CN209282310U - 一种氯镁燃料电池的供气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氯镁燃料电池的供气系统，包括气体发生部和气体转化部；气体发生部包括外壳及安装于外壳内部的液氯存储罐，外壳的内壁两侧分别设置有制冷装置和加热装置，分别用于对液氯存储罐进行冷却和加热；液氯存储罐通过设置有单向阀和压力计的第一管道与止回罐连通，止回罐通过设置有保险阀的第二管道与气体转化部连通；气体转化部包括多通道阴极板，多通道阴极板底部设置有与第二管道连通的气体入口，其内部设置有与若干条与气体入口相通的气道，气道上开设有送气孔，送气孔贯穿至多通道阴极板的上表面；氯镁燃料电池通过集热管与所述加热装置相连接。采用该结构的供气系统，可有效解决现有氯镁电池不可充电、电能转换效率低的问题。

Description

一种氯镁燃料电池的供气系统

技术领域

本实用新型属于氯镁燃料电池技术领域，具体涉及一种氯镁燃料电池的供气系统。

背景技术

由于石油、天然气、煤碳等传统能源的枯竭，不得不开发新能源来维持人类的生活及生存环境。目前水能发电、核能发电是主力能源，化学能发电、太阳能发电以及风能发电则起到辅助作用。化学能发电，最主要还是储能发电的作用，而这一作用，就要求化学能发电要有高的能量转换效率，快速的储存功能以及持久的发电输出。

燃料电池是将化学能转化为电能和热能的新型电池，其与常规电池的不同之处在于，只要有燃料和氧化剂供给，就会有连续不断的电能产生。它因具有能量转换效率高、无污染、启动快、电池寿命长，比功率、比能量高等优点。镁及镁的化合物在自然界中储存很丰富、成本低、燃料易于储运，可使用温度范围宽、污染小等优点。在中国，镁及镁合金占有率为世界的70％左右，利用这丰富资源来发电，提供电能，具有重要意义。

作为一种能将化学能直接转化为电能的供电装置，镁燃料电池虽然具有诸多优势，但由于技术的原因，现有技术中的镁燃料电池由于内阻大、电能转换效率低、不可密封、不可充电，大大降低了实用性，故要提高镁燃料电池的实用新型性，就必须解决这些技术问题。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种氯镁燃料电池的供气系统，以解决现有氯镁电池不可充电、电能转换效率低的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：包括气体发生部和气体转化部；气体发生部包括外壳以及安装于外壳内部的液氯存储罐，外壳的内壁两侧分别设置有制冷装置和加热装置，分别用于对液氯存储罐中的液氯进行冷却和加热；液氯存储罐通过设置有单向阀和压力计的第一管道与止回罐连通，止回罐通过设置有保险阀的第二管道与气体转化部连通；气体转化部包括多通道阴极板，多通道阴极板底部设置有与第二管道连通的气体入口，其内部设置有与若干条气体入口相通的气道，气道上开设有送气孔，送气孔贯穿至多通道阴极板的上表面；氯镁燃料电池通过集热管与加热装置相连接。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，外壳包括壳体、粘附于壳体内表面上的保温层和底盖，保温层上设置有安置制冷装置和加热装置的凹坑，保温层之间预留有与液氯存储罐形状相同的空腔；底盖以可拆卸的方式连接于壳体底部。

进一步，制冷装置包括液氮罐、微型泵和循环盘管，循环盘管嵌装在外壳的侧壁上，其将液氮罐和微型泵连通。

进一步，加热装置包括电加热片和集热片，电加热片和集热片并列嵌装在外壳的侧壁上，集热管与集热片相连接。

进一步，多通道阴极板内部的气道呈田字形，田字形气道的各个顶点及中点处设置有送气孔。

进一步，第一管道上还设置有电加热套，电加热套设置于单向阀和压力计的下游。

进一步，第一管道的末端深入止回罐的底部，第二管道的起始端位于止回罐的上部。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型供气系统中的液氯存储罐安装于可开合的外壳中，方便对液氯存储罐进行更换，可以持续不断的为氯镁燃料电池提供氯气，可有效解决现有氯镁燃料电池不能充电而使用寿命短的问题。

