CN116706346B - 一种铝燃料电池发电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝燃料电池发电系统及方法，涉及铝燃料电池领域，系统包括用于发生电化学反应的反应堆与用于存放电解液的主液箱，所述主液箱内设置有与主液箱的内部空间连通的内胆，所述内胆的体积小于主液箱的体积；所述内胆与反应堆之间设置有用于将内胆中的电解液输送至主液箱的输液机构，所述反应堆上开设有排液孔，所述排液孔与主液箱或/和内胆之间设置有用于调节电解液流向主液箱或/和内胆液流量连续可调的调节机构。本发明能够使得反应堆中的电解液温度快速达到最佳温度，并且调节反应堆中的电解液温度数值长时间与最佳温度的数值处于动态平衡，保证铝燃料电池在工作时候长时间处于最佳发电状态。

Description

一种铝燃料电池发电系统及方法

技术领域

本发明涉及铝燃料电池领域，尤其是一种铝燃料电池发电系统及方法。

背景技术

铝燃料电池即为铝空气燃料电池，是一种新型的高能量化学电池，该电池具有能量密度大、质量轻、材料来源丰富、无污染、可靠性高、寿命长等优点。铝燃料电池是用铝材料或铝合金材料作为阳极，用空气电极作为阴极，碱或盐溶液作为电解液进行化学反应；放电过程阳极溶解，空气中的氧被还原而释放电能的化学电池。

铝燃料电池具有最佳的反应温度。具体的，温度过低会影响发电效率，表现出来的现象是效率低，功率低，长时间的处于低温的电解液中会对铝材料进行腐蚀，严重时候铝材料上会出现深坑穴或大腐蚀点，甚至出现析氢反应导致铝材料出现无用的损耗；温度过高会使得反应过于剧烈，从而出现大电流，电流过大也会引起较大的发热损耗，具体的发热损耗与电流的平放成正比；其次，温度过高存在电解液的挥发速度较高、影响周围零件和设备的工况等缺陷；所以，对于铝燃料电池，需要将其电解液调控在最佳的反应温度。

铝燃料电池在反应过程中会损耗电解液，如热挥发消耗电解液，又如反应消耗电解液中的水或电解质；为了保证铝燃料电池的发电时间，需要大量的电解液以满足铝燃料电池长时间发电的工作。从而，现有的铝燃料电池存在电解液量大，难以快速的将电解液加热到铝燃料电池的最佳反应温度，导致铝燃料电池处于相对较长的低温电解液中进行发电反应。为了实现电解液的快速升温，本公司同日提出《一种快速加热反应堆电解液的铝燃料电池及快速加热方法》，能够在存在大量的电解液的条件下，运用对流传热所需时间长，采用局部加热的方式实现对反应堆中的电解液快速加热。但是，当反应堆中的电解液达到最佳反应温度时候，无需再升高温度，而反应堆中由于电化学反应的持续进行持续存在热量产出，这会导致反应堆中的电解液温度持续升高，与“无需再升高温度”相矛盾；所以，如何使得反应堆中的电解液温度保持在最佳温度，是本发明需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种铝燃料电池发电系统及方法，能够使得反应堆中的电解液温度快速达到最佳温度，并且调节反应堆中的电解液温度数值长时间与最佳温度的数值处于动态平衡，保证铝燃料电池在工作时候长时间处于最佳发电状态。

本发明采用的技术方案如下：一种铝燃料电池发电系统，包括用于发生电化学反应的反应堆与用于存放电解液的主液箱，所述主液箱内设置有与主液箱的内部空间连通的内胆，所述内胆的体积小于主液箱的体积；所述内胆与反应堆之间设置有用于将内胆中的电解液输送至主液箱的输液机构，所述反应堆上开设有排液孔，所述排液孔与主液箱或/和内胆之间设置有用于调节电解液流向主液箱或/和内胆液流量连续可调的调节机构。

进一步地，所述反应堆装配于主液箱的上方，所述调节机构包括能够上下倾斜摆动的导流管，所述导流管上具有进液口，该进液口的装配位置位于排液孔的正下方；所述导流管的两端分别为a端、b端；所述a端位于内胆外且位于主液箱内，所述b端位于内胆内。

进一步地，所述调节机构还包括用于控制导流管摆动方向的牵引绳、与导流管转动连接的支撑点和用于收紧或释放牵引绳的收放线机构，所述牵引绳的一端连接于收放线机构，所述牵引绳的另一端与a端或b端连接；或者所述调节机构还包括两条牵引绳和用于收紧或释放牵引绳的收放线机构，两条所述牵引绳的一端分别连接于不同的收放线机构，两条所述牵引绳的另一端分别连接于靠近a端、b端的位置。

