CN206697583U - 一种金属空气燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属空气燃料电池，包括一透气外壳、电极组件、燃料电池组件和将透气外壳的端部开口进行封盖的端盖，燃料电池组件内置于透气外壳，燃料电池组件通过电极组件向外提供电力；电极组件包括正极组件和负极组件，正极组件至少包括一正极导电片，负极组件至少包括一负极导电片；燃料电池组件包括金属燃料件、保湿防漏锁水材料和集电膜片，保湿防漏锁水材料将金属燃料件包裹，集电膜片附在保湿防漏锁水材料的外表面；集电膜片与正极组件电连接，金属燃料件与负极组件电连接。本实用新型将金属空气燃料电池做成如干电池大小的标准体积电池，并且发电部分可更换，满足新能源和环保的两大概念。

Description

一种金属空气燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别是一种代替现有常用干电池的金属空气燃料电池。

背景技术

自干电池面世以来，凭着干电池的成本低、技术成熟和便捷的更换性，一直作为电子器件的标配电源。随着科技进步和人们对更大电池容量以及环保节能的追求，干电池的电池容量不足以满足人们的需求，最重要的是其生产过程甚至成品都是产生污染物，与国家提倡的节能环保是背道而驰。

自能源危机的出现，慢慢地出现了各种新能源方案。而其中的镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运、可使用温度范围宽(–20℃~80℃)及污染小等特点。作为一种高能化学电源，拥有良好的应用前景，因此很多研究学者与单位对其进行了研究。但是目前能够实现将新能源方案浓缩到如干电池大小的（例如1号电池、5号电池），根本就没有，主要的因数在于电解液以及镁燃料的消耗问题，如何实现将体积压缩，或做到更换电解液或镁燃料，是目前电池发展所面临的技术瓶颈。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种金属空气燃料电池，其尺寸能够达到干电池如1号电池、5号电池等的尺寸大小，并且提供电池容量的燃料电池组件可更换。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种金属空气燃料电池，包括一透气外壳、电极组件、燃料电池组件和将所述透气外壳的端部开口进行封盖的端盖，所述燃料电池组件内置于所述透气外壳，所述燃料电池组件通过所述电极组件向外提供电力；所述电极组件包括正极组件和负极组件，所述正极组件至少包括一正极导电片，所述负极组件至少包括一负极导电片；所述燃料电池组件包括金属燃料件、保湿防漏锁水材料和集电膜片，所述保湿防漏锁水材料将所述金属燃料件包裹，所述集电膜片附在所述保湿防漏锁水材料的外表面；所述集电膜片与所述正极组件电连接，所述金属燃料件与所述负极组件电连接。

上述技术方案中，还包括一插设于所述透气外壳之内的腔体框架，所述燃料电池组件安装于一腔体框架内，在该腔体框架的外侧开孔处将所述集电膜片附在所述保湿防漏锁水材料的外表面；所述正极组件和负极组件分别安装于该腔体框架的两端侧；所述端盖通过螺纹或者过盈配合的方式将所述透气外壳与腔体框架限位固定。

上述技术方案中，所述内盖上设置有泄气孔，泄气孔上安装有防水泄气阀。

上述技术方案中，所述端盖固定在所述透气外壳或腔体框架。

上述技术方案中，所述负极导电片设置于所述端盖的外侧，并通过导电锁固件将其与所述金属燃料件固定，且构成电连接。

上述技术方案中，所述负极导电片内置于所述端盖的内侧，并部分外露于所述端盖的开孔，负极导电片通过导电连接片与所述金属燃料件电连接。

上述技术方案中，所述金属燃料件为实心的金属燃料棒。

上述技术方案中，所述金属燃料件为空心的金属燃料管。

上述技术方案中，在所述金属燃料管的外表面设置有若干通孔。

上述技术方案中，在所述保湿防漏锁水材料与集电膜片之间还设置有不锈钢片。

本实用新型的有益效果是：将金属空气燃料电池压缩成如干电池大小的电池，主要是通过利用保湿防漏锁水材料对电解液进行保存，代替原来液体状态的电解液的储存，可以大大减少了储存电解液所需的容器，继而可以减少电池的体积。通过可拆卸的方式对燃料电池组件、外壳进行组装，除了燃料电池组件部分其他部分都可以循环使用，符合节能环保的要求。

