CN220341337U - 一种带清洗结构的铝空燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，具体公开了一种带清洗结构的铝空燃料电池系统，包括电堆、工作液箱、清洗液箱、电解液箱、废液箱、第一阀泵组、第二阀泵组、第三阀泵组和排液管，电堆设置于工作液箱的上端，电解液箱和废液箱分别设置于工作液箱的一侧，第一阀泵组的两端分别连通电堆与工作液箱，第二阀泵组的两端分别连通清洗液箱与电堆，第三阀泵组的一端连通废液箱与电解液箱，第三阀泵组的另一端连通工作液箱，排液管的两端分别连通电堆与工作液箱。实现自由控制电池系统进行待机、运行放电、停止放电和清洗的四个功能，通过清洗电堆不会影响电堆的二次放电，提高了电堆的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种带清洗结构的铝空燃料电池系统。
背景技术
目前，铝空电池是一种金属燃料电池，正极为空气电极，负极为金属铝电极，电解液为中性的氯化钠/氯化钾水溶液或者碱性的氢氧化钠/氢氧化钾水溶液；其中正极消耗空气中的氧气，负极的金属铝电极则会慢慢消耗掉，以铝酸盐的形式进入到电解液中，单个铝空燃料电池其工作电压只有1V，功率较小，因此在设计大功率的铝空电池系统时通常需将多个单体电池串联或者并联起来以形成电堆，同一装置内的多个电堆通常共用同一套电解液循环系统，从而通过电解液循环来保证电堆中各单体电池内电解液温度和成分的一致性，进而确保各单体电池工况的一致性。
现有技术中，大功率的铝空燃料电池一般使用氢氧化钠或者氢氧化钾水溶液作为电解质，由于金属铝电极比较活泼，当电池不对外放电时，金属铝电极还是会与电解液发生副反应，产生大量的氢气，同时铝电极也会被慢慢消耗掉，因此电池不放电时，一般将电解液从电堆中排出，避免铝电极浸泡在电解液中。
但现有技术中，电堆的空气电极和铝电极总会残留少量电解液，若电堆长时间放置，则这些残留在空气电极和铝电极中的电解液会吸收空气中的二氧化碳，慢慢发生碳化，导致空气电极和铝电极表面产生大量结晶，影响电池的二次放电，对电池的寿命也有影响。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种带清洗结构的铝空燃料电池系统，旨在解决现有技术中的电解液会残留在空气电极和铝电极上，会吸收空气中的二氧化碳，慢慢发生碳化，导致空气电极和铝电极表面产生大量结晶，影响电池的二次放电，对电池的寿命也有影响的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的一种带清洗结构的铝空燃料电池系统，包括电堆、工作液箱、清洗液箱、电解液箱、废液箱、第一阀泵组、第二阀泵组、第三阀泵组和排液管，所述电堆设置于所述工作液箱的上端，所述电解液箱和所述废液箱分别设置于所述工作液箱的一侧，所述第一阀泵组的两端分别连通所述电堆与所述工作液箱，所述第二阀泵组的两端分别连通所述清洗液箱与所述电堆，所述第三阀泵组的一端连通所述废液箱与所述电解液箱，所述第三阀泵组的另一端连通所述工作液箱，所述排液管的两端分别连通所述电堆与所述工作液箱。
其中，所述第一阀泵组包括第二阀体和第一泵体，所述第一泵体与所述工作液箱连通，并位于所述工作液箱的一侧，所述第二阀体的两端分别与所述电堆和所述第一泵体连通，并位于所述电堆和所述第一泵体之间。
其中，所述第二阀泵组包括第一阀体和第二泵体，所述第二泵体与所述清洗液箱连通，并位于所述清洗液箱的一侧，所述第一阀体的两端分别与所述电堆和所述清洗液箱连通，并位于所述电堆与所述清洗液箱之间。