2.本实用新型供气系统的气体发生部中设置有对液氯存储罐降温的制冷装置和对液氯存储罐升温的加热装置，制冷装置能够对液氯进行冷却，在电池不工作时，充分保证电池的稳定，安全性能大大提高；加热装置使液氯存储罐中的液氯汽化，可以对氯镁燃料电池提供连续且稳定的氯气，电能转化效率得以提升。

3.本实用新型中的气体转化部位多通道阴极板，多通道阴极板内部设置有多条气道，并在气道上设置有多个送气孔，氯气同时从这些送气孔中溢出，其与电解质的反应接触面积增大，可以显著提高氯气与电解质溶液的反应速度，电能转化效率大大提高。

4.本实用新型还在第一管道上设置有电加热套，可以对从液氯存储罐出来的氯气进行二次加热，减少氯气中杂质的含量，提升最终氯气的品质，氯镁燃料电池的电能转换效率提高。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图；

图2为壳体示意图；

图3为多通道阴极板的主视图；

图4为多通道阴极板的俯视图；

其中，1、外壳；2、第一管道；3、单向阀；4、压力计；5、电加热套；6、止回罐；7、保险阀；8、第二管道；9、氯镁燃料电池；10、多通道阴极板；11、壳体；12、保温层；13、凹坑；14、空腔；151、液氮罐；152、微型泵；153、循环盘管；161、电加热片；162、集热片；17、底盖；18、集热管；19、液氯存储罐。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本实用新型的实施例中，如图1～3所示，提供一种氯镁燃料电池的供气系统，本实用新型中的氯镁燃料电池供气系统包括气体发生部和气体转化部。其中，气体发生部包括外壳1以及安装于外壳1内部的液氯存储罐19，本实用新型中的外壳1包括壳体11和底盖17，壳体1采用硬质塑料制成，如聚氯乙烯、聚碳酸酯等，并且壳体1内表面上粘附有保温层12，保温层12采用酚醛泡沫、矿物棉等制成；底盖17的材质与壳体11相同，其可以像瓶盖一样旋装在壳体11底部，也可以采用活页连接在壳体11底部，以方便底盖17打开而对壳体11内部的液氯存储罐19进行更换。壳体11的内部留有与液氯存储罐19形状相同的空腔14，并且空腔14两侧的保温层12上分别挖设有安置制冷装置和加热装置的凹坑13，凹坑13中分别放置有制冷装置和加热装置。液氯存储罐19采用不锈钢或钛合金制成。

本实用新型中的制冷装置包括液氮罐151、微型泵152和循环盘管153；液氮罐151中盛装有液氮，微型泵152的入口和出口分别与液氮罐151的出口和循环盘管153的入口连通，循环盘管153的出口与液氮罐151的入口连通，循环盘管153与冰箱中的冷却液流通管形状类似，以增大液氮与液氯存储罐19的接触面积，能够更好的对液氯进行冷却，在电池不工作时，充分保证电池的稳定。

本实用新型中的加热装置包括电加热片161和集热片162；其中，电加热片161包括电源、变压器、加热丝和铁片，加热丝置于铁片之间，其通过变压器与电源连接，电源可以采用电池，也可以直接用市电。集热片162与太阳能板的集热片类似，可以收集来自电池的热量并对的液氯存储罐19进行加热。集热片162与电加热片161上下并排设置在空腔14的侧壁的保温层12中，且集热片162与电加热片161的面积比为1:1～4。在燃料电池刚开始工作时，采用电加热片161对液氯存储罐19进行加热，以对氯镁燃料电池9提供连续且稳定的氯气；在电池稳定工作以后，会产生大量热量，此时热量通过安装在氯镁燃料电池9表面的集热管18进入集热片162中，集热片162对液氯存储罐19进行加热，此时即使断开电加热片，也能产生连续且稳定的氯气，氯镁燃料电池9可正常工作。

壳体1上开设有正对液氯存储罐19出气口的出口，出口处密闭连接有第一管道2，第一管道2可以为橡胶管，也可以为钢管，第一管道上从上游到下游依次设置有单向阀3和压力计4，分别用于控制氯气的进出以及检测氯气的压力；第一管道2的末端连接有用于防止HCl、水蒸汽、易挥发的有机物等进入液氯存储罐9的中止回罐6，并且第一管道2的末端从止回罐6的入口插入止回罐6的底部，止回罐6的出口处连接有第二管道8，第二管道8的起始端位于止回罐6上部，其管体上设置有保险阀7，保险阀7可以为单向阀，也可以为紧急截断阀；第二管道8的末端与气体转化部连通。