进一步地，所述a端的出水口设置有用于阻挡电解液流动的挡液板，所述挡液板不完全封闭a端的出水口，a端的出水口未被封闭的部分作为溢流孔。

进一步地，所述进液口处设置有阻流网，所述阻流网完全覆盖进液口。

进一步地，所述内胆的顶部开设有使得内胆的内部气压与主液箱的内部空间平衡的通气孔；所述内胆的底部设有若干个用于与主液箱的内部空间连通的通液孔。

进一步地，所述反应堆或内胆内设置有温度传感器，所述温度传感器信号连接于电控箱的信号输入端，所述电控箱电连接于调节机构。

进一步地，所述输液机构包括用于向反应堆输送电解液的输液管和设置在输液管上的液泵。

进一步地，所述反应堆具有反应腔和排液腔，所述反应腔与排液腔之间设置有溢流口；所述反应腔的底部设置有用于与输液管连接的进液接口，所述排液孔设置于排液腔的底部。

进一步地，所述反应堆还具有保护外壳，所述保护外壳上设置有通风口和风机，并且所述风机以鼓风方向正对着通风口的状态安装在保护外壳上。

进一步地，所述通风口处设置有防尘网，该防尘网完全覆盖所述通风口。

一种铝燃料电池的发电方法，铝燃料电池具有发生电化学反应的反应堆和主液箱，主液箱中存放有电解液；包括以下步骤：

S1：安装内胆；在主液箱中安装体积小于主液箱的内胆，内胆的内部空间的顶部与底部均与主液箱的内部空间连通；

S2：利用输液机构将内胆中的电解液输送至反应堆；反应堆进行电化学反应，放电的同时出现发热，反应堆中的电解液吸收热量升高温度；

S3：随着电解液输送至反应堆的量增加，反应堆中的电解液从反应堆上的排液孔流出反应堆，经过导流管的导流回流至内胆；

S4：重复步骤S3-步骤S4，直到反应堆中的电解液的温度T1达到最佳电化学反应温度T0；

S5：根据反应堆中电解液的温度T1，控制收放线机构工作，改变收放线机构导流管之间的牵引绳的长度来改变导流管的倾斜方向和倾斜角度，改变导流管导流来自反应堆中的电解液回流至主液箱、内胆的液流量比例；调节T1的值与T0的值动态平衡，实现铝燃料电池长时间处于最佳发电温度；

S51：若T1大于T0,导流管在收放线机构的控制下向主液箱内倾斜，反应堆中的电解液部分或全部回流至主液箱，主液箱中的电解液流向内胆补充内胆中损失的电解液量；

S52：主液箱内的电解液温度低于内胆中的电解液温度；主液箱中的电解液进入内胆后降低内胆中的电解液温度，内胆中的电解液进入反应堆后降低反应堆中的电解液温度，从而使得T1向T0趋近；

S53：若T1小于T0,导流管在收放线机构的控制下向内胆内倾斜，反应堆中的电解液流向内胆；

S54：反应堆中的电解液温度高于内胆中的电解液温度；反应堆中的电解液进入内胆后升高内胆中的电解液温度，内胆中的电解液进入反应堆后升高反应堆中的电解液温度，从而使得T1向T0趋近；

S6：主液箱中的电解液持续为内胆提供电解液和电解质，补充反应堆中消耗的电解液和电解质。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明能够利用电化学反应自发热加热反应堆中的电解液，利用对流传热需要时间的物理条件，采用内胆分隔出小空间，通过反应堆与内胆之间的电解液循环，能够补充电化学反应损失的电解液同时，还能避免将主液箱中的电解液同步加热，实现快速加热反应堆中的电解液，使得电化学反应能够快速处于最佳反应温度的环境。

2、本发明通过调节机构能够调节反应堆中的电解液的流向和回流至主液箱、内胆的液流量比例，使得反应堆中的电解液温度趋近于最佳温度，即电解液的温度保持动态平衡，使得电化学反应能够长时间处于最佳反应温度的环境下进行铝空电化学反应的同时，还能实现主液箱中的电解液温度升高，从而使得所有电解液温度达到最佳反应温度；

3、本发明中的内胆的内部与主液箱内部连通，使得内胆内的液面与主液箱内的液面能够保持动态平衡，并且内胆内的电解液与主液箱中的电解液存在物质交换，进一步地使得参加电化学反应的电解液能够及时补充，保证铝燃料电池的发电工作持续进行；

4、本发明通过循环机构使得电解液在反应堆与内胆之间循环流动，流动的电解液能够将铝材料上的沉积物进行冲洗，保证铝材料能够正常的参加电化学反应。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明公开的发电系统的爆炸示意图；

