CN208690391U - 一种可充电锌空气液流电池装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种可充电锌空气液流电池装置，其包括：水存储罐、电解液存储罐、电池组和储液槽；水存储罐与电解液存储罐通过管道连通，电解液存储罐与电池组通过管道连通，电池组与储液槽通过管道连通；电池组至少包括两个单体电池，单体电池包括锌阳极层、电解液层和空气阴极层，电解液层位于锌阳极层与空气阴极层之间；单体电池串联连接，单体电池中的电解液层相连通；还包括用于驱动水或电解液在电解液存储罐、管道、电池组的电解液层以及储液槽之间循环流动的耐腐蚀泵。通过上述方式，本实用新型利用空气中的氧作为正极活性物质，以锌为负极，以碱性溶液为电解质的，不含任何容易导致燃烧或爆炸的材料，安全性高，具有很大的推广利用价值。

Description

一种可充电锌空气液流电池装置
技术领域
本实用新型涉及电池储能技术领域，特别是涉及一种可充电锌空气液流电池装置。
背景技术
长期以来，人类的生产生活一直依赖石油和煤炭等化石能源，我国是世界上第二大石油消费国，然而超过一半的石油依靠进口，其中2013年的原油进口量为2.82亿吨，对外依赖程度达到58.5％，这个数值已经超过了国际标定的“安全警戒线”(50％)。因此，我国面临严峻的石油安全挑战。全球气候变化对国际能源形势产生了重要影响。加之近年来大面积的雾霾问题，使我国加快实施能源战略的转型变得尤为重要。在这一背景下，开发使用新能源、走绿色可持续发展道路是必然选择。而新能源中的可再生能源又是重中之重，高效、清洁、低碳己经成为世界新能源发展的主流方向。但是风能、太阳能发电的间歇性和不可控制性是影响可再生能源发展的制约因素。2014随着新能源特别是光伏发电技术与应用的高速发展，为了解决新能源高渗透率电网接入的稳定性和友好性，储能技术应用的必要性已经得到行业的广泛共识。未来能源互联及能源互补的发展趋势，更是给储能技术提供了广阔的应用空间，储能在发展可再生清洁能源的过程中已成为关键所在。
储能市场包括大型电力储能、家庭储能、后备电源储能等。现有技术下，铅炭电池、锂电池在后备电源储能领域的性价比已经显著提高，后备电源和家庭储能领域是现阶段两种电池应用更为适合的领域。可再充电锌空电池有许多优势是储能行业重点发展的分支，锌空电池采用源自大气的空气中的氧气，其没有花费且取之不尽，消除了电池内存储燃料源的需要。此外，在锌空电池中采用催化剂电化学的减少氧气，而在实际上的点了发生反应中没有被使用，这使其在理论上可能在无限期发挥作用。另外，锌空电池采用氧气和锌作为活性材料，锌具有储量大，能量密度高，总体而言，锌-空气电池，因为它们的低材料成本和高性能，安全和环境友好的而被大力发展。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种可充电锌空气液流电池装置，不含任何容易导致燃烧或爆炸的材料，提高了电池使用的安全性，同时具有可多次循环充电、能力密度大、成本低的优点。
为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可充电锌空气液流电池装置，包括：水存储罐、电解液存储罐、电池组、储液槽、空气泵和耐腐蚀泵；
所述水存储罐与电解液存储罐通过管道连通，所述电解液存储罐与电池组通过管道连通，所述电池组与储液槽通过管道连通；所述储液槽与电解液存储罐通过管道连通；所述空气泵设置在连接所述电解液储罐与电池组的管道上；
所述电池组至少包括两个单体电池，所述单体电池包括锌阳极层、电解液层和空气阴极层，所述电解液层位于所述锌阳极层与空气阴极层之间；所述单体电池串联连接，所述单体电池中的电解液层相连通；
所述耐腐蚀泵包括电机，所述电机底部设有固定轴，所述电机的输出轴与固定轴固定连接，所述固定轴底部设有主轴，所述主轴底部设有防护装置，所述防护装置底部设有固定杆，所述固定杆外侧设有叶轮，所述叶轮设置在外壳内部，所述外壳一侧设有进液口，所述外壳另一侧设有出液口。
优选的，所述锌阳极层包括电解液可渗透的金属网和/或金属泡沫。
