CN216389528U - 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，包括有壳体、上盖，以及设置在所述壳体内部左右两侧且相互配合的第一组反应电极和第二组反应电极；所述第一组反应电极包括有第一阴极板和间隔设置于所述第一阴极板外侧的第一阳极板；所述第二组反应电极包括有第二阴极板和间隔设置于所述第二阴极板外侧的第二阳极板；所述第一阴极板和所述第二阴极板均与所述壳体密封设置且两者的内侧之间形成一供氧流道；在所述壳体上设置有与所述供氧流道连通的进气孔，且在所述上盖上设置有排气孔。本实用新型结构简单合理，具有较佳的空气流通设计，使供氧效率提升，同时提高反应效能。

Description

一种金属空气燃料电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体是涉及一种金属空气燃料电池。

背景技术

金属空气燃料电池是以金属为燃料，与空气中的氧气发生氧化还原反应产生电能的一种特殊燃料电池。金属空气电池以活性金属作为阳极，碳基薄膜为阴极，具有安全、环保、能量密度高等诸多优点，其可用于手机充电、照明等用电需求。然而，现有技术中的金属空气燃料电池一般还存在一些问题，例如有供氧效率不够高，使得反应效能不够高等问题。因此，需要对现有技术进行改进。

实用新型内容

针对以上现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种金属空气燃料电池，其结构简单合理，具有较佳的空气流通设计，使供氧效率提升，同时提高反应效能。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种金属空气燃料电池，包括有壳体、上盖，以及设置在所述壳体内部左右两侧且相互配合的第一组反应电极和第二组反应电极；所述第一组反应电极包括有第一阴极板和间隔设置于所述第一阴极板外侧的第一阳极板；所述第二组反应电极包括有第二阴极板和间隔设置于所述第二阴极板外侧的第二阳极板；所述第一阴极板和所述第二阴极板均与所述壳体密封设置且两者的内侧之间形成一供氧流道；在所述壳体上设置有与所述供氧流道连通的进气孔，且在所述上盖上设置有排气孔。

作为一种具体的实施例，所述第一阴极板的外侧和所述第二阴极板的外侧分别与所述壳体的内壁之间形成第一电解液腔和第二电解液腔；在所述壳体的底部设置有两端分别连通所述第一电解液腔和第二电解液腔的液位平衡通道。

进一步地，所述液位平衡通道由固定片和底塞构成；在所述壳体的底部设置有分别具有一缺口的且对应连接所述第一阴极板和所述第二阴极板的两个凸起部；两个所述缺口的两侧对应连接；所述固定片固定且密封地连接在两个所述缺口的上端；在所述壳体的底部设置有一安装孔；所述底塞装配至所述安装孔中且上端与所述固定片之间配合形成所述液位平衡通道。

作为一种具体的实施例，所述进气孔包括有位于所述壳体底面上的底进气孔和位于所述壳体侧面上的侧进气孔；所述排气孔包括有正对所述供氧通道的供氧通道排气孔和分别位于所述供氧通道排气孔两侧的反应气体排气孔。

进一步地，在所述壳体内还设置有一中盖板；在所述中盖板的底面的两侧分别设置有一卡槽，所述第一阴极板和所述第二阴极板的上端分别卡入至两条所述卡槽中；在所述中盖板上设置有与所述供氧通道排气孔对应的中盖板排气孔。

作为一种具体的实施例，在所述壳体的外侧安装有一电源管理盒；所述第一组反应电极和所述第二组反应电极导通地分别与所述电源管理盒的输入端电连接；在所述电源管理盒上还设置有一电源输出端口。

进一步地，所述第一组反应电极和所述第二组反应电极串联设置，且两端分别电连接在一电源盒插座的输入端上，所述电源盒插座的输出端与所述电源管理盒的输入端对应地插接导通；所述电源盒插座固定在所述壳体上。