附图说明

图1是本实用新型的实施例一的剖面结构示意图；

图2是本实用新型的实施例一的分解结构示意图；

图3是本实用新型的实施例二的剖面结构示意图；

图4是本实用新型的实施例二的分解结构示意图。

图中，1、透气外壳；2、电极组件；3、燃料电池组件；4、腔体框架；5、正极端盖；6、负极端盖；7、螺钉；8、防水泄气阀；9、内盖；10、防水圈；11、透气凹槽；12、圆形通孔；21、正极导电片；22、正极连接片；23、负极导电片；24、负极连接片；25、正极定位块；31、金属燃料件；32、保湿防漏锁水材料；33、集电膜片；34、不锈钢片；35、透气孔；41、外表侧开孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-2所示， 实施例一：5号标准尺寸的金属燃料电池，其包括一透气外壳、电极组件2、燃料电池组件3、腔体框架4和将所述透气外壳的端部开口进行封盖的端盖，所述燃料电池组件3内置于所述透气外壳，所述燃料电池组件3通过所述电极组件2向外提供电力。

透气外壳的尺寸大小与5号电池的尺寸大小一致。透气外壳的外侧表面设置有透气的圆形通孔12，使透气外壳之外的空气能够进入到透气外壳之内与燃料电池组件3接触进行反应。在正极端盖5和负极端盖6的中心都设置有开孔，正极导电片21从正极端盖5的内侧安装，并将与外界的电连接部穿过开孔以外露，负极导电片23从负极端盖6的内侧安装，并将与外界的电连接部穿过开孔以外露。

所述燃料电池组件3安装于一腔体框架4内，所述保湿防漏锁水材料32包裹着所述金属燃料棒插设于腔体框架4内，在该腔体框架4的外表侧开孔41处将所述集电膜片33附在所述保湿防漏锁水材料32的外表面；所述正极组件和负极组件分别安装于该腔体框架4的两端侧。腔体框架4的后端处设置有外螺纹，负极端盖6的内表侧设置有内螺纹；透明外壳的前端处通过正极端盖5与透明外壳之间的过盈配合以固定，如此负极端盖6与正极端盖5将透气外壳限位固定在腔体框架4上。腔体框架4前端闭合后端开口，前端设置有泄气孔，在前端的外端面以该泄气孔为中心向外设置有两个环形凹槽，防水泄气阀8安装于内侧环形凹槽中，一正极定位块25安装于外侧的环形凹槽中，该正极定位块25的内侧设置有内限位块和外限位块，内限位块抵靠在防水泄气阀8的外侧面，外限位块限位于外侧的环形凹槽中，正极定位块25的外侧设置有凸块与正极导电片21外露于正极端盖5之外的形状相符；正极连接片22的一端限位于凸块的外侧面并与正极导电片21紧密接触，另一端则通过焊盘或直接与集电膜片33电连接。燃料电池组件3从腔体框架4的后端开口插入，通过内盖9将保湿防漏锁水材料32限位于在腔体框架4内，金属燃料棒露出保湿防漏锁水材料32的部分穿过内盖9的中心通孔，并且负极连接片24的一端伸入到该中心通孔内与金属燃料棒紧密接触，另一端与负极导电片23紧密接触，形成回路；在内盖9的外侧表面设置有凹槽，该凹槽设置有防水圈10，该防水圈10作用于内盖9与腔体框体的后端内壁之间。

所述电极组件2包括正极组件和负极组件，所述正极组件包括一正极导电片21和正极连接片22，所述负极组件包括一负极导电片23和负极连接片24。正极导电片21和负极导电片23旨在于与外界进行电接触，而正极连接片22和负极连接片24旨在于桥接正极导电片21与集电膜片33的电连接以及负极导电片23与金属燃料棒的电连接，可能在导电材料的使用上会不用的选择，因为要考虑到正极导电片21和负极导电片23是外露的，耐氧化和耐磨性能需求比较高。