图2为本发明公开的发电系统的正面剖视示意图；

图3为本发明公开的主液箱内部结构正视图；

图4为本发明公开的主液箱内部结构的侧视图；

图5为本发明公开的导液管的俯视结构示意图；

图6为本发明公开的导液管的a端结构示意图；

图7为本发明公开的反应模块的结构示意图；

图中标记：1-反应堆；11-反应模块；111-反应腔；112-进液接口；113-排液孔；114-溢流口；115-排液腔；12-保护外壳；121-通风口；13-风机；14-防尘网；2-主液箱；3-内胆；31-通液孔；4-输液机构；41-液泵；42-输液管；5-导流管；51-进液口；52-阻流网；53-支撑点；54-挡液板；55-溢流孔。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1-图7所示，一种铝燃料电池发电系统，包括用于发生电化学反应的反应堆1与用于存放电解液的主液箱2，反应堆1具有铝材料块和空气电极，本说明书中的铝材料块由高纯度铝或铝合金材料制成的块状结构，铝材料块作为阳极，空气电极作为阴极，在电解液的环境下发生电化学反应；所述主液箱2内设置有与主液箱2的内部的液体流通和气体流通的内胆3，内胆3与主液箱2液体流通实现补充电解液损耗的量，内胆3与主液箱2气体流通保证内胆3内外气压稳定，避免影响电解液流通；所述内胆3的体积小于主液箱2的体积，使得内胆3内只存在少量电解液，“少量液体”是相对于主液箱2内的电解液总量而定义的，并且内胆3中的电解液能够满足反应堆1发生电化学反应所需要的电解液量；所述内胆3与反应堆1之间设置有用于将内胆3中的电解液输送至主液箱2的输液机构4，所述反应堆1上开设有排液孔113，反应堆1中的电解液能够通过排液孔113排除反应堆1，所述排液孔113与主液箱2或/和内胆3之间设置有用于调节电解液流向主液箱2或/和内胆3液流量连续可调的调节机构，液流量的调节根据最佳反应温度与实际反应温度之间的差值大小来判断；若反应堆1中的电解液通过调节机构流向内胆3，实现电解液在反应堆1与内胆3之间循环，达到快速升高反应堆1中的温度的目的；若反应堆1中的部分或全部电解液通过调节机构流向主液箱2，实现电解液在反应堆1、主液箱2和内胆3之间循环，一方面达到调节反应堆1中的温度保持在最佳温度；另一方面使得主液箱2中的电解液能够快速补充电化学反应消耗的电解液。

如图2-图3所示，在本实施例中，输液机构4将内胆3中的电解液输送至反应堆1，反应堆1进行电化学反应，放电的同时也释放热量，反应堆1中的电解液吸收热量后温度升高，随后电解液从反应堆1的排液孔113流出，通过调节机构回流至内胆3；吸收了热量的电解液进入内胆3后，由于内胆3的约束，液体的对流传热缓慢，需要较长的时间，所以吸收了热量的电解液进入内胆3后不会出现温度快速下降，但是利用溶质在溶液分布均匀性，内胆3中的电解液中的物质(包括水和电解质)能够迅速得到补充；具体的，反应堆1中电化学反应初期，由于电解液的温度不高，未达到最佳反应温度，所以电化学反应不剧烈，即消耗的电解液实际并不多，所以，需要补充的电解液量也不大，即内胆3与主液箱2中的电解液对流量少，温度损失小；随后在输液机构4的作用下再次将电解液输送至反应堆1，如此循环，使得参加反应堆1中进行电化学反应的电解液能够快速升高温度，使得铝燃料电池快速达到工作所需的最佳温度，从而使得铝燃料电池处于最优的发电状态；当反应堆1中的电解液温度达到最佳反应温度时候，无需再升高反应堆1中的温度，但是电化学反应持续进行的同时会持续释放热量，所以，当反应堆1中电解液的温度具有高于最佳反应温度的趋势时，调节机构将来自排液孔113中的部分或全部电解液导流至主液箱2中，一方面升高主液箱2中的电解液温度，使得所有电解液能够处于最佳反应温度，并且将反应堆1中的电解液温度控制在最佳反应温度；另一方面，从反应堆1中的部分或全部电解液回流至主液箱2，并没有回流至内胆3中，从而使得主液箱2中存在较大量的电解液进入内胆3，以补充内胆3中的电解液和损耗的电解液，满足最佳反应温度时电化学反应剧烈，电解液消耗量较大的需求。

需要说明的是，在本实施例中，反应堆1中电解液快速加热阶段，由于内胆3内的电解液会通过输液机构4送入反应堆1，虽然电解液通过排液孔113能够从反应堆1回流至内胆3，但是电解液在参加电化学反应时候会存在损耗，所以，主液箱2内且内胆3外的电解液总是存在进入内胆3的趋势，进一步地对内胆3中的电解液的温度扩散或对流传热产生约束，减少内胆3中电解液的热量损失，从而达到提高参加反应的电解液升温速度的目的。