作为一种具体的实施例，还包括有第三组反应电极和第四组反应电极；所述第三组反应电极和所述第四组反应电极分别位于所述第一组反应电极和所述第二组反应电极的外侧；所述第三组反应电极包括有第三阴极板和间隔设置于所述第三阴极板内侧的第三阳极板；所述第四组反应电极包括有第四阴极板和间隔设置于所述第四阴极板内侧的第四阳极板；所述第三阴极板和所述第四阴极板分别设置在所述壳体的左右两侧，且在所述壳体的左右两侧上分别设置有配合的且密布的多个透气孔。

进一步地，在所述壳体内部设置有第一隔板和第二隔板；所述第一组反应电极与所述第三组反应电极之间通过所述第一隔板隔开；所述第二组反应电极与所述第四组反应电极之间通过所述第二隔板隔开。

进一步地，所述第一阴极板、所述第二阴极板、第三阴极板和第四阴极板均固定在所述壳体内；所述第一阴极板、所述第二阴极板、所述第三阴极板和所述第四阴极板均包括有阴极固定板、碳基阴极薄膜和阴极夹板；所述阴极固定板与所述阴极夹板配合卡紧所述碳基阴极薄膜，且在所述阴极固定板和所述阴极夹板上均设置有与所述碳基阴极薄膜配合的通气孔；在所述阴极夹板上设置有支撑片且在所述支撑片上设置有用于供所述第一阳极板、所述第二阳极板、所述第三阳极板和所述第四阳极板对应插设的插槽。

本实用新型的有益效果为：

(一)本实用新型结构简单合理，通过在壳体内设置第一组反应电极和第二组反应电极来保证功率，并利用第一阴极板与第二阴极板形成一供氧通道，使得由进气孔进入到供氧通道内的冷空气在经过两个阴极板时会受到电化学反应产生的热能而增温，增温后的热空气再由上方的排气孔排出，从而使得冷热空气的循环产生一个稳定的供氧气流，缺氧的空气不会有滞留的状况，而使氧气供应充足，通过较佳的空气流通设计，使供氧效率提升，同时提高反应效能。

(二)本实用新型通过采用简易可靠的结构配置能够使得装配方便，例如阳极板为可拆卸设置的，能够方便拆出更换或清洗等。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的爆炸图；

图2是本实用新型实施例一的整体结构示意图；

图3是沿图2的A-A的剖面图；

图4是沿图2的A2-A2的剖面图；

图5是本实用新型实施例一的去除上盖后的结构示意图；

图6是图5的爆炸图；

图7是本实用新型实施例一的安装底塞时的示意图；

图8是本实用新型实施例一的局部结构示意图；

图9是本实用新型实施例一的阴极板的结构示意图；

图10是本实用新型实施例一的电源管理盒的整体示意图；

图11是本实用新型实施例二的整体结构示意图。

附图标记：

1、壳体；2、上盖；3、第一阴极板；4、第一阳极板；5、第二阴极板；6、第二阳极板；7、供氧流道；8、第一电解液腔；9、第二电解液腔；10、液位平衡通道；11、固定片；12、底塞；13、底进气孔；14、侧进气孔；15、供养通道排气孔；16、反应气体排气孔；17、中盖板；18、中盖板排气孔；19、卡槽；20、电源管理盒；21、电源输出端口；22、电源盒插座；23、第三阴极板；24、第三阳极板；25、第四阴极板；26、第四阳极板；27、透气孔；28、第一隔板；29、第二隔板；30、阴极固定板；31、碳基阴极薄膜；32、阴极夹板；33、通气孔；34、支撑片；35、插槽；36、安装孔；37、固定座；38、缺口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对实用新型做进一步阐述，下述说明仅是示例性的，不限定实用新型的保护范围。

