CN206806471U - 一种铝‑空气燃料电池与电解液管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种铝‑空气燃料电池与电解液管理系统，包括铝‑空气燃料电池堆、蓄电池、以及与铝‑空气燃料电池堆连接的DC/DC转换器；所述的铝‑空气燃料电池堆为铝金属燃料电池堆，包括铝金属燃料电池、电解液箱和电解液管理系统；所述电解液管理系统包括供液管道，和依次设置在供液管道上的电解液泵、压力传感器、过滤器、电磁阀和滤袋；所述铝‑空气燃料电池堆通过供液管道连接到电解液箱。通过使用本实用新型系统能较大程度上减少电池系统电解液使用量，有效减小电解液箱体积，从而显著提高系统能量密度。
Description
技术领域
本实用新型属于能源技术，尤其涉及一种铝-空气燃料电池与电解液管理系统。
背景技术
铝-空气燃料电池是一种以铝合金为负极，碱性或中性水溶液为电解液、空气电极为正极的化学电源。铝-空气燃料电池通过消耗铝合金、电解液中的水、空气中的氧气，对外输出电能。其最大的特点是能量密度高，质量能量密度可以达到300-600Wh/kg，甚至更高。铝-空气燃料电池运行过程中持续生成铝酸盐沉淀物，在长时间运行过程中，沉淀物的正常排出是制约铝-空气电池快速发展的难题之一。同时，随着反应沉淀物浓度逐渐增加，电解液变得粘稠导电性差，导致电池性能下降明显，通常采用加入大量的电解液的方式简单处理，过多的电解液直接会增加电解液箱的体积，从而降低电池系统能量密度。另一方面，若强碱性电解液利用率不高，过于简单的直接对外排放，存在一定的环境污染。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种铝-空气燃料电池与电解液管理系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铝-空气燃料电池与电解液管理系统，包括铝-空气燃料电池堆、蓄电池、以及与铝-空气燃料电池堆连接的DC/DC转换器；所述的铝-空气燃料电池堆为铝金属燃料电池堆，包括铝金属燃料电池、电解液箱和电解液管理系统；
所述电解液管理系统包括供液管道，和依次设置在供液管道上的电解液泵、压力传感器、过滤器、电磁阀和滤袋；
所述铝-空气燃料电池堆通过供液管道连接到电解液箱。
按上述方案，所述过滤器为具有耐强碱性的过滤器，过滤器孔径范围为1 μm至20μm。
按上述方案，所述滤袋安装在电解液箱内部上板。
按上述方案，所述滤袋具有耐强碱性，滤袋孔径在1μm-20μm。
按上述方案，所述DC/DC转换器为可调DC/DC转换器。
按上述方案，所述电解液箱上设置有散热器。
按上述方案，所述铝-空气燃料电池中设有温度传感器。
本实用新型产生的有益效果是：
1)该铝-空气燃料电池系统通过对电解液的过滤、再利用，能较大程度上减少电池系统电解液使用量，有效减小电解液箱体积，从而显著提高系统能量密度。
2)该铝-空气燃料电池系统通过对电解液的过滤，电解液中的沉淀物浓度大幅下降，电解液的导电性保持良好，铝-空气燃料电池持续处于良好的发电性能状态。即相同时间内，显著提高电池对外的输出总电能。
3)强碱溶液直接排放对环境有一定的危害性。通过对电解液的过滤、收集处理，最大程度上利用电解液，能减少电解液排放次数，甚至做到运行过程中不排放，有利于保护环境。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型一个实施例的装置的系统结构示意图；
图2是本实用新型一个实施例的装置的系统结构示意图；
图3是本实用新型一个实施例的装置的系统结构示意图；
图中：1-铝-空气电池堆、2-第一电解液循环泵、3-压力传感器、4-过滤器、 5-第一电磁阀、6-滤袋、7-电解液箱、8-第一温度传感器、9-系统控制器、10- 散热器、11-第二电解液循环泵、12-蓄电池、13-DC/DC、14-第二温度传感器、15-第二电磁阀、16-第三电磁阀、17-第四电磁阀、18-电磁换向阀。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种铝-空气燃料电池与电解液管理系统，包括铝-空气燃料电池堆1、磷酸铁锂动力蓄电池12和DC/DC转换器13；DC/DC转换器13为可调DC/DC转换器，铝-空气燃料电池堆1和DC/DC转换器13连接；铝-空气燃料电池堆1与电解液管理系统连接，电解液管理系统包括第一电解液循环泵2、压力传感器3、过滤器4、第一电磁阀5、滤袋6、电解液箱7、散热器10、第一温度传感器8和第二电解液循环泵11。