在本实施例中，内胆3的内部空间与主液箱2的内部空间连通，一方面是为了使得内胆3的内部空间中的液面上的气压与主液箱2的内部空间中的液面上的气压平衡；另一方面是为了使得主液箱2中的电解液和内胆3中的电解液能够相互沟通；上述两方面保证主液箱2中的液面与内胆3中的液面动态平衡，即主液箱2的电解液能够顺利进入内胆3中进行物质交换。

在本实施例中，内胆3与反应堆1之间通过进液管、排液孔113对电解液进行循环流动，流动的电解液能够能够将铝材料上的沉积物进行冲洗，保证铝材料能够正常的参加电化学反应。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步地提出可实施的具体实施方式。

如图2-图6所示，一种可选的具体实施方式，所述反应堆1装配于主液箱2的上方，反应堆1中的电解液能够在自身重力势能的作用下通过导流管5进入内胆3或主液箱2中，所述调节机构包括能够上下倾斜摆动的导流管5，所述导流管5上具有进液口51，该进液口51的装配位置位于排液孔113的正下方，反应堆1中的电解液能够在自身重力的作用下通过排液孔113、进液孔进入导流管5；所述导流管5的两端分别为a端、b端，导流管5上下摆动即调节a端与b端的相对高度，具体的所述a端位于内胆3外且位于主液箱2内，所述b端位于内胆3内；若需要将反应堆1中的电解液导流至内胆3时候，控制导流管5的a端的流出液面高于b端流出液面，使得电解液从b端流向内胆3，以实现反应堆1中的电解液能够快速加热；若需要将反应堆1中的部分或全部电解液导流至主液箱2中，控制导流管5的b端的流出液面高于a端流出液面，使得电解液从a端流向主液箱2，以实现避免反应堆1中的电解液温度持续升高，保持电化学反应处于最佳反应状态。

需要说明的是，在本实施方式外，调节机构也可以采用阀门调节流向、调速泵调节回流速度等方式实现，但是这些方式均存在缺陷，如阀门被电解液腐蚀的问题，又如阀门内部残留的电解液结晶或/和结痂等问题会导致电解液不能正常回流；又如泵始终需要转动，从而消耗自身的能量，同时泵的流量死区大，使得液温可能存在脉动，从而导致电流不稳定；而在上述实施方式公开的导流管5方案中，不仅有效解决了阀门、泵的使用带来的技术问题，还能实现控制电解液流向的基本需求的同时，通过调节导流管5的倾斜程度来无级控制电解液回流速度，实现快速调节温度平衡在最佳反应温度的同时，还能降低有级调速产生的温度波动造成的影响。

进一步地，关于如何实现导流管5的上下偏转，在本实施方式中进一步的提出如下的实施方式。

第一种实施方式，所述调节机构还包括用于控制导流管5摆动方向的牵引绳、与导流管5转动连接的支撑点53和用于收紧或释放牵引绳的收放线机构，支撑点53支撑在导流管5上且靠近导流管5的两端中任意一个位置，即支撑点53并非支撑在导流管5的重心上，使得导流管5在自身重力作用下能够产生偏转；并且，支撑点53与主液箱2的内壁固定连接；所述牵引绳的一端连接于收放线机构，所述牵引绳的另一端与a端或b端连接，通过收放线机构控制收放线机构与牵引绳之间的长度，配合导流管5的自身重力作用，实现导流管5的上下偏转。

具体的，支撑点53支撑在导流管5上靠近b端的位置处，支撑点53到a端之间的导流管5部分重于支撑点53到b端的导流管5部分，牵引绳连接于支撑点53到a端之间；若需要将反应堆1中的电解液导流至内胆3，收放线机构运行，收卷牵引绳，使得收放线机构与导流管5之间的牵引绳缩短，导流管5绕支撑点53转动，a端跟随牵引绳抬高，b端位置降低，从而将电解液导流至内胆3；反之，若需要将反应堆1中的电解液导流至主液箱2，只需要收放线机构放线，导流管5在自身重力作用下绕支撑点53转动，b端位置抬高，a端位置降低，从而实现电解液导流至主液箱2。

需要说明的是，控制收放线机构与导流管5之间的牵引绳长度能够改变导流管5的偏转角度，从而改变导流电解液的流速，进而实现控制调节温度的速度。

第二种实施方式，所述调节机构还包括第一条牵引绳、第二条牵引绳和分别连接于第一条牵引绳的第一收放线机构、第二收放线机构，两条所述牵引绳的另一端分别连接于靠近a端、b端的位置，通过同时改变第一收放线机构与a端之间的长度、第二收放线机构与b端之间的长度来实现导流管5的偏转方向与偏转角度。