本实用新型中的气体转化部为多通道阴极板10，多通道阴极板10采用碳材料(石墨、活性炭、碳纤维、碳纳米管、氮/硼掺杂石墨烯等)或Pt制成，其底部设置有与第二管道8连通的气体入口101，其内部设置有与若干条与气体入口101相通的气道102，气道102上开设有送气孔103，送气孔103贯穿至多通道阴极板10的上表面。在本实用新型的一种优选实施例中，多通道阴极板10内部的气道102呈田字形，并且在田字形气道102的各个顶点及中点处设置有送气孔103，如图4所示。

单纯的靠加热装置对液氯存储罐19进行加热，所生成的氯气中有可能因为含有HCl和水蒸气等而对氯镁燃料电池9的运转带来不利影响，因此本实用新型中在第一管道2上还设置有电加热套10，以对从液氯存储罐19出来的氯气进行二次加热，减少其中杂质的含量，提升最终氯气的品质，氯镁燃料电池9的电能转换效率提高。电加热套10设置于单向阀3和压力计4的下游，其与电加热片162类似，包括电源、变压器、加热丝和筒状铁片，加热丝置于筒状铁片之间，其通过变压器与电源连接，电源可以采用电池，也可以直接用市电。

氯镁燃料电池9表面设置有集热管18，集热管18与加热装置中的集热片162相连接，用于收集氯镁燃料电池9工作时产生的热量，并传送到集热片162中，以对液氯存储罐19进行加热，实现热量的回收利用。

虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种氯镁燃料电池的供气系统，其特征在于：包括气体发生部和气体转化部；所述气体发生部包括外壳(1)以及安装于所述外壳(1)内部的液氯存储罐(19)，所述外壳(1)的内壁两侧分别设置有制冷装置和加热装置，分别用于对所述液氯存储罐(19)中的液氯进行冷却和加热；所述液氯存储罐(19)通过设置有单向阀(3)和压力计(4)的第一管道(2)与止回罐(6)连通，所述止回罐(6)通过设置有保险阀(7)的第二管道(8)与所述气体转化部连通；所述气体转化部包括多通道阴极板(10)，所述多通道阴极板(10)底部设置有与所述第二管道(8)连通的气体入口(101)，其内部设置有若干条与所述气体入口(101)相通的气道(102)，所述气道(102)上开设有送气孔(103)，所述送气孔(103)贯穿至多通道阴极板(10)的上表面；所述氯镁燃料电池(9)通过集热管(18)与所述加热装置相连接。

2.根据权利要求1所述的氯镁燃料电池的供气系统，其特征在于：所述外壳(1)包括壳体(11)、粘附于所述壳体(11)内表面上的保温层(12)和底盖(17)，所述保温层(12)上设置有安置所述制冷装置和加热装置的凹坑(13)，保温层(12)之间预留有与所述液氯存储罐(19)形状相同的空腔(14)；所述底盖(17)以可拆卸的方式连接于所述壳体(11)底部。

3.根据权利要求1所述的氯镁燃料电池的供气系统，其特征在于：所述制冷装置包括液氮罐(151)、微型泵(152)和循环盘管(153)，所述循环盘管(153)嵌装在所述外壳(1)的侧壁上，其将液氮罐(151)和微型泵(152)连通。

4.根据权利要求1所述的氯镁燃料电池的供气系统，其特征在于：所述加热装置包括电加热片(161)和集热片(162)，所述电加热片(161)和集热片(162)并列嵌装在所述外壳(1)的侧壁上，所述集热管(18)与所述集热片(162)相连接。

5.根据权利要求1所述的氯镁燃料电池的供气系统，其特征在于：所述多通道阴极板(10)内部的气道(102)呈田字形，所述田字形气道的各个顶点及中点处设置有送气孔(103)。

6.根据权利要求1所述的氯镁燃料电池的供气系统，其特征在于：所述第一管道(2)上还设置有电加热套(5)，所述电加热套(5)设置于所述单向阀(3)和压力计(4)的下游。

7.根据权利要求1所述的氯镁燃料电池的供气系统，其特征在于：所述第一管道(2)的末端深入所述止回罐(6)的底部，所述第二管道(8)的起始端位于所述止回罐(6)的上部。