其中，所述第三阀泵组包括第三阀体、第四阀体和第三泵体，所述第三阀体与所述电解液箱连通，所述第四阀体与所述废液箱连通，所述第三泵体的输出端与所述工作液箱连通，所述第三阀体的输出端和所述第四阀体的输出端分别与所述第三泵体的输入端连通。
本实用新型的一种带清洗结构的铝空燃料电池系统的有益效果为：在所述电堆停止放电后，通过所述第二阀泵组泵入清洗液清洗所述电堆，保证所述电堆中的空气电极与铝电极不再留有残留的电解液，通过所述第一阀泵组、所述第二阀泵组和所述第三阀泵组对电池系统进行控制，实现自由控制电池系统进行待机、运行放电、停止放电和清洗的四个功能，通过清洗所述电堆不会影响所述电堆的二次放电，提高了电堆的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型的一种带清洗结构的铝空燃料电池系统的结构示意图。
1-电堆、2-工作液箱、3-清洗液箱、4-电解液箱、5-废液箱、6-排液管、7-第二阀体、8-第一泵体、9-第一阀体、10-第二泵体、11-第三阀体、12-第四阀体、13-第三泵体。
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型提供了一种带清洗结构的铝空燃料电池系统，包括电堆1、工作液箱2、清洗液箱3、电解液箱4、废液箱5、第一阀泵组、第二阀泵组、第三阀泵组和排液管6，所述电堆1设置于所述工作液箱2的上端，所述电解液箱4和所述废液箱5分别设置于所述工作液箱2的一侧，所述第一阀泵组的两端分别连通所述电堆1与所述工作液箱2，所述第二阀泵组的两端分别连通所述清洗液箱3与所述电堆1，所述第三阀泵组的一端连通所述废液箱5与所述电解液箱4，所述第三阀泵组的另一端连通所述工作液箱2，所述排液管6的两端分别连通所述电堆1与所述工作液箱2。
进一步地，所述第一阀泵组包括第二阀体7和第一泵体8，所述第一泵体8与所述工作液箱2连通，并位于所述工作液箱2的一侧，所述第二阀体7的两端分别与所述电堆1和所述第一泵体8连通，并位于所述电堆1和所述第一泵体8之间。
进一步地，所述第二阀泵组包括第一阀体9和第二泵体10，所述第二泵体10与所述清洗液箱3连通，并位于所述清洗液箱3的一侧，所述第一阀体9的两端分别与所述电堆1和所述清洗液箱3连通，并位于所述电堆1与所述清洗液箱3之间。
进一步地，所述第三阀泵组包括第三阀体11、第四阀体12和第三泵体13，所述第三阀体11与所述电解液箱4连通，所述第四阀体12与所述废液箱5连通，所述第三泵体13的输出端与所述工作液箱2连通，所述第三阀体11的输出端和所述第四阀体12的输出端分别与所述第三泵体13的输入端连通。
在本实施方式中，
电池系统处于待机状态时：所述电堆1中没有电解液，所述工作箱中储存有全新的电解液，所述清洗液箱3中储存有清洗液，所述电解液箱4中储存有全新的电解液，所述废液箱5为空，此时由于所述电堆1中没有电解液，因此所述电堆1没有进行放电，处于待机状态；
电池系统运行放电时：打开所述第二阀体7，关闭所述第一阀体9、所述第三阀体11和所述第四阀体12，启动所述第一泵体8，关闭所述第二泵体10和所述第三泵体13，此时所述工作箱中的电解液会流通至所述电堆1之中，并在所述电堆1与所述工作液箱2之间进行循环，以此所述电堆1对外进行放电；
电池系统停止放电时：在运行放电的基础上，所述第一泵体8停止运行，其余泵体和阀体状态保持不变，由所述电堆1位于所述工作液箱2的上端，当所述第一泵体8停止运行时，所述电堆1中的电解液会通过管道回流至所述工作液箱2之中，所述电堆1中不会留有电解液，因此所述电堆1停止放电，当需要再次放电时，可以再次起到所述第一泵体8，带动所述工作液箱2中的电解液再次充满所述电堆1，再次进行对外放电；