具体的，若需要将反应堆1中的电解液导流至内胆3，第二收放线机构放线，第二收放线机构与b端之间的第二条牵引绳长度增加，第一收放线机构不工作或者第一收放线机构收卷第一条牵引绳，第一收放线机构与a端之间的第一条牵引绳长度缩短，从而实现b端位置降低，a端位置抬高，实现电解液回流至内胆3；反之，实现b端位置抬高，a端位置降低，实现电解液回流至主液箱2。

需要说明的是，控制收放线机构与导流管5之间的牵引绳长度能够改变导流管5的偏转角度，从而改变导流电解液的流速，进而实现控制调节温度的速度。

一种可行的具体实施方式，上述两种实施方式中，收放线机构与导流管5之间的牵引绳可以通过滑轮组改变运动路径，从而达到节省占用的空间的目的。

进一步地，一种可选的具体实施方式，所述收放线机构至少具有以下几种可行的实施方式。

第一种实施方式，所述收放线机构为旋转电机和线盘，旋转电机优选伺服电机，具有自编译控制程序的功能，线盘能够转动，所述线盘与旋转电机的输出轴机械传动连接，如通过减速机实现传动连接，或者通过齿轮啮合传动，从而实现线盘的转动；牵引绳与线盘连接，线盘正反转实现收放线机构的收紧牵引绳、释放牵引绳的效果。

第二种实施方式，所述收放线机构为直线运动机构，如具有控制功能的液压缸，或者具有自编译控制程序的直线电机，牵引绳与直线运动机构的输出轴连接；直线运动机构的伸缩运动实现牵引绳的收紧和释放。

一种可行的具体实施方式，所述a端的出水口设置有挡液板54，挡液板54能够阻挡电解液流动，即当导流管5内的电解液液面低于挡液板54边缘时，电解液存放在导流管5中或者电解液从b端的出水口流出；所述挡液板54不完全封闭a端的出水口，a端的出水口未被封闭的部分作为溢流孔55；当导流管5内的电解液液面高于挡液板54边缘时，电解液从a端的溢流孔55流出；由于挡液板54和溢流孔55的存在，使得从反应堆1的排液孔113流出的电解液在通过进液口51进入导流管5时，产生的液体溅射能够被挡流板阻挡，从而使得电解液全部进入被约束在导流管5中，随后通过导流管5来控制电解液的流向，有效避免溅射产生的液体进入主液箱2或内胆3中，达到精准控制的目的；另一方面，设置挡流板能够使得导流管5中存放部分电解液积液，即当b端的出水口同一高度或高于溢流孔55时候，挡流板阻挡的电解液存放在导流管5中，能够缓冲进入导流管5的电解液所具有的势能，减少液面波动，从而使得电解液通过溢流孔55以稳定的姿态和流速进入主液箱2中。

进一步地，一种可行的具体实施方式，所述进液口51处设置有阻流网52，所述阻流网52完全覆盖进液口51，阻流网52是不锈钢网，来自反应堆1的电解液在与阻流网52接触时候会被打散，从而避免电解液进入导流管5时候导流管5内的电解液积液液面出现较大的波动，保证溢流稳定，进一步地使得电解液通过溢流孔55以稳定的姿态和流速进入主液箱2中。

一种可行的具体实施方式，所述内胆3的顶部开设有使得内胆3的内部气压与主液箱2的内部空间平衡的通气孔，使得内胆3的内部气压与主液箱2的内部空间的气压能够沟通实现平衡；所述内胆3的底部设有若干个用于与主液箱2的内部空间连通的通液孔31，主液箱2中的电解液通过通液孔31进入到内胆3中，补充内胆3中参加电化学反应损耗的电解液；若干个通液孔31沿着内胆3的周向阵列，使得内胆3中的电解液能够与主液箱2中的电解液在各个方向均能发生物质交换。

在本实施方式中，进一步地设置，可以将所述通液孔31的总流通截面积设置成小于排液孔113的总流通截面积，使得从内胆3中抽离送入的电解液主要通过来自排液孔113的电解液补充，通液孔31只需要对参加电化学反应产生损耗的电解液进行补充，以进一步的减少内胆3内外电解液对流，达到减少内胆3中的电解液热量损耗的目的。

需要说明的是，配合热流质的相对密度小于冷流质，温度较高的电解液朝内胆3顶部运动，通气孔设置在内胆3的顶部，不会对电解液的运动产生气压约束；温度相对较低的电解液向内胆3的底部运动，通液孔31设置在内胆3的底部，靠近内胆3底部的电解液与内胆3外的电解液温差小，不会产生太多的热量交换，进一步地减少靠近内胆3顶部的电解液的热量散失。