所述燃料电池组件3包括实心的金属燃料棒、保湿防漏锁水材料32和集电膜片33，所述保湿防漏锁水材料32将所述金属燃料棒包裹，所述集电膜片33附在所述保湿防漏锁水材料32的外表面；所述集电膜片33与所述正极组件电连接，所述金属燃料棒与所述负极组件电连接。保湿防漏锁水材料32包括透气透水的外层以及吸水树脂的内层，外层可以为无纺布等，整体的效果类似与纸尿片，具有比较好的保湿锁水和透气性能。保湿防漏锁水材料32将电解液进行储存。保湿防漏锁水材料32为一端开口的包裹形状，金属燃料棒从该开口插入，并且有剩余的部分露出于保湿防漏锁水材料32开口之外。集电膜片33为平直的矩形形状，相对应的在腔体框体的外表侧开孔41与集电膜片33的形状相符，刚好容集电膜片33放置。本实施例中保湿防漏锁水材料32与腔体框体是相对固定的，而金属燃料棒是可以转动的，如此设计师方便在更换金属燃料棒的时候，通过转动金属燃料棒以将其拉出，由于金属燃料棒是直接插入保湿防漏锁水材料32中，所以彼此之间没有进行相对位置的固定，在转动金属燃料棒的时候，保湿防漏锁水材料32是不会转动的，也防止了转动保湿防漏锁水材料32，使保湿防漏锁水材料32与集电膜片33之间的接触出现不良，从而影响到放电性能。

如图3-4所示，实施例二：1号标准尺寸的金属燃料电池，其包括一透气外壳、电极组件2、燃料电池组件3、腔体框架4和将所述透气外壳的端部开口进行封盖的端盖，所述燃料电池组件3内置于所述透气外壳，所述燃料电池组件3通过所述电极组件2向外提供电力。

透气外壳的尺寸大小与1号电池的尺寸大小一致。透气外壳的外侧表面设置有条形的透气凹槽11，使透气外壳之外的空气能够进入到透气外壳之内与燃料电池组件3接触进行反应。在正极端盖5和负极端盖6的中心都设置有开孔，正极导电片21从正极端盖5的内侧安装，并将与外界的电连接部穿过开孔以外露，负极导电片23从负极端盖6的外侧安装，并将与外界的电连接部穿过开孔以外露。透气外壳的后端处设置有外螺纹，负极端盖6的内表侧设置有内螺纹；透明外壳的前端处通过正极端盖5与透明外壳之间的过盈配合以固定，如此负极端盖6与正极端盖5将腔体框架4限位固定在透气外壳内。

所述燃料电池组件3安装于一腔体框架4内，所述保湿防漏锁水材料32包裹着所述金属燃料管插设于腔体框架4内，在该腔体框架4的外表侧开孔41处将所述集电膜片33附在所述保湿防漏锁水材料32的外表面；所述正极组件和负极组件分别安装于该腔体框架4的两端侧。保湿防漏锁水材料32将金属燃料管包裹仅将金属燃料管末端的螺孔露出。腔体框架4前端闭合后端开口，保湿防漏锁水材料32包裹着金属燃料管从后端开口插入，内盖9为一硅胶内盖9，在硅胶内盖9的中心设置有过孔，在过孔的四周设置有泄气孔，在硅胶内盖9上设置有防水泄气阀8将所述泄气孔盖住，防水泄气阀8为环形片状；硅胶内盖9将腔体框架4的后端开口盖合；在负极端盖6上也设置有与泄气孔相对应的气孔，负极端盖6将防水泄气阀8限位于内盖9上，在需要泄气的时候，气体从泄气孔出来将防水泄气阀8顶开，再从气孔泄出到外界。负极导电片23安装于负极端盖6外侧，并通过从外向内插入的螺钉7与金属燃料管的螺孔固定，以将负极导电片23与金属燃料管之间形成回路。

所述电极组件2包括正极组件和负极组件，所述正极组件包括一正极导电片21，所述负极组件包括一负极导电片23，与5号电池不同，1本实施例二内有正/负极连接片24。正极导电片21直接与集电膜片33连接，负极导电片23则通过导电的螺钉7与金属燃料管连接。