实施例一：

如图1-10所示，一种金属空气燃料电池，包括有壳体1、上盖2，以及设置在壳体1内部左右两侧的相互配合的第一组反应电极和第二组反应电极；第一组反应电极包括有第一阴极板3和间隔设置于第一阴极板3外侧的第一阳极板4，优选的，第一阴极板3与第一阳极板4平行设置；第二组反应电极包括有第二阴极板5和间隔设置于第二阴极板5外侧的第二阳极板6，优选的，第二阴极板5与第二阳极板6平行设置；第一阴极板3和第二阴极板5均与壳体1密封设置且两者的内侧之间形成一供氧流道7；在壳体1上设置有与供氧流道7连通的进气孔，且在上盖2上设置有排气孔。本实用新型结构简单合理，通过在壳体1内设置第一组反应电极和第二组反应电极来保证功率，并利用第一阴极板3与第二阴极板5形成一供氧通道7，使得由进气孔进入到供氧通道7内的冷空气在经过两个阴极板时会受到电化学反应产生的热能而增温，增温后的热空气再由上方的排气孔排出，从而使得冷热空气的循环产生一个稳定的供氧气流，缺氧的空气不会有滞留的状况，而使氧气供应充足，通过上述较佳的空气流通设计，使供氧效率提升，同时提高反应效能。

其中，如图3和图4所示，第一阴极板3的外侧和第二阴极板5的外侧分别与壳体1的内壁之间形成第一电解液腔8和第二电解液腔9；在壳体1的底部设置有两端分别连通第一电解液腔8和第二电解液腔9的液位平衡通道10。通过设置液位平衡通道10能够使得第一电解液腔8与第二电解液腔9内的电解液互通，从而能够方便注入电解液，当往其中一个电解液腔8注入电解液后，电解液会通过液位平衡通道10而通往另一个电解液腔，直到达到平衡状态。此种结构方式有别于现有很多产品所常用的整体沉浸式电解液腔或者是外部管道连接的液位平衡方式，可以整体减少整体沉浸式电解液腔可能产生的多个电极组间的微短路的自损耗问题，也可以减少额外外部管道安装的成本及复杂度，设计较为优异。

如图3和图7所示，液位平衡通道10由固定片11和底塞12构成；在壳体1的底部设置有分别具有一缺口的且对应连接第一阴极板3和第二阴极板5的两个凸起部；两个缺口38的两侧对应连接；固定片11固定且密封地连接在两个缺口38的上端；在壳体1的底部设置有一安装孔36；底塞12装配至安装孔36中且上端与固定片11之间配合形成液位平衡通道12。优选的，底塞12的上端呈半圆管状，从而能够让电解液可以流通得较为顺畅，当然，固定片11也可以设置成对应的半圆管状。通过设置固定片11和底塞12，从而能够方便制作液位平衡通道10，降低了制作难度，其首先将固定片11内置于壳体1内，然后从壳体1底部外将底塞12固定在安装孔36中，具体的连接方式可以为粘接或者熔接方式固定，底塞12固定完成后，其上端的半圆管状即可与固定片12配合形成一液位平衡通道10。

如图7所示，进气孔包括有位于壳体1底面上的底进气孔13和位于壳体1侧面上的侧进气孔14；排气孔包括有正对供氧通道7的供氧通道排气孔15和分别位于供氧通道排气孔15两侧的反应气体排气孔16。具体地说，两侧的反应气体排气孔16分别对应第一电解液腔8和第二电解液腔9。通过以上设置能够方便供氧通道7中的空气以及两个电解液腔中由于电化学反应所产生的反应气体的排出，设计合理。

如图6所示，在壳体1内还设置有一中盖板7；在中盖板7的底面的两侧分别设置有一卡槽19，第一阴极板3和第二阴极板5的上端分别卡入至两条卡槽19中；在中盖板17上设置有与供氧通道排气孔15对应的中盖板排气孔18。通过设置中盖板7并利用两条卡槽19能够方便将第一阴极板3和第二阴极板5定位好，防止松动，而中盖板排气孔18的设置则是防止中盖板17将供氧流道内的空气堵住。

如图1所示，在壳体1的外侧安装有一电源管理盒20；第一组反应电极和第二组反应电极导通地分别与电源管理盒20的输入端电连接；在电源管理盒20上还设置有一电源输出端口21，具体的，该电源输出端口21为一个或多个USB端口，也可以为DC接线端口。该电源管理盒20能够对电压进行降压和稳压，也能够方便对外输出电源，例如帮助手机充电或者照明等需求。