一种可行的具体实施方式，所述反应堆1或内胆3内设置有温度传感器，通过温度传感器均能确定反应堆内的电解液的温度，所述温度传感器信号连接于电控箱的信号输入端，所述电控箱电连接于调节机构温度传感器作为信号元件，检测反应堆1中的电解液的实时温度，并且将实时温度传输给电控箱，电控箱比较反应堆1中的电解液的实时温度与最佳反应温度相比较，从而控制作为执行元件的调节机构作为相应的动作；具体的，电控箱控制调节机构中的收放线机构。

实施例3

在实施例1-2中任意一种实施方式的基础上，进一步地提出可实施的具体实施方式。

一种可行的具体实施方式，所述输液机构4包括用于向反应堆1输送电解液的两根输液管42和设置在输液管42上的液泵41，液泵41可直接从外界电网或/和反应堆1中产生的电能中获取持续做功的能量，通过液泵41做功，将内胆3中的电解液抽取至反应堆1中；液泵41为电解液在内胆3与反应堆1之间循环流动提供动力。

需要说明的是，电解液是在液泵41的作用下进入反应堆1后，电化学反应才开始进行，所以，需要启动液泵41的最初电能，为此，所述电控箱中存在蓄电池，所述蓄电池的电能输出端与液泵41电连接，蓄电池为液泵41供电，使得液泵41能够持续工作。

进一步地，所述蓄电池可以外接电网，电网中的外来电能储存在蓄电池中；所述蓄电池可以内接反应堆1，反应堆1产生的电能储存在蓄电池中；两种方式均能使得蓄电池具有供液泵41持续工作的能量。

实施例4

在实施例1-3中任意一种实施方式的基础上，进一步地提出可实施的具体实施方式。

关于“反应堆1”的内部结构，本实施例提出如下可行的实施方式。

第一种实施方式，所述反应堆1具有堆壳，堆壳内设置有隔板将堆壳内的空间分隔成反应腔111和排液腔115，反应腔111中可以放置若干块铝材料，电解液进入反应腔111，反应腔111中进行电化学反应；所述隔板处设置有溢流口114，反应腔111中的电解液通过溢流口114以溢流的方式进入到排液腔115中；所述反应腔111的底部设置有用于与输液管42连接的进液接口112，进液接口112连接输液管42，内胆3中的电解液经过输液管42、进液接口112进入反应腔111参加电化学反应；所述排液孔113设置于排液腔115的底部，保证排液腔115中的电解液能够完全被排除。

第二种实施方式，如图7所示，所述反应堆1由若干个反应模块11组成，若干个反应模块11作为一块小的铝燃料电池，并且若干个反应模块11相互串联，每个所述反应模块11具有模块壳，所述模块壳内设置有隔板将模块壳内的空间分割成反应腔111和排液腔115，反应模块11构成反应堆1后，每块模块壳上的反应腔111能够相互连通，并且每块模块壳上的排液腔115能够相互连通；所述隔板处设置有溢流口114，所述反应腔111的底部设置有用于与输液管42连接的进液接口112，所述排液孔113设置于排液腔115的底部。

对于第二种实施方式，将反应堆1分割成若干个反应模块11，达到可以根据电压需要随意组装模块个数的目的，从而实现多种发电电压；并且在维修反应堆1时候和更换铝材料时候，只需要将需要维修的反应模块11或需要更换铝材料的反应模块11拆卸下来进行维修或更换，操作简单更容易实现，并且节省维修或更换的部件，降低维修或更换成本。

需要说明的是，上述两种实施方式中，溢流口114设置在靠近反应腔111的顶部位置，一方面能够使得铝材料能够在反应腔111中被完全淹没，保证铝材料能够完全被电化学反应利用；另一方面，通过设置溢流口114能够减少电解液液面的波动，从而减少电解液溶解氧的量，进一步地降低铝材料被氧腐蚀。

进一步说明的是，上述两种实施方式中，从反应腔111的底部进液，通过液体自身的缓冲能力，能够降低电解液进入反应腔111时候对反应腔111内液体表面产生的波动；另一方面，当需要停止发生电化学反应时候，即液泵41停止工作后，将进液管的出液口连接于反应腔111的底部，有利于通过进液管回流反应腔111中的电解液，达到快速排出反应腔111中电解液的目的。

