CN114361658A - 一种可变距金属空气燃料电池测试单体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变距金属空气燃料电池测试单体，包括电解液槽、阳极组件、盖板和空气极；所述空气极固定在所述电解液槽的内壁面，所述阳极组件包括阳极组件板和金属阳极样品，所述阳极组件安装在所述电解液槽内部，所述阳极组件板的一侧设有阳极卡槽，所述金属阳极样品固定在所述阳极卡槽内部，所述金属阳极样品与所述空气极水平相对，形成电化学反应区，通过调节所述阳极卡槽的位置，控制所述金属阳极与所述空气极之间的极距，所述上盖板通过螺栓固定在所述电解液槽上，所述电解液槽与所述上盖板通过挤压的方式对阳极卡槽进行位置固定。本发明能够实现金属空气电池系统的综合测试分析，综合考虑了电解液流动状态对电池模块的影响。

Description

一种可变距金属空气燃料电池测试单体

技术领域

本发明涉及金属空气电池领域，特别涉及一种可变距金属空气燃料电池测试单体。

背景技术

在整个社会的发展体系中，能源储存技术越来越重要。金属空气电池是一种以金属作为阳极材料，空气中的氧气作为阴极材料的燃料电池，其电解质溶液一般为碱性电解质水溶液或离子溶液。同比离子电池，金属空气电池具有比能量高、价格便宜、性能稳定的特点，因此，很具有研究价值。

在金属空气电池的测试过程中，电解质溶液的厚度及流动状态也会对金属空气电池的放电性能造成影响。但目前的金属空气电池测试装置主要正对的是电极材料对电池的影响，往往忽略了电解液流动状态部分的影响，所使用的测试装置存在极距较厚，流动状态不均匀的现象。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的金属空气电池测试装置忽略电解质溶液对电池性能影响的问题，提供一种金属空气电池测试装置，该装置能够实现金属空气电池系统的综合测试分析，综合考虑了电解液流动状态对电池模块的影响。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种可变距金属空气燃料电池测试单体，包括电解液槽、阳极组件、盖板和空气极；所述空气极固定在所述电解液槽的内壁面，所述阳极组件包括阳极组件板和金属阳极样品，所述阳极组件安装在所述电解液槽内部，所述阳极组件板的一侧设有阳极卡槽，所述金属阳极样品固定在所述阳极卡槽内部，所述金属阳极样品与所述空气极水平相对，形成电化学反应区，通过调节所述阳极卡槽的位置，控制所述金属阳极与所述空气极之间的极距，所述上盖板通过螺栓固定在所述电解液槽上，所述电解液槽与所述上盖板通过挤压的方式对阳极卡槽进行位置固定。

进一步，所述电解液槽的侧壁面上设有贯穿所述电解液槽壁面的空气通道。

进一步，在存在空气通道的所述电解液槽内壁面周围设有环形密封胶槽，所述环形密封胶槽内填充密封胶，所述空气极通过密封胶固定在所述电解液槽的内壁面上。

进一步，在所述空气通道相邻的两个壁面上分别设有进液孔和出液孔，所述进液孔和出液孔的外侧均设有内螺纹。

进一步，所述阳极组件板开设有一个样品卡槽，所述样品卡槽的大小大于所述空气通道，所述金属阳极样品固定在所述样品卡槽内。

进一步，在所述阳极卡槽的两侧分别设置有导流槽，一条所述导流槽的一端与进液口连通，一条所述导流槽的另一端与金属阳极样品连通；另一条所述导流槽的一端与出液口连通，另一条所述导流槽的另一端与电化学反应区连通。

进一步，所述金属阳极样品由AB胶包裹金属阳极，仅暴露出参与电化学反应的一面，阳极极耳安放在所述金属阳极的反应面背面，且接触部位由AB胶进行包裹。

进一步，所述盖板设置有贯穿的通风口，阴极极耳和阳极极耳通过所述通风口连接至外部电化学测试设备。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，提供的可变距金属空气电池测试装置结构简单，容易加工，且在测试过程中实施性强，方便操作。

2.本发明所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，提供的可变距金属空气电池测试装置可通过调节阳极组件的位置，实现金属空气电池中电解液厚度的控制。

3.本发明所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，提供的可变距金属空气电池测试装置的阴极和阳极电化学反应区与最低部有一定距离，可以避免实验过程中反应产物乘积在电化学反应区造成的实验误差。

4.本发明所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，提供的可变距金属空气电池测试装置提供了对称的电解液流动通道，能够避免液流电池在测试过程中因流速不均匀造成的误差。

附图说明

图1为本发明所述的可变距金属空气燃料电池测试单体三维图。

图2为本发明所述的可变距金属空气燃料电池测试单体的爆炸图。

图3为本发明所述的可变距金属空气电池测试装置装配图。

图4为图2中电解液槽1的剖视图；

图5为图2中阳极组件板21的结构体；

图中：

1-电解液槽；11-空气通道；12-环形密封胶槽；13-进液口；14-出液口；2-阳极组件；21-阳极样板；211-样品卡槽；212-导流槽；22-金属阳极样品；3-盖板；31-通风口；4-空气极。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2和图3所示，本发明所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，包括电解液槽1、阳极组件2、盖板3、空气极4。阳极组件2和空气极4都安装在电解液槽1内部，盖板3通过螺栓固定在电解液槽1，对阳极组件进行位置固定，并实现测试装置的密封。在本申请实施例中，所述电解液槽1是一个矩形的凹槽，电解液槽1的壁面可为10mm，可以理解的，电解液槽1的厚度可以但不限于10mm。在电解液槽1一侧的壁面开设有一个贯穿的空气通道11，为空气极4输送在测试过程中所需要的氧气，空气通道11的面积即为空气极4反应区域的面积，可以理解的，空气通道的形状可以但不限于为矩形。所述盖板3设置有贯穿的通风口31，阴极极耳和阳极极耳通过所述通风口31连接至外部电化学测试设备。

