CN219246736U - 一种低温快速启动金属燃料电池 - Google Patents

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张静
雷红红
苏彦伟
翟兆岩
李小丽
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Abstract

本实用新型公开了一种低温快速启动金属燃料电池，包括电池堆、电解液箱和第一循环泵，还包括第二循环泵、第一电磁三通阀、中央处理器和第二电磁三通阀；电解液箱内设置有第一分隔板和第二分隔板，电解液箱被第一分隔板和第二分隔板隔离成三个空间。本实用新型通过对现有的电解液箱通过两个隔板分隔成第一电解液箱、第二电解液箱和加热箱，通过在加热箱内放置固态的KOH，然后配和第一、第二循环泵和第一第二电磁三通阀的开闭，从而使三个部分的电解液流动可控，从而可以实现低温时电解液进入到加热箱内与固态KOH反应放热，利用放热热量进行电池的启动，进而实现了低温启动后的常温工作两个状态的无缝更换，从而简单高效的实现了低温启动。

Description

一种低温快速启动金属燃料电池
技术领域
本实用新型涉及金属燃料电池技术领域，尤其涉及一种低温快速启动金属燃料电池。
背景技术
目前，金属燃料电池放电是化学反应，需要合适的温度才能保证催化剂的活性来维持化学反应放电。传统的低温加热是采用电能加热，需要耗费大量电能，且加热速率低。金属燃料电池电解液一般为碱性溶液，在低温下仍为液体，利用这一特性，在低温下将电解液与KOH固体混合，溶解过程会迅速产热，将此热量用来加热电解液能够实现节能的效果，但是实际使用时，由于固态的KOH具有强腐蚀性，其配置电解液的热量释放是瞬间的，如何利用这个瞬间释放的热量进行低温启动，且又能避免热量的损失是实际使用中需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低温快速启动金属燃料电池，能够实现电池低温的简单快速启动。
本实用新型采用的技术方案为：
一种低温快速启动金属燃料电池，包括电池堆、电解液箱和第一循环泵，还包括第二循环泵、第一电磁三通阀、中央处理器和第二电磁三通阀；所述的电解液箱内设置有第一分隔板和第二分隔板，所述的电解液箱被第一分隔板和第二分隔板隔离成三个空间，其中第一分隔板和第二分隔板之间的即为第一电解液箱，两侧的分别为第二电解液箱和加热箱，所述的第一电解液箱和第二电解液箱分别用来存储不同量的电解液，而加热箱用于存储固态的KOH，其中第一电解液箱出液口通过第一循环泵与电池堆的进液口连通，电池堆的出液口与第二电磁三通阀的进液口联通，第二电磁三通阀的第一出液口与第二电解液箱的进液口联通，第二电磁三通阀的第二出液口与第一电解液箱的第一进液口联通；
第二电解液箱的出液口通过第一循环泵与第一电磁三通阀的进液口联通，第一电磁三通阀的第二出液口与第一电解液箱的第二进液口联通，第一电磁三通阀的第三出液口与加热箱的进液口联通；所述的中央处理器分别控制连接第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、第一循环泵和第二循环泵的控制输入端。
还包括液位传感器，所述的液位传感器设置在电池堆内，用于检测电池堆内电解液的高度，所述液位传感器的输出端连接中央处理器的输入端。
所述的第一电解液箱和加热箱之间的隔板为导热性隔板。
所述的第一电解液箱与第二电解液箱之间的隔板为隔热板。
所述的导热性隔板采用不锈钢翅片，用于增强热传导。
本实用新型通过对现有的电解液箱通过两个隔板分隔成三个部分，分别为第一电解液箱、第二电解液箱和加热箱，通过在加热箱内放置固态的KOH，然后配和第一、第二循环泵和第一第二电磁三通阀的开闭，从而使三个部分的电解液流动可控，从而可以实现低温时电解液进入到加热箱内与固态KOH反应放热，利用放热热量进行电池的启动，当常温工作时，通过各个电解液管路开关的控制，使其通过第一电解液箱内进行流动，进而实现了低温启动后的常温工作两个状态的无缝更换，从而简单高效的实现了低温启动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的电气原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实用新型包括电池堆1、电解液箱和第一循环泵8，还包括第二循环泵7、第一电磁三通阀9、中央处理器和第二电磁三通阀6；所述的电解液箱内设置有第一分隔板3和第二分隔板4，所述的电解液箱被第一分隔板3和第二分隔板4隔离成三个空间，其中第一分隔板和第二分隔板之间的即为第一电解液箱10，两侧的分别为第二电解液箱11和加热箱11，所述的第一电解液箱10和第二电解液箱11分别用来存储不同量的电解液，而加热箱11用于存储固态的KOH，其中第一电解液箱10出液口通过第一循环泵8与电池堆1的进液口连通，电池堆1的出液口与第二电磁三通阀6的进液口联通，第二电磁三通阀6的第一出液口与第二电解液箱11的进液口联通，第二电磁三通阀6的第二出液口与第一电解液箱10的第一进液口联通；
第二电解液箱11的出液口通过第一循环泵7与第一电磁三通阀9的进液口联通，第一电磁三通阀9的第二出液口与第一电解液箱10的第二进液口联通，第一电磁三通阀9的第三出液口与加热箱11的进液口联通；所述的中央处理器分别控制连接第一电磁三通阀9、第二电磁三通阀6、第一循环泵8和第二循环泵7的控制输入端。