一种可行的具体实施方式，所述反应堆1还具有保护外壳12，保护外壳12能够保护反应堆1内部，避免反应堆1内部受到损伤；所述保护外壳12上设置有通风口121和风机13，并且所述风机13以鼓风方向正对着通风口121的状态安装在保护外壳12上，通风口121和风机13能够提高反应堆1内部的空气流动，一方面保证空气电极所需要的氧含量；另一方面，在所有电解液达到最佳反应温度时候，电化学反应乃在进行，所以温度乃会升高，内部空气流动能够带走电化学产生的热量，使得电化学反应的环境温度乃在最佳反应温度。

一种可行的具体实施方式，所述通风口121处设置有防尘网14，该防尘网14完全覆盖所述通风口121，防尘网14避免灰尘进入反应堆1内部，降低静电的产生。

实施例5

如图1-图7所示，一种铝燃料电池的发电方法，铝燃料电池具有发生电化学反应的反应堆1和主液箱2，主液箱2中存放有电解液；包括以下步骤：

S1：安装内胆3；在主液箱2中安装体积小于主液箱2的内胆3，内胆3的内部空间的顶部与底部均与主液箱2的内部空间连通，具体的内胆3中液面以上的空间与主液箱2中的液面以上的空间连通，使得内胆3内外的气压能够平衡；内胆3中的电解液与主液箱2中的电解液连通，使得内胆3中的电解液能够物质交换；

S2：利用输液机构4将内胆3中的电解液输送至反应堆1，液泵41接通电源，液泵41工作将内胆3中的电解液通过进液管输送至反应堆1的反应腔111参加电化学反应；反应堆1进行电化学反应，放电的同时出现发热，反应堆1中的电解液吸收热量升高温度；

S3：随着电解液输送至反应堆1的量增加，反应腔111中的电解液液面到达溢流口114后，电解液通过溢流口114进入到排液腔115，反应堆1中的电解液从排液腔115上的排液孔113流出反应堆1，经过导流管5的导流回流至内胆3；

与步骤S3同时发生，主液箱2中的电解液会通过通液孔31进入内胆3，补充内胆3中的电解液进入反应堆1的量；

S4：重复步骤S3-步骤S4，直到反应堆1中的电解液的温度T1达到最佳电化学反应温度T0；

S5：根据反应堆1中电解液的温度T1，控制收放线机构工作，改变收放线机构导流管5之间的牵引绳的长度来改变导流管5的倾斜方向和倾斜角度，改变导流管5导流来自反应堆1中的电解液流向主液箱2、内胆3的液流量比例；调节T1的值与T0的值动态平衡，实现铝燃料电池长时间处于最佳发电温度；

S51：若T1大于T0,导流管5在收放线机构的控制下向主液箱2内倾斜，反应堆1中的部分或全部电解液流向主液箱2，主液箱2中的电解液流向内胆3补充内胆3中损失的电解液量；

S52：主液箱2内的电解液温度低于内胆3中的电解液温度；主液箱2中的电解液进入内胆3后降低内胆3中的电解液温度，内胆3中的电解液进入反应堆1后降低反应堆1中的电解液温度，从而使得T1向T0趋近；

S53：若T1小于T0,导流管5在收放线机构的控制下向内胆3内倾斜，反应堆1中的电解液流向内胆3；

S54：反应堆1中的电解液温度高于内胆3中的电解液温度；反应堆1中的电解液进入内胆3后升高内胆3中的电解液温度，内胆3中的电解液进入反应堆1后升高反应堆1中的电解液温度，从而使得T1向T0趋近；

S6：主液箱2中的电解液持续为内胆3提供电解液和电解质，补充反应堆1中消耗的电解液和电解质。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (11)

1.一种铝燃料电池发电系统，其特征在于：包括用于发生电化学反应的反应堆（1）与用于存放电解液的主液箱（2），所述主液箱（2）内设置有与主液箱（2）的内部空间连通的内胆（3），所述内胆（3）的体积小于主液箱（2）的体积；所述内胆（3）与反应堆（1）之间设置有用于将内胆（3）中的电解液输送至反应堆（1）的输液机构（4），所述反应堆（1）上开设有排液孔（113），所述排液孔（113）与主液箱（2）或/和内胆（3）之间设置有用于调节电解液流向主液箱（2）或内胆（3）的调节机构；所述反应堆（1）装配于主液箱（2）的上方，所述调节机构包括能够上下倾斜摆动的导流管（5），所述导流管（5）上具有进液口（51），该进液口（51）的装配位置位于排液孔（113）的正下方；所述导流管（5）的两端分别为a端、b端；所述a端位于内胆（3）外且位于主液箱（2）内，所述b端位于内胆（3）内；若在需要升高反应堆（1）内电解液的温度时，调节机构调节电解液仅流向内胆（3）；若在需要降低或平衡反应堆（1）内电解液的温度时，调节机构调节电解液仅流向主液箱（2）。