第一组反应电极和第二组反应电极串联设置，且两端分别电连接在一电源盒插座22的输入端上，形成正负极，电源盒插座22的输出端与电源管理盒20的输入端对应地插接导通，具体的，用于连接电源盒插座22的两端还可以分别连接一与电源盒插座22的输入端对应连接的端子，并且该两个端子分别安装在一卡置于壳体1内的固定座37上，从而使得两个端子不容易松动，保证导电的稳定性；在本实施例中，电源盒插座22固定在壳体1上。具体的，第一组反应电极和第二组反应电极还可以采用并联的设置方式来与电源管理盒20电连接。由于电极的电连接方式为现有技术，这里不再具体赘述。

实施例二：

如图11所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，在本实施例中，该金属空气燃料电池还包括有第三组反应电极和第四组反应电极；第三组反应电极和第四组反应电极分别位于第一组反应电极和第二组反应电极的外侧；第三组反应电极包括有第三阴极板23和间隔设置于第三阴极板23内侧的第三阳极板24，优选的，第三阴极板23用于第三阳极板24平行设置；第四组反应电极包括有第四阴极板25和间隔设置于第四阴极板25内侧的第四阳极板26，优选的，第四阴极板25与第四阳极板26平行设置；第三阴极板23和第四阴极板26分别设置在壳体1的左右两侧，且在壳体1的左右两侧上分别设置有配合的且密布的多个透气孔27。通过设置第三组反应电极和第四组反应电极能够起到加大功率的作用，上述结构中的第一组反应电极和、第二组反应电极、第三组反应电极和第四组反应电极的设置方式较为合理，有利于组装生产。

第一组反应电极、第二组反应电极、第三组反应电极和第四组反应电极之间可以采用串联或并联的方式连接，当然，如有必要，也可以采用两串两并的方式连接，这里不再具体赘述其电连接方式。

壳体1每一侧的多个透气孔27所组成的区域的边缘的任何一处均超出对应的第三阴极板23和第四阴极板25的边缘，且每一侧的多个透气孔27所组成区域的面积均比所对应的第三阴极板23或第四阴极板25表面面积大10％～30％，从而使各阴极板的边缘处也能够充分与空气发生作用。

如图11所示，在壳体1内部设置有第一隔板28和第二隔板29；第一组反应电极和第三组反应电极之间通过第一隔板28隔开；第二组反应电极与第四组反应电极之间通过第二隔板29隔开。具体的，在第一隔板28和第二隔板29的下端均设置有用于电解液流通的通孔。通过设置第一隔板28和第二隔板29能够保证每块隔板两侧的两组反应电极互不影响，提高电极的利用率。

第一阴极板3、第二阴极板5、第三阴极板23和第四阴极板25均固定在壳体1内；第一阴极板3、第二阴极板5、第三阴极板23和第四阴极板25均包括有阴极固定板30、碳基阴极薄膜31和阴极夹板32；阴极固定板30与阴极夹板32配合卡紧该碳基阴极薄膜31，且在阴极固定板30和阴极夹板32上设置有与碳基阴极薄膜31配合的通气孔33；在阴极夹板32上设置有用于供第一阳极板4、第二阳极板6、第三阳极板24和第四阳极板26对应插设的插槽35，以方便各阳极板的对应插入，且能够使相对应的阳极板与阴极板保持在合适的距离和高度。通过在各阴极板上设置插槽35能够方便定位各对应的阳极板，亦即阴极板与阳极板之间可拆卸连接的，且这种方便可以方便拆装阳极板，以便于后续的更换或清洗等操作。碳基阴极薄膜可以在电化学反应时吸收空气中的氧，氧气通过薄膜的空隙而进入到电解液腔中，使氧气与各阳极板产生化学反应并产生电流，电流又导流至电源管理盒20中进行输出。

优选的，阴极固定板30用于与壳体1密封连接，具体可以通过密封胶进行密封设置。

优选的，第一阳极板4、第二阳极板6、第三阳极板24和第四阳极板26均可以为镁、铝、锌中的一种或两种的组合。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种金属空气燃料电池，其特征在于：

