CN219642958U - 一种铝燃料电池的反应堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝燃料电池的反应堆，涉及铝燃料电池领域，包括若干块反应模块，每个所述反应模块具有模块壳，所述模块壳内设置有隔板将模块壳内的空间分割成反应腔和排液腔；所述反应腔内设置有铝材料块和空气电极膜片；所述隔板处设置有溢流口，所述反应腔的底部设置有用于电解液进入的进液接口，所述排液腔的底部设置有用于排除电解液的排液孔。本实用新型通过设置多个具有一块铝材料块反应模块，从而提高铝材料的比表面积，使得所有铝材料与电解液充分接触，达到提高发电效率的目的。

Description

一种铝燃料电池的反应堆

技术领域

本实用新型涉及铝燃料电池领域，尤其是一种铝燃料电池的反应堆。

背景技术

铝燃料电池即为铝空气燃料电池，是一种新型的高能量化学电池，该电池具有能量密度大、质量轻、材料来源丰富、无污染、可靠性高、寿命长等优点。铝燃料电池是用铝材料或铝合金材料作为阳极，用空气电极膜片作为阴极，碱或盐溶液作为电解液进行化学反应；放电过程阳极溶解，空气中的氧被还原而释放电能的化学电池。

铝燃料电池具有用于发生电化学反应的反应堆，反应堆中存在的铝材料块、电解液和空气电极膜片构成一个整体；目前常用的反应堆中的铝材料块是一整块，该整块铝材料块浸没在电解液中，由于整块铝材料块的比表面积较小，所以整体式的反应堆中的铝材料块与电解液的接触不充分，电化学反应较慢，发电效率较慢。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种铝燃料电池的反应堆，通过设置多个具有一块铝材料块反应模块，从而提高铝材料的比表面积，使得所有铝材料与电解液充分接触，达到提高发电效率的目的。

本实用新型采用的技术方案如下：一种铝燃料电池的反应堆，包括若干块反应模块，每个所述反应模块具有模块壳，所述模块壳内设置有隔板将模块壳内的空间分割成反应腔和排液腔；所述反应腔内设置有铝材料块和空气电极膜片；所述隔板处设置有溢流口，所述反应腔的底部设置有用于电解液进入的进液接口，所述排液腔的底部设置有用于排除电解液的排液孔。

进一步地，所述反应腔的侧面由至少两根支撑条组成，所述铝材料块装配于反应腔内，所述空气电极膜片装配于反应腔的侧面外。

进一步地，所述模块壳具有用于拿取铝材料块的取放材料口，所述反应模块还具有用于封闭取放材料口的堵盖，所述铝材料块悬挂于堵盖上。

进一步地，所述堵盖与模块壳可拆卸连接；所述堵盖具有扣边，所述扣边的几何尺寸大于模块壳上被封闭的位置的几何尺寸。

进一步地，所述模块壳上设置有两个用于与导线连接的电极接头，两个所述电极接头分别与铝材料板、空气电极膜片电连接；若干块所述反应模块通过导线与电极接头连接实现串联。

进一步地，所述模块壳的外侧设置有若干个用于相邻的反应模块定位排布的定位对接件，所述定位对接件的两端分别设置有凸结构和与凸结构匹配的凹结构。

进一步地，若干个定位对接件均匀分布在模块壳的四周。

进一步地，还包括保护外壳，所有所述反应模块均装配于保护外壳内。

进一步地，所述保护外壳上设置有通风口和鼓风机，并且所述鼓风机以鼓风方向正对着通风口的状态安装在保护外壳上。

进一步地，所述通风口处设置有防尘网，该防尘网完全覆盖所述通风口。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型公开的反应堆由若干块反应模块组成，每个反应模块中具有铝材料块，相当于将整个铝材料均匀分割成若干块铝材料块，从而提高铝材料的比表面积，增加铝材料与电解液的接触面积，提高电化学反应速度，从而提高发电效率；