本实用新型通过对现有的电解液箱通过两个隔板分隔成三个部分，分别为第一电解液箱、第二电解液箱和加热箱，通过在加热箱内放置固态的KOH，然后配和第一、第二循环泵和第一第二电磁三通阀的开闭，从而使三个部分的电解液流动可控，从而可以实现低温时电解液进入到加热箱内与固态KOH反应放热，利用放热热量进行电池的启动，当常温工作时，通过各个电解液管路开关的控制，使其通过第一电解液箱内进行流动，进而实现了低温启动后的常温工作两个状态的无缝更换，从而简单高效的实现了低温启动。整个过程涉及到的程序都是中央处理器的控制各个电磁阀的开闭和各个循环泵的启停，即均为现有的技术，所以本发明的发明点也在于装置的结构和构成，并不涉及方法的改进。
还包括液位传感器，所述的液位传感器设置在电池堆内，用于检测电池堆内电解液的高度，所述液位传感器的输出端连接中央处理器的输入端。通过设置液位传感器从而可更加准确的控制各个电解液箱的开闭和电解液的流动。
所述的第一电解液箱10和加热箱11之间的隔板为导热性隔板。所述的第一电解液箱10与第二电解液箱11之间的隔板为隔热板。所述的导热性隔板采用不锈钢翅片，用于增强热传导。通过隔板性能的区别设置，使装置空间隔开的同时又能使各个空间的作用最大化的实现。
本实用新型将电解液箱分为两部分，低温下电解液箱内电解液较少，但可以满足系统循环及放电需求。电池堆放电过程会产热，利用电磁阀控制循环回路，控制热量循环只在小范围内，热量损失少。根据第一电解液箱10的大小设置加热箱固体质量，控制热量满足低温启动需求。
以下分为不同的工作模式时工作过程的切换进行简单的描述，具体：
低温启动时，启动第一循环泵7，将第二电解液箱11中的电解液经过电磁三通阀抽入加热箱，待温度升高至设定值，开启第二循环泵8，将加热后的第一电解液箱10中的电解液抽入电池堆进行反映，进过第二电磁三通阀6回流至第一电解液箱10中。
常温时，循环线路：第二循环泵8→电池堆1→第二电磁三通阀6→第一电解液箱10。
高温需要散热时，循环线路：第二循环泵8→电池堆→第二电磁三通阀6→第二电解液箱11，为了补充电解液，保持电解液平衡，通过检测液位控制另外一条循环线路：第二电解液箱11→第一循环泵7→第一电磁三通阀9→第一电解液箱10。
在加热箱外侧、第一电解液箱10和2之间均设隔热层，减少热量损失；在解热箱与第一电解液箱10之间加导热层，提高热传导效率。
导热层采用热管或不锈钢翅片，增强热传导的效率；隔热层采用常规的隔热材质。
此加热方法耗能低，启动泵即可加热，加热速度快。仅依靠自身反应热积累和强碱性固体溶解热进行传导加热，只需要把少量电解液抽入固体KOH，固液接触即可。由于KOH是电解质，加热后冷却后的电解液仍可用于电解液补充，不造成浪费。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“ 中心”，“ 横向”、“ 纵
向”、“ 长度”、“ 宽度”、“ 厚度”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”、“ 顺时针”、“ 逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“ 第一”、“ 第二”等是用于
区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“ 包括”和“ 具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行较详细的说明，但本发明不限于这里所述的特定实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等有效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种低温快速启动金属燃料电池，其特征在于：包括电池堆、电解液箱和第一循环泵，还包括第二循环泵、第一电磁三通阀、中央处理器和第二电磁三通阀；所述的电解液箱内设置有第一分隔板和第二分隔板，所述的电解液箱被第一分隔板和第二分隔板隔离成三个空间，其中第一分隔板和第二分隔板之间的即为第一电解液箱，两侧的分别为第二电解液箱和加热箱，所述的第一电解液箱和第二电解液箱分别用来存储不同量的电解液，而加热箱用于存储固态的KOH，其中第一电解液箱出液口通过第一循环泵与电池堆的进液口连通，电池堆的出液口与第二电磁三通阀的进液口联通，第二电磁三通阀的第一出液口与第二电解液箱的进液口联通，第二电磁三通阀的第二出液口与第一电解液箱的第一进液口联通；
第二电解液箱的出液口通过第一循环泵与第一电磁三通阀的进液口联通，第一电磁三通阀的第二出液口与第一电解液箱的第二进液口联通，第一电磁三通阀的第三出液口与加热箱的进液口联通；所述的中央处理器分别控制连接第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、第一循环泵和第二循环泵的控制输入端。
2.根据权利要求1所述的低温快速启动金属燃料电池，其特征在于：还包括液位传感器，所述的液位传感器设置在电池堆内，用于检测电池堆内电解液的高度，所述液位传感器的输出端连接中央处理器的输入端。
3.根据权利要求2所述的低温快速启动金属燃料电池，其特征在于：所述的第一电解液箱和加热箱之间的隔板为导热性隔板。
4.根据权利要求3所述的低温快速启动金属燃料电池，其特征在于：所述的第一电解液箱与第二电解液箱之间的隔板为隔热板。
5.根据权利要求4所述的低温快速启动金属燃料电池，其特征在于：所述的导热性隔板采用不锈钢翅片，用于增强热传导。
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