2.根据权利要求1所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述调节机构还包括用于控制导流管（5）摆动方向的牵引绳、与导流管（5）转动连接的支撑点（53）和用于收紧或释放牵引绳的收放线机构，所述牵引绳的一端连接于收放线机构，所述牵引绳的另一端与a端或b端连接；或者所述调节机构还包括两条牵引绳和用于收紧或释放牵引绳的收放线机构，两条所述牵引绳的一端分别连接于不同的收放线机构，两条所述牵引绳的另一端分别连接于靠近a端、b端的位置。

3.根据权利要求1所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述a端的出水口设置有用于阻挡电解液流动的挡液板（54），所述挡液板（54）不完全封闭a端的出水口，a端的出水口未被封闭的部分作为溢流孔（55）。

4.根据权利要求1所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述进液口（51）处设置有阻流网（52），所述阻流网（52）完全覆盖进液口（51）。

5.根据权利要求1所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述内胆（3）的顶部开设有使得内胆（3）的内部气压与主液箱（2）的内部空间平衡的通气孔；所述内胆（3）的底部设有若干个用于与主液箱（2）的内部空间连通的通液孔（31）。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述反应堆（1）或/和内胆（3）内设置有温度传感器，所述温度传感器信号连接于电控箱的信号输入端，所述电控箱连接于调节机构。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述输液机构（4）包括用于向反应堆（1）输送电解液的输液管（42）和设置在输液管（42）上的液泵（41）。

8.根据权利要求7所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述反应堆（1）具有反应腔（111）和排液腔（115），所述反应腔（111）和排液腔（115）之间设置有溢流口（114），所述反应腔（111）的底部设置有用于与输液管（42）连接的进液接口（112），所述排液孔（113）设置于排液腔（115）的底部。

9.根据权利要求1所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述反应堆（1）还具有保护外壳（12），所述保护外壳（12）上设置有通风口（121）和风机（13），并且所述风机（13）以鼓风方向正对着通风口（121）的状态安装在保护外壳（12）上。

10.根据权利要求9所述的铝燃料电池发电系统，其特征在于：所述通风口（121）处设置有防尘网（14），该防尘网（14）完全覆盖所述通风口（121）。

11.一种铝燃料电池的发电方法，其特征在于：铝燃料电池具有发生电化学反应的反应堆（1）和主液箱（2），主液箱（2）中存放有电解液；包括以下步骤：

S1：安装内胆（3）；在主液箱（2）中安装体积小于主液箱（2）的内胆（3），内胆（3）的内部空间的顶部与底部均与主液箱（2）的内部空间连通；

S2：利用输液机构（4）将内胆（3）中的电解液输送至反应堆（1）；反应堆（1）进行电化学反应，放电的同时出现发热，反应堆（1）中的电解液吸收热量升高温度；

S3：随着电解液输送至反应堆（1）的量增加，反应堆（1）中的电解液从反应堆（1）上的排液孔（113）流出反应堆（1），经过导流管（5）的导流回流至内胆（3）；

S4：重复步骤S3-步骤S4，直到反应堆（1）中的电解液的温度T1达到最佳电化学反应温度T0；

S5：根据反应堆（1）中电解液的温度T1，控制收放线机构工作，改变收放线机构导流管（5）之间的牵引绳的长度来改变导流管（5）的倾斜方向和倾斜角度，改变导流管（5）导流来自反应堆（1）中的电解液回流至主液箱（2）、内胆（3）的液流量比例；调节T1的值与T0的值动态平衡，实现铝燃料电池长时间处于最佳发电温度；

S51：若T1大于T0,导流管（5）在收放线机构的控制下向主液箱（2）内倾斜，反应堆（1）中的部分或全部电解液回流至主液箱（2），主液箱（2）中的电解液流向内胆（3）补充内胆（3）中损失的电解液量；

S52：主液箱（2）内的电解液温度低于内胆（3）中的电解液温度；主液箱（2）中的电解液进入内胆（3）后降低内胆（3）中的电解液温度，内胆（3）中的电解液进入反应堆（1）后降低反应堆（1）中的电解液温度，从而使得T1向T0趋近；

S53：若T1小于T0,导流管（5）在收放线机构的控制下向内胆（3）内倾斜，反应堆（1）中的电解液流向内胆（3）；

S54：反应堆（1）中的电解液温度高于内胆（3）中的电解液温度；反应堆（1）中的电解液进入内胆（3）后升高内胆（3）中的电解液温度，内胆（3）中的电解液进入反应堆（1）后升高反应堆（1）中的电解液温度，从而使得T1向T0趋近；

S6：主液箱（2）中的电解液持续为内胆（3）提供电解液和电解质，补充反应堆（1）中消耗的电解液和电解质。