2、本实用新型通过隔板将模块壳分割成反应腔和排液腔，以及溢流口的设置位置，保证反应腔是独立的空间，从而保证反应腔内液位的深度，以达到使得铝材料块能够浸没在电解液中，从而提高铝材料与电解液的接触面积，提高电化学反应速度，从而提高发电效率；

3、本实用新型通过设置溢流口，在反应堆中的电解液为流动的状态下，使得电解液通过溢流的方式流出反应腔，从而降低反应腔内电解液的液面波动，提高电化学反应稳定性，从而提高电压或电流的稳定性；

4、本实用新型将进液接口设置在反应腔的底部，利用液体自身的缓冲能力，能够降低电解液进入反应腔时候对反应腔内电解液液面产生的波动，提高电化学反应稳定性，从而提高电压或电流的稳定性；

5、本实用新型将进液接口与排液孔均设置在模块壳的底部，能够达到在停止电化学反应时候快速且完全回流电解液，在中断电化学反应后，避免电解液存放在反应腔中的时间过久，降低铝材料被电解液的腐蚀。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型公开的反应堆的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型公开的反应堆的剖视结构示意图；

图3为本实用新型公开的反应模块的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型公开的模块壳与铝材料块的装配示意图；

图5为本实用新型公开的模块壳的立体结构示意图；

图6为本实用新型公开的模块壳的剖视结构示意图；

图7为本实用新型公开的堵盖的立体结构示意图；

图中标记：1-反应模块；11-模块壳；111-反应腔；112-排液腔；113-支撑条；114-溢流口；12-进液接口；13-排液孔；14-定位对接件；141-凸结构；142-凹结构；15-堵盖；151-扣边；16-铝材料块；17-空气电极膜片；18-压框；19-电极接头；2-保护外壳；21-通风口；3-鼓风机；4-防尘网。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1-图7所示，一种铝燃料电池的反应堆，包括若干块反应模块1，若干块反应模块1能够拼凑成整个反应堆中电化学反应的部分，每个反应模块1中具有铝材料块16，相当于将参加电化学反应的整个铝材料均匀分割成若干块铝材料块16，从而提高铝材料的比表面积，增加铝材料与电解液的接触面积，提高电化学反应速度，从而提高发电效率；每个所述反应模块1具有模块壳11，模块壳11为长方体形状，所述模块壳11内设置有两块隔板将模块壳11内的空间分割成反应腔111和两个排液腔112，两个排液腔112位于反应腔111的两侧；所述反应腔111内设置有铝材料块16，铝材料块16与空气电极膜片17、反应腔111中的电解液构成一个原电池，即发生电化学反应；所述隔板的顶部设置有溢流口114，反应腔111中的电解液通过溢流口114进入到排液腔112中；所述反应腔111的底部设置有用于电解液进入的进液接口12，电解液通过进液接口12进入每一个反应模块1中的反应腔111，使得每一个反应模块1均能发生电化学反应，产生电能；所述排液腔112的底部设置有用于排除电解液的排液孔13，排液腔112中的电解液通过排液孔13流出。

如图5所示，具体的，设置溢流口114可以知道该反应堆应用的环境是流动的电解质，流动的电解液不断从进液接口12进入反应腔111参加电化学反应，直到反应腔111中的液面达到溢流口114位置，反应腔111中的电解液通过溢流口114以溢流的方式进入排液腔112，随后通过设置在排液腔112底部排液孔13排除；若需要停止发电时，即中断反应腔111中电化学反应，可以断开电解液的供给，反应堆中的电解液通过设置在反应腔111底部的进液接头、设置在排液腔112底部的排液孔13能够快速流出反应堆，避免电解液存放在反应腔111中的时间过久，降低铝材料被电解液腐蚀的量。

在本实施例中，反应腔111与排液腔112通过隔板隔离，使得反应腔111独立，并且溢流口114设置在隔板的顶部，能够保证反应腔111中的电解液液位，从而达到铝材料块16能够完全浸没在电解液中，从而提高铝材料与电解液的接触面积，提高电化学反应速度，从而提高发电效率；溢流口114的设置使得电解液通过溢流的方式流出反应腔111，从而降低反应腔111内电解液的液面波动，提高电化学反应稳定性，从而提高电压或电流的稳定性。