在空气通道11周围设有环形密封胶槽12，环形密封胶槽12内用于填充密封胶。空气极4覆盖在电解液槽1内壁面、空气通道11以及环形密封胶槽12上，并通过密封胶实现侧壁面的密封，防止电解液从空气通道4泄露。如图4所示，在空气通道11相邻的两个壁面上设有进液口13、出液口14，进液孔13和出液孔14的外侧均设有内螺纹，用于安装宝塔接头，从而使整个测试装置能够外接电解液泵。其中进液孔13的中心线高度与电化学反应区一致，尽可能的减小电化学反应区的电解液最大流速与最小流速之间的差；出液孔14的水平高度略高于电化学反应区，保证电解液能够完全浸没电化学反应区。通过进液口13、出液口14，可以是测试设备可以与外部电解液储存装置相连接，通过电解液泵实现测试装置内电解液的循环流动，为液流电池的测试提供基础，其流动速度可根据实验需要由外部电解液泵调节。对于不需要考虑电解液流动的金属空气电池，可以将外部蠕动泵的速度调为0，或者将进液口13、出液口14密封。

图5所示，在本申请实施例中，所述阳极样板21朝向空气极的一侧设有样品卡槽211，其位置与空气极反应区一致，处理好的阳极样品22可固定安装在卡槽211内。在样品卡槽211的两侧开设有引流槽212，一条所述导流槽212的一端与进液口13连通，一条所述导流槽212的另一端与金属阳极样品22连通；另一条所述导流槽212的一端与出液口14连通，另一条所述导流槽212的另一端与电化学反应区连通。值得注意的使，由于进液口13、出液口14的位置高度不一致，使得两侧的引流槽212形状也不一致。引流槽的设计能够引导电解液进入和离开电化学反应区，保证电化学反应区电解液的流动状态相近。电解液的流动状态不同，影响金属空气电池金属阳极表面的反应产物剥离速度、电解液离子的补充速度；甚至会影响电化学反应区域的温度变化，从而造成阴极、阳极表面反应速度的变化，以及电解液中离子电迁移速率。

在利用本发明所述的金属空气电池测试单体对金属空气电池进行测试时，需用AB胶密封将金属阳极和阳极极耳进行密封，仅暴露需要参与测试的反应面。阳极极耳放置于金属阳极反应面的背面，与金属阳极充分接触。值得注意的是，需尽量保证金属阳极与阳极极耳之间的密封，避免在实验过程中，电解液渗透到金属阳极与阳极极耳之间，造成其接触电阻增大，从而影响实验准确性。

在制作完成后，可将金属阳极样品安装在阳极样板的样品卡槽内，进行固定，形成阳极组件。并将阳极组件安装在电解液槽1内部，通过调节阳极组件的位置控制金属阳极与空气极之间的距离，从而控制电解液的厚度，可以但不限于将电解液厚度控制在0.5mm-10mm范围内。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可变距金属空气燃料电池测试单体，其特征在于，包括电解液槽(1)、阳极组件(2)、盖板(3)和空气极(4)；所述空气极(4)固定在所述电解液槽(1)的内壁面，所述阳极组件(2)包括阳极组件板(21)和金属阳极样品(22)，所述阳极组件(2)安装在所述电解液槽(1)内部，所述阳极组件板(21)的一侧设有阳极卡槽(211)，所述金属阳极样品(22)固定在所述阳极卡槽(211)内部，所述金属阳极样品(22)与所述空气极(4)水平相对，形成电化学反应区，通过调节所述阳极卡槽(211)的位置，控制所述金属阳极与所述空气极(4)之间的极距，所述上盖板(3)通过螺栓固定在所述电解液槽(1)上，所述电解液槽(1)与所述上盖板(3)通过挤压的方式对阳极卡槽进行位置固定。

2.根据权利要求1所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，其特征在于，所述电解液槽(1)的侧壁面上设有贯穿所述电解液槽(1)壁面的空气通道(11)。

3.根据权利要求2所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，其特征在于，在存在空气通道(11)的所述电解液槽(1)内壁面周围设有环形密封胶槽(12)，所述环形密封胶槽(12)内填充密封胶，所述空气极(4)通过密封胶固定在所述电解液槽(1)的内壁面上。

4.根据权利要求2所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，其特征在于，在所述空气通道相邻的两个壁面上分别设有进液孔(13)和出液孔(14)，所述进液孔(13)和出液孔(14)的外侧均设有内螺纹。

5.根据权利要求1所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，其特征在于，所述阳极组件板(21)开设有一个样品卡槽(211)，所述样品卡槽(211)的大小大于所述空气通道(11)，所述金属阳极样品(22)固定在所述样品卡槽(211)内。

6.根据权利要求4所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，其特征在于，在所述阳极卡槽(211)的两侧分别设置有导流槽(212)，一条所述导流槽(212)的一端与进液口(13)连通，一条所述导流槽(212)的另一端与金属阳极样品(22)连通；另一条所述导流槽(212)的一端与出液口(14)连通，另一条所述导流槽(212)的另一端与电化学反应区连通。

7.根据权利要求1所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，其特征在于，所述金属阳极样品(22)由AB胶包裹金属阳极，仅暴露出参与电化学反应的一面，阳极极耳安放在所述金属阳极的反应面背面，且接触部位由AB胶进行包裹。

8.根据权利要求1所述的可变距金属空气燃料电池测试单体，其特征在于，所述盖板(3)设置有贯穿的通风口(31)，阴极极耳和阳极极耳通过所述通风口(31)连接至外部电化学测试设备。

Images