包括有壳体、上盖，以及设置在所述壳体内部左右两侧且相互配合的第一组反应电极和第二组反应电极；所述第一组反应电极包括有第一阴极板和间隔设置于所述第一阴极板外侧的第一阳极板；所述第二组反应电极包括有第二阴极板和间隔设置于所述第二阴极板外侧的第二阳极板；所述第一阴极板和所述第二阴极板均与所述壳体密封设置且两者的内侧之间形成一供氧流道；在所述壳体上设置有与所述供氧流道连通的进气孔，且在所述上盖上设置有排气孔。

2.根据权利要求1所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

所述第一阴极板的外侧和所述第二阴极板的外侧分别与所述壳体的内壁之间形成第一电解液腔和第二电解液腔；在所述壳体的底部设置有两端分别连通所述第一电解液腔和第二电解液腔的液位平衡通道。

3.根据权利要求2所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

所述液位平衡通道由固定片和底塞构成；在所述壳体的底部设置有分别具有一缺口的且对应连接所述第一阴极板和所述第二阴极板的两个凸起部；两个所述缺口的两侧对应连接；所述固定片固定且密封地连接在两个所述缺口的上端；在所述壳体的底部设置有一安装孔；所述底塞装配至所述安装孔中且上端与所述固定片之间配合形成所述液位平衡通道。

4.根据权利要求1所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

所述进气孔包括有位于所述壳体底面上的底进气孔和位于所述壳体侧面上的侧进气孔；所述排气孔包括有正对所述供氧通道的供氧通道排气孔和分别位于所述供氧通道排气孔两侧的反应气体排气孔。

5.根据权利要求4所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

在所述壳体内还设置有一中盖板；在所述中盖板的底面的两侧分别设置有一卡槽，所述第一阴极板和所述第二阴极板的上端分别卡入至两条所述卡槽中；在所述中盖板上设置有与所述供氧通道排气孔对应的中盖板排气孔。

6.根据权利要求1所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

在所述壳体的外侧安装有一电源管理盒；所述第一组反应电极和所述第二组反应电极导通地分别与所述电源管理盒的输入端电连接；在所述电源管理盒上还设置有一电源输出端口。

7.根据权利要求6所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

所述第一组反应电极和所述第二组反应电极串联设置，且两端分别电连接在一电源盒插座的输入端上，所述电源盒插座的输出端与所述电源管理盒的输入端对应地插接导通；所述电源盒插座固定在所述壳体上。

8.根据权利要求1所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

还包括有第三组反应电极和第四组反应电极；所述第三组反应电极和所述第四组反应电极分别位于所述第一组反应电极和所述第二组反应电极的外侧；所述第三组反应电极包括有第三阴极板和间隔设置于所述第三阴极板内侧的第三阳极板；所述第四组反应电极包括有第四阴极板和间隔设置于所述第四阴极板内侧的第四阳极板；所述第三阴极板和所述第四阴极板分别设置在所述壳体的左右两侧，且在所述壳体的左右两侧上分别设置有配合的且密布的多个透气孔。

9.根据权利要求8所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

在所述壳体内部设置有第一隔板和第二隔板；所述第一组反应电极与所述第三组反应电极之间通过所述第一隔板隔开；所述第二组反应电极与所述第四组反应电极之间通过所述第二隔板隔开。

10.根据权利要求8所述的金属空气燃料电池，其特征在于：

所述第一阴极板、所述第二阴极板、第三阴极板和第四阴极板均固定在所述壳体内；所述第一阴极板、所述第二阴极板、所述第三阴极板和所述第四阴极板均包括有阴极固定板、碳基阴极薄膜和阴极夹板；所述阴极固定板与所述阴极夹板配合卡紧所述碳基阴极薄膜，且在所述阴极固定板和所述阴极夹板上均设置有与所述碳基阴极薄膜配合的通气孔；在所述阴极夹板上设置有支撑片且在所述支撑片上设置有用于供所述第一阳极板、所述第二阳极板、所述第三阳极板和所述第四阳极板对应插设的插槽。

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