进一步地，在本实施例中，将进液接口12设置在反应腔111的底部，一方面在中断电化学反应时能够快速排出反应腔111中的电解液；另一方面在进行电化学反应时能够利用液体自身的缓冲能力，能够降低电解液进入反应腔111时候对反应腔111内电解液液面产生的波动，提高电化学反应稳定性，从而提高电压或电流的稳定性。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步地提出可实施的具体实施方式。

如图2-图6所示，一种可行的具体实施方式，所述反应腔111的侧面由至少两根支撑条113组成，所述铝材料块16装配于反应腔111内，所述空气电极膜片17装配于反应腔111的侧面外；采用支撑条113组成反应腔111的侧面，一方面支撑条113之间存在较大的间距，保证反应腔111内的电解液能与空气电极膜片17充分接触；另一方面，支撑条113实际上是位于铝材料块16和空气电极膜片17之间，所有支撑条113将铝材料块16和空气电极膜片17隔开，避免两者接触，保证形成稳定的化学电池结构；当然，模块壳11还可以包括约束空气电极膜片17的压框18，压框18装配于反应腔外，空气电极膜片17位置支撑条113组成侧面与压框18之间，保证空气电极膜片17的位置稳定。

如图3-图7所示，一种可行的具体实施方式，所述模块壳11具有取放材料口，铝材料块16通过取放材料口放入反应腔111中或者取出反应腔111中；所述反应模块1还具有用于封闭取放材料口的堵盖15，所述铝材料块16与堵盖15固定连接；设置堵盖15的目的一方面封闭者模块壳11，封闭模块壳11时会将反应腔111和排液腔112一同封闭，将电解液约束在模块壳11中，避免电解液泄露；另一方面，堵盖15悬挂铝材料块16，避免铝材料块16与堆壳或模块壳11内壁接触，方便确定电流流向以及提高铝材料块16与电解液的接触面积，保证铝材料块16充分参加电化学反应。

一种可行的具体实施方式，所述堵盖15与模块壳11可拆卸连接，以实现方便更换反应腔111中的铝材料块16；在本实施方式中，堵盖15与模块壳11通过扣接的方式实现可拆卸连接，所述堵盖15具有扣边151，所述扣边151的几何尺寸大于模块壳11上被封闭的位置的几何尺寸，设置扣边151能够使得操作人员具有把握位置以方便拆卸堵盖15；具体的，操作人员把握扣边151，方便将堵盖15从模块壳11上拆卸下来，从而可以更换铝材料块16；更换铝材料块16后，操作人员可以把握扣边151，带着铝材料块16插入反应腔111后使得堵盖15与模块壳11扣接。

一种可行的具体实施方式，所述模块壳上设置有两个用于与导线连接的电极接头19，导线的两端均具有插入电极接头19的插针，采用电极接头19的方式能够实现快速拔插，从而方便多个反应模块1之间的电连接和拆卸，即方便反应模块1的安装与拆卸；两个所述电极接头19分别与铝材料板、空气电极膜片17电连接；若干块所述反应模块1通过导线与电极接头19连接实现串联，使得每个反应模块1产生的电压能够相互叠加，从而提高反应堆的电压值。

如图1-图6所示，一种可行的具体实施方式，所述模块壳11的外侧设置有若干个用于相邻的反应模块1定位排布的定位对接件14，所述定位对接件14的两端分别设置有凸结构141和与凸结构141匹配的凹结构142，通过定位对接件14使得反应模块1之间稳定连接并且相对位置稳定，优选处于同一高度，使得反应腔111中的电解液位置处于同一位置。

具体的，相邻的两块反应模块1分别称作为上一模块和下一模块，下一模块的凸结构141插入上一模块的凹结构142，从而实现定位；凹凸结构141的定位对接件14也方便拆卸，从而便于更换、增加或减少反应堆中的反应模块1。