优选的，所述电解液层中的电解液为碱性电解液。
优选的，所述碱性电解液为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂中的一种。
优选的，所述电解液层中的电解液包括溶解饱和的锌盐。
优选的，所述电解液存储罐的数量为至少两个。
优选的，所述防护装置包括防护罩，所述防护罩内侧设有轴承，所述轴承内侧设有防护杆，所述主轴和固定杆均与防护杆固定连接。
优选的，所述叶轮包括转筒，所述转筒与固定杆固定连接，所述转筒外侧设有叶板，所述叶板表面设有滑槽，所述叶板顶部设有叶柱。
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列有益效果：
提供了一种可充电锌空气液流电池装置，利用空气中的氧作为正极活性物质，以锌为负极，以碱性溶液为电解质的，不含任何容易导致燃烧或爆炸的材料，安全性高，具有很大的推广利用价值。
附图说明
图1是本实用新型一种可充电锌空气液流电池装置一较佳实施例的示意图。
图2是本实用新型一种可充电锌空气液流电池装置中单体电池的示意图。
图3是本实用新型一种可充电锌空气液流电池装置中耐腐蚀泵的示意图。
图4是本实用新型一种可充电锌空气液流电池装置中防护装置的示意图。
图5是图4中A处的局部放大图。
附图说明：1水存储罐、2电解液存储罐、3电池组、31单体电池、311锌阳极层、312电解液层、313空气阴极层、4储液槽、5管道、6耐腐蚀泵、61 电机、62固定轴、63主轴、64防护装置、641防护罩、642轴承、643防护杆、 644叶板、645滑槽、65固定杆、66叶轮、67外壳、68进液口、69出液口、7 支架、8空气泵。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅附图，一种可充电锌空气液流电池装置，其包括：水存储罐1、电解液存储罐2、电池组3、储液槽4和空气泵8。水存储罐1、电解液存储罐2、电池组3和储液槽4安装在支架7上。水存储罐1与电解液存储罐2通过管道5连通，电解液存储罐2与电池组3通过管道5连通，电池组3与储液槽4通过管道5连通；储液槽4与电解液存储罐2通过管道5连通。空气泵8设置在连接电解液储罐2与电池组3的管道上，用来提供电极反应所需的氧气。电解液存储罐2的数量为至少两个，充分保证电解液的供给，提高工作效率。
电池组3至少包括两个单体电池31，单体电池31包括锌阳极层311、电解液层312和空气阴极层313，电解液层312位于锌阳极层311与空气阴极层313 之间。锌阳极层311包括电解液可渗透的且耐碱的金属网和/或金属泡沫电解液层312中的电解液为碱性电解液。碱性电解液为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂中的一种。电解液层312中的电解液包括溶解饱和的锌盐。锌盐为ZnO、 Zn(OH)2、K2Zn(OH)4、Na2Zn(OH)4中的一种或多种。单体电池31串联连接，单体电池31中的电解液层312相连通，首尾两个电池单体的电解液层312通过所管道5连通电解液存储罐2。
电池组3由多个单体电池31组3成，其中每个单体电池31都具有一个供气体扩散的阴极和一个金属阳极，并具有一定量的碱性电解液，也就是分别为本实用新型中的空气阴极层313、锌阳极层311和电解液层312。当单体电池31 工作时，阴阳极之间产生电动势，通过在阴阳极上嵌入集流体，可以使电能聚合导出。
由于可充电锌空气液流电池装置内部含有高浓度的电解质，具有强碱性，强腐蚀性，如氢氧化钾，一旦发生渗漏，将腐蚀电池附近部件，而且这种腐蚀可能是不可修复的，致命的，该锌空电池装置还包括用于驱动水或电解液在电解液存储罐2、管道5、电池组3的电解液层312以及储液槽4之间循环流动的耐腐蚀泵6。可以将耐腐蚀泵6设置在储液槽4和电解液存储罐2之间的管道上，主要用于驱动电解液从储液槽4回流至电解液存储罐2内。