所述燃料电池组件3包括空心的金属燃料管、保湿防漏锁水材料32和集电膜片33，所述保湿防漏锁水材料32将所述金属燃料管包裹，所述集电膜片33附在所述保湿防漏锁水材料32的外表面；所述集电膜片33与所述正极组件电连接，所述金属燃料管与所述负极组件电连接。金属燃料管的管壁上设置有透气孔35。保湿防漏锁水材料32包括透气透水的外层以及吸水树脂的内层，外层可以为无纺布等，整体的效果类似与纸尿片，具有比较好的保湿锁水和透气性能。集电膜片33为圆弧的片状，相对应的在腔体框体的外表侧开孔41与集电膜片33的形状相符，刚好容集电膜片33放置。如图示的，保湿防漏锁水材料32将金属燃料管包裹得比较严密，所以本实施例中保湿防漏锁水材料32与金属燃料管是相对固定的，在更换金属燃料管的时候，通过转动金属燃料管连同保湿防漏锁水材料32拉出，那么为了防止转动保湿防漏锁水材料32对集电膜片33或彼此造成损坏，在容置集电膜片33的外表侧开孔41底部还设置有不锈钢片34，也就是说在保湿防漏锁水材料32于集电膜片33之间设有不锈钢片34。不锈钢片34刚性较大不会像集电膜片33一般容易损坏。

根据实施例一与实施例二的内容，金属燃料件31是制作成金属燃料棒或者金属燃料管使电池的体积来决定，5号电池的体积比较小，在对金属燃料的量来看，做成金属燃料棒比较合适；1号电池的体积比较大，为了能够使其内部的空间比较紧凑，同时考虑到金属燃料的用量，将金属燃料件31做成空心的金属燃料管，并同时在管壁上设置通孔，可以在使电池内部结构紧凑的同时控制金属燃料的使用成本。

以上的实施例只是在于说明而不是限制本实用新型，故凡依本实用新型专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种金属空气燃料电池，其特征在于：包括一透气外壳、电极组件、燃料电池组件和将所述透气外壳的端部开口进行封盖的端盖，所述燃料电池组件内置于所述透气外壳，所述燃料电池组件通过所述电极组件向外提供电力；所述电极组件包括正极组件和负极组件，所述正极组件至少包括一正极导电片，所述负极组件至少包括一负极导电片；所述燃料电池组件包括金属燃料件、保湿防漏锁水材料和集电膜片，所述保湿防漏锁水材料将所述金属燃料件包裹，所述集电膜片附在所述保湿防漏锁水材料的外表面；所述集电膜片与所述正极组件电连接，所述金属燃料件与所述负极组件电连接。

2.根据权利要求1所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：还包括一插设于所述透气外壳之内的腔体框架，所述燃料电池组件安装于一腔体框架内，在该腔体框架的外侧开孔处将所述集电膜片附在所述保湿防漏锁水材料的外表面；所述正极组件和负极组件分别安装于该腔体框架的两端侧；所述端盖通过螺纹或者过盈配合的方式将所述透气外壳与腔体框架限位固定。

3.根据权利要求2所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：所述端盖上设置有泄气孔，泄气孔上安装有防水泄气阀。

4.根据权利要求2所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：所述端盖固定在所述透气外壳或腔体框架。

5.根据权利要求1所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：所述负极导电片设置于所述端盖的外侧，并通过导电锁固件将其与所述金属燃料件固定，且构成电连接。

6.根据权利要求1所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：所述负极导电片内置于所述端盖的内侧，并部分外露于所述端盖的开孔，负极导电片通过导电连接片与所述金属燃料件电连接。

7.根据权利要求1所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：所述金属燃料件为实心的金属燃料棒。

8.根据权利要求1所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：所述金属燃料件为空心的金属燃料管。

9.根据权利要求8所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：在所述金属燃料管的外表面设置有若干通孔。

10.根据权利要求8或9所述的一种金属空气燃料电池，其特征在于：在所述保湿防漏锁水材料与集电膜片之间还设置有不锈钢片。