电池系统清洗状态时：关闭所述第二阀体7、所述第三阀体11、所述第四阀体12、所述第一泵体8和所述第二泵体10，开启所述第一阀体9和所述第二泵体10，所述第二泵体10进行正转，所述第二泵体10将所述清洗液箱3中的清洗液抽入至所述电堆1的内部，当所述电堆1中的清洗液达到所述排液管6的高度时，关闭所述第一阀体9和所述第二泵体10，清洗液对所述电堆1进行浸泡，打开所述第一阀体9，起到所述第二泵体10进行反转，所述第二泵体10反转将所述电堆1中的清洗液抽回至所述清洗液箱3之中，当所述电堆1中的清洗液全部抽回至所述清洗液箱3后，关闭所述第一阀体9、所述第二泵体10，开启所述第二阀体7，其余阀体和泵体状态保持不变，此时电池系统重新进入待机状态；
电池系统换液状态时：电池系统在运行放电时会消耗电解液中的活性物质，当所述工作箱中的电解液达到使用寿命后，在放电时进行自动换液，关闭所述第一泵体8和所述第二泵体10，开启所述第二阀体7，关闭所述第一阀体9，所述电堆1中的电解液回流至所述工作液箱2之中，关闭所述第三阀体11，打开所述第四阀体12，启动所述第三泵体13正转，将所述工作液箱2中的废电解液抽入至所述废液箱5之中，抽离完毕，关闭所述第三泵体13和所述第四阀体12，再打开所述第三阀体11，启动所述第三泵体13进行反转，将所述电解液箱4中的电解液抽离至所述工作液箱2之中，达到所述工作液箱2最高点时，关闭所述第三泵体13和所述第三阀体11，完成换液过程，电池系统再次进入待机状态；
所述第二阀体7、所述第一阀体9、所述第三阀体11和所述第四阀体12均为直通阀，所述第一泵体8为转子泵，所述第二泵体10和所述第三泵体13为正反双向运行的齿轮泵；
其中，所述清洗液箱3的位置可以位于所述电堆1的顶部、所述工作液箱2的底部和所述工作液箱2的侧边中的任意一处，且所述工作液箱2、所述清洗液箱3、所述电解液箱4和所述废液箱5的顶部均与大气连通。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种带清洗结构的铝空燃料电池系统，其特征在于，
包括电堆、工作液箱、清洗液箱、电解液箱、废液箱、第一阀泵组、第二阀泵组、第三阀泵组和排液管，所述电堆设置于所述工作液箱的上端，所述电解液箱和所述废液箱分别设置于所述工作液箱的一侧，所述第一阀泵组的两端分别连通所述电堆与所述工作液箱，所述第二阀泵组的两端分别连通所述清洗液箱与所述电堆，所述第三阀泵组的一端连通所述废液箱与所述电解液箱，所述第三阀泵组的另一端连通所述工作液箱，所述排液管的两端分别连通所述电堆与所述工作液箱。
2.如权利要求1所述的一种带清洗结构的铝空燃料电池系统，其特征在于，
所述第一阀泵组包括第二阀体和第一泵体，所述第一泵体与所述工作液箱连通，并位于所述工作液箱的一侧，所述第二阀体的两端分别与所述电堆和所述第一泵体连通，并位于所述电堆和所述第一泵体之间。
3.如权利要求2所述的一种带清洗结构的铝空燃料电池系统，其特征在于，
所述第二阀泵组包括第一阀体和第二泵体，所述第二泵体与所述清洗液箱连通，并位于所述清洗液箱的一侧，所述第一阀体的两端分别与所述电堆和所述清洗液箱连通，并位于所述电堆与所述清洗液箱之间。
4.如权利要求3所述的一种带清洗结构的铝空燃料电池系统，其特征在于，
所述第三阀泵组包括第三阀体、第四阀体和第三泵体，所述第三阀体与所述电解液箱连通，所述第四阀体与所述废液箱连通，所述第三泵体的输出端与所述工作液箱连通，所述第三阀体的输出端和所述第四阀体的输出端分别与所述第三泵体的输入端连通。
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