耐腐蚀泵6包括电机61，电机61底部设有固定轴62，电机61的输出轴与固定轴62固定连接，固定轴62底部设有主轴63，主轴63底部设有防护装置 64，防护装置64底部设有固定杆65，固定杆65外侧设有叶轮66，叶轮66设置在外壳67内部，外壳67一侧设有进液口68，外壳67另一侧设有出液口69。通过设置叶轮66，有利于提高输送效率。
防护装置64包括防护罩641，防护罩641内侧设有轴承642，轴承642内侧设有防护杆643，主轴63和固定杆65均与防护杆643固定连接。防护装置 64，有利于保护防护杆643不会受到腐蚀性化学介质的腐蚀，同时轴承642起到固定防护杆643的作用，使得叶轮66在旋转的过程中更加的稳定。
叶轮66包括转筒，转筒与固定杆65固定连接，转筒外侧设有叶板644，叶板644表面设有滑槽645，设置的滑槽645可以有效的减少腐蚀性化学介质附着，当叶轮66旋转停止后产生一个倾斜角度，腐蚀性化学介质水滴通过滑槽645依次汇聚，进而顺着滑槽645落下，进而减少腐蚀性化学介质对叶轮66的腐蚀。叶板644顶部设有叶柱，叶柱可以增大对腐蚀性化学介质的输送效率和输送量，同时增加了叶板644与叶板644之间的密闭性。
在电池组3开始工作时，先由通过管道5从电解液存储罐2将电解液在重力的作用下从电池组3外部导入单体电池31的电解液层312中。电解液首先注满电池组3内每个单体电池31的电解液层312，之后随着导入的电解液增多，电池组3随即开始工作以供使用，通过空气泵8泵入空气电极开始发生电化学反应。完成后，单体电池31的电解液层312中的电解液从管道5导入到储液槽 4内。在耐腐蚀泵6的驱动作用下，电解液通过储液槽4被泵回电解液槽中进行下次充放电循环。当长期不使用时，通过管道5从水存储罐1依次流入电解液存储罐2、电池组3和储液槽4内对电解液存储罐2、电池组3和储液槽4进行清洗，保证电池的安全性。
以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种可充电锌空气液流电池装置，其特征在于，包括：水存储罐、电解液存储罐、电池组、储液槽、空气泵和耐腐蚀泵；
所述水存储罐与电解液存储罐通过管道连通，所述电解液存储罐与电池组通过管道连通，所述电池组与储液槽通过管道连通；所述储液槽与电解液存储罐通过管道连通；所述空气泵设置在连接所述电解液存储罐与电池组的管道上；
所述电池组至少包括两个单体电池，所述单体电池包括锌阳极层、电解液层和空气阴极层，所述电解液层位于所述锌阳极层与空气阴极层之间；所述单体电池串联连接，所述单体电池中的电解液层相连通；
所述耐腐蚀泵包括电机，所述电机底部设有固定轴，所述电机的输出轴与固定轴固定连接，所述固定轴底部设有主轴，所述主轴底部设有防护装置，所述防护装置底部设有固定杆，所述固定杆外侧设有叶轮，所述叶轮设置在外壳内部，所述外壳一侧设有进液口，所述外壳另一侧设有出液口。
2.根据权利要求1所述的一种可充电锌空气液流电池装置，其特征在于：
所述锌阳极层包括电解液可渗透的金属网和/或金属泡沫。
3.根据权利要求1所述的一种可充电锌空气液流电池装置，其特征在于：
所述电解液层中的电解液为碱性电解液。
4.根据权利要求3所述的一种可充电锌空气液流电池装置，其特征在于：
所述碱性电解液为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种可充电锌空气液流电池装置，其特征在于：
所述电解液层中的电解液包括溶解饱和的锌盐。
6.根据权利要求1所述的一种可充电锌空气液流电池装置，其特征在于：
所述电解液存储罐的数量为至少两个。
7.根据权利要求1所述的一种可充电锌空气液流电池装置，其特征在于：所述防护装置包括防护罩，所述防护罩内侧设有轴承，所述轴承内侧设有防护杆，所述主轴和固定杆均与防护杆固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种可充电锌空气液流电池装置，其特征在于：所述叶轮包括转筒，所述转筒与固定杆固定连接，所述转筒外侧设有叶板，所述叶板表面设有滑槽，所述叶板顶部设有叶柱。
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