及氢碘酸室(312)，所述氢碘酸室(312)与用于所述第一循环箱(1)相连，所述高碘酸室(311)与所述第二循环箱(4)相连；所述高碘酸室(311)以及氢碘酸室(312)之间设置有离子交换膜；
当所述蓄电池(3)与负载(9)连通放电时，所述氢碘酸室(312)中碘离子失去电子后生成单质碘，同时产生氢离子，氢离子透过离子交换膜进入所述高碘酸室(311)；所述高碘酸室(311)中高碘酸根离子得到电子以生成碘酸根离子，同时产生氢氧根离子，其与进入所述高碘酸室(311)的氢离子结合成水分子。
2.根据权利要求1所述的蓄电池装置，其特征在于，所述氧化室(211)由反应器阳膜(21)和阳极板(22)所限定，所述还原室(212)由所述反应器阳膜(21)和阴极板(23)所限定；
其中，所述阳极板(22)和所述阴极板(23)分别设置在所述反应器阳膜(21)的两侧。
3.根据权利要求2所述的蓄电池装置，其特征在于，所述阴极板(23)为抑氢电极板。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的蓄电池装置，其特征在于，所述电化学反应器(2)分别设置有反应器输入口和反应器输出口，所述反应器输入口包括与所述第二循环箱(4)的输出端相连的氧化室输入口以及与所述第一循环箱(1)的输出端相连的还原室输入口；所述反应器输出口包括所述第二循环箱(4)的输入端相连的氧化室输出口以及与所述第一循环箱(1)的输入端相连的还原室输出口。
5.根据权利要求4所述的蓄电池装置，其特征在于，所述第一循环箱(1)的第一输出端通过第一循环泵(5)与所述还原室输入口相连，所述第一循环箱(1)的第一输入口与所述还原室输出口相连。
6.根据权利要求5所述的蓄电池装置，其特征在于，所述第二循环箱(4)的第一输出口通过第二循环泵(6)与所述氧化室输入口相连，所述第二循环箱(7)的第一输入口与所述氧化室输出口相连。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的蓄电池装置，其特征在于，所述高碘酸室(311)由正极板(33)和蓄电池阳膜(31)所限定，所述氢碘酸室(312)由负极板(32)和所述蓄电池阳膜(31)所限定；
其中，所述正极板(33)和所述负极板(32)分别设置在所述蓄电池阳膜(31)的两侧。
8.根据权利要求7所述的蓄电池装置，其特征在于，所述蓄电池(3)设置有蓄电池输入口和蓄电池输出口，所述蓄电池输入口包括与所述第二循环箱(4)的输出端相连的高碘酸室输入口以及与所述第一循环箱(1)的输出端相连的氢碘酸室输入口，所述蓄电池输出口包括与所述第二循环箱(4)的输入端相连的高碘酸室输出口以及与所述第一循环箱(1)的输入端相连的氢碘酸室输出口。
9.根据权利要求8所述的蓄电池装置，其特征在于，所述第一循环箱(1)的第二输出口通过第三循环泵(7)与所述氢碘酸室输入口相连，所述第一循环箱(1)的第二输入口与所述氢碘酸室输出口相连。
10.根据权利要求8所述的蓄电池装置，其特征在于，所述第二循环箱(4)的第二输出口通过第四循环泵(8)与所述氧化室输入口相连，所述第二循环箱(4)的第二输入口与所述高碘酸室输出口相连。
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