进一步地，若干个定位对接件14均匀分布在模块壳11的四周，保证反应模块1定位约束受力分布均匀，从而保证定位对接稳定。

实施例3

在实施例1-2中任意一种实施方式的基础上，进一步地提出可行的实施方式。

如图1-图2所示，一种可行的具体实施方式，还包括保护外壳2，所有所述反应模块1均装配于保护外壳2内，保护外壳2能够保护反应堆内部，避免反应堆内部受到损伤。

一种可行的具体实施方式，所述保护外壳2上设置有通风口21和鼓风机3，并且所述鼓风机3以鼓风方向正对着通风口21的状态安装在保护外壳2上；通风口21和鼓风机3能够提高反应堆内部的空气流动，一方面保证空气电极膜片17所需要的氧含量；另一方面，电化学反应在产生电能的同时，还会产生热量，从而导致电解液温度过高，电解液温度过高会使得电化学反应过于剧烈，从而出现大电流，电流过大也会引起较大的发热损耗，具体的发热损耗与电流的平放成正比；并且，温度过高存在电解液的挥发速度较高、影响周围零件和设备的工况等缺陷；设置鼓风机3和通风口21能够提高反应堆内部的空气流动，从而快速带走电化学反应产生的热量，进而使得反应堆中的电化学反应能够长时间处于最佳反应环境。

一种可行的具体实施方式，所述通风口21处设置有防尘网4，该防尘网4完全覆盖所述通风口21，该防尘网4完全覆盖所述通风口21，防尘网4避免灰尘进入反应堆内部，降低静电的产生。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种铝燃料电池的反应堆，其特征在于：包括若干块相互串联的反应模块（1），每个所述反应模块（1）具有模块壳（11）和装配于模块壳内的铝材料块（16）、空气电极膜片（17），所述模块壳（11）内设置有隔板将模块壳（11）内的空间分割成反应腔（111）和排液腔（112）；所述隔板的顶部设置有溢流口（114），所述反应腔（111）的底部设置有用于电解液进入的进液接口（12），所述排液腔（112）的底部设置有用于排除电解液的排液孔（13）。

2.根据权利要求1所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：所述反应腔（111）的侧面由至少两根支撑条（113）组成，所述铝材料块（16）装配于反应腔（111）内，所述空气电极膜片（17）装配于反应腔（111）的侧面外。

3.根据权利要求2所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：所述模块壳（11）具有用于拿取铝材料块（16）的取放材料口，所述反应模块（1）还具有用于封闭取放材料口的堵盖（15），所述铝材料块（16）悬挂于堵盖（15）上。

4.根据权利要求3所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：所述堵盖（15）与模块壳（11）可拆卸连接；所述堵盖（15）具有扣边（151），所述扣边（151）的几何尺寸大于模块壳（11）上被封闭的位置的几何尺寸。

5.根据权利要求1所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：所述模块壳（11）上设置有两个用于与导线连接的电极接头（19），两个所述电极接头（19）分别与铝材料板、空气电极膜片（17）电连接；若干块所述反应模块（1）通过导线与电极接头（19）连接实现串联。

6.根据权利要求1所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：所述模块壳（11）的外侧设置有若干个用于相邻的反应模块（1）定位排布的定位对接件（14），所述定位对接件（14）的两端分别设置有凸结构（141）和与凸结构（141）匹配的凹结构（142）。

7.根据权利要求6所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：若干个定位对接件（14）均匀分布在模块壳（11）的四周。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：还包括保护外壳（2），所有所述反应模块（1）均装配于保护外壳（2）内。

9.根据权利要求8所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：所述保护外壳（2）上设置有通风口（21）和鼓风机（3），并且所述鼓风机（3）以鼓风方向正对着通风口（21）的状态安装在保护外壳（2）上。

10.根据权利要求9所述的铝燃料电池的反应堆，其特征在于：所述通风口（21）处设置有防尘网（4），该防尘网（4）完全覆盖所述通风口（21）。