在第一电解液循环泵2的作用下，第一电磁阀5处于关闭状态，电解液经过过滤器4过滤后，通过散热器降温后回到液箱。电解液在第二电解液循环泵 11的作用下，从电解液箱泵入铝-空气电池堆内，满足正常的电池工作要求，构成完整的电解液循环通路。
随着过滤器4内沉淀物浓度增加，压力传感器3不断上升。达到开启压力时，在系统控制器9控制下触发第一电磁阀5开启，开启时间5s-30s，含高浓度沉淀物的电解液流入到滤袋内，关闭第一电磁阀5。然后进入下一次循环。
滤袋对含高浓度沉淀物的电解液进一步进行过滤、分离。沉淀物被留在滤袋内，电解液自然分离流到电解液箱。
电解液箱内布置有第一温度传感器8，用于监测电解液的温度；铝-空气燃料电池堆1布置有第二温度传感器14，用于监测铝-空气燃料电池堆的温度。
系统控制器根据监测的温度控制策略，在线调控散热器的散热能力，保障电池长时间处于更佳的工作温度范围内。
铝-空气燃料电池系统通过电线接口和通讯接口向负载输出电能。
如图2所示，是一种针对逆流反冲洗管路设计的电解液管理系统。以下仅说明与图1实施例的区别部分：在系统控制器9控制下，正常工作、过滤过程中，第一电磁阀5关闭、第二电磁阀15开启、第三电磁阀16关闭、第四电磁阀17开启，电解液经过过滤器4过滤后，通过散热器降温后回到液箱。随着过滤器4内沉淀物浓度增加，压力传感器3不断上升。达到开启压力时，第二电磁阀15关闭、第三电磁阀16开启、第四电磁阀17关闭、第一电磁阀5开启，在逆向冲洗的作用下含高浓度沉淀物的电解液流入到滤袋内，运行时间5s-30s 后，再第三电磁阀16关闭、第二电磁阀15开启、第四电磁阀17开启、第一电磁阀5关闭。过滤器4恢复到初始过滤状态，进入下一次循环。
如图3所示，是电解液管理系统的针对逆流反冲洗管路优化设计。以下仅说明与图1实施例的区别部分：在系统控制器9控制下，正常工作、过滤过程中，第一电磁阀5关闭、电磁换向阀18连接在A位置、第四电磁阀17开启，电解液经过过滤器4过滤后，通过散热器降温后回到液箱。随着过滤器4内沉淀物浓度增加，压力传感器3不断上升。达到开启压力时，电磁换向阀18切换到B位置、第四电磁阀17关闭、第一电磁阀5开启，在逆向冲洗的作用下含高浓度沉淀物的电解液流入到滤袋内，运行时间5s-30s后，再电磁换向阀18切换到A位置、第四电磁阀17开启、第一电磁阀5关闭。过滤器4恢复到初始过滤状态，进入下一次循环。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种铝-空气燃料电池与电解液管理系统，包括铝-空气燃料电池堆、蓄电池、以及与铝-空气燃料电池堆连接的DC/DC转换器；所述的铝-空气燃料电池堆为铝金属燃料电池堆，包括铝金属燃料电池、电解液箱和电解液管理系统；
所述电解液管理系统包括供液管道，和依次设置在供液管道上的电解液泵、压力传感器、过滤器、电磁阀和滤袋；
所述铝-空气燃料电池堆通过供液管道连接到电解液箱。
2.根据权利要求1所述的铝-空气燃料电池与电解液管理系统，其特征在于，所述过滤器为具有耐强碱性的过滤器，过滤器孔径范围为1μm至20μm。
3.根据权利要求1所述的铝-空气燃料电池与电解液管理系统，其特征在于，所述滤袋安装在电解液箱内部上板。
4.根据权利要求1所述的铝-空气燃料电池与电解液管理系统，其特征在于，所述滤袋具有耐强碱性，滤袋孔径在1μm-20μm。
5.根据权利要求1所述的铝-空气燃料电池与电解液管理系统，其特征在于，所述DC/DC转换器为可调DC/DC转换器。
6.根据权利要求1所述的铝-空气燃料电池与电解液管理系统，其特征在于，所述电解液箱上设置有散热器。
7.根据权利要求1所述的铝-空气燃料电池与电解液管理系统，其特征在于，所述铝-空气燃料电池中设有温度传感器。
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