專利名稱：一種鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電化學(xué)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種電解液循環(huán)式鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置。
背景技術(shù)：
鋅空氣電池自1879年Maiche首次制作成功已經(jīng)發(fā)展了一個(gè)世紀(jì)，目前這項(xiàng)技術(shù)仍在持續(xù)發(fā)展當(dāng)中。鋅空氣電池因其具有容量大，比能量高，綜合性能穩(wěn)定，使用安全，材料易得且低廉，對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，而受到廣泛的關(guān)注，并不斷尋求鋅空氣電池的應(yīng)用市場(chǎng)。環(huán)境污染，能源危機(jī)一直是人們十分關(guān)注的問(wèn)題，而汽車既是能源消耗大戶，也是制造環(huán)境污染的大戶之一。因此，用于驅(qū)動(dòng)汽車的動(dòng)力電池研究一直是各國(guó)政府和研究工 作者關(guān)注的問(wèn)題。鋅空氣電池因其所具有的特性，使得它在電動(dòng)車電源的選擇中很早就受到青睞。但是，鋅空氣電池在電動(dòng)車領(lǐng)域的應(yīng)用至今也沒(méi)有得到廣泛的推廣。主要原因在于，現(xiàn)有的鋅空氣電池負(fù)極結(jié)構(gòu)和更換方式無(wú)法滿足使用者的要求。鋅空氣電池根據(jù)充電方式的不同可分為機(jī)械插塊式和液體循環(huán)式兩種。機(jī)械插塊式的鋅空氣電池使用多孔鋅板作為電極的負(fù)極材料，采用定量、定型的特殊添加劑工藝一次壓制成型，保證了多孔鋅板的高孔隙率和活性鋅的含量高度一致，同時(shí)特殊添加劑使多孔鋅板反應(yīng)過(guò)程中自身的濃差極化得到有效控制，解決了電池單體內(nèi)部因濃差極化而產(chǎn)生自放電的問(wèn)題。多孔鋅板可以通過(guò)機(jī)械插拔更換的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電池單體的能量補(bǔ)充。但是，電池放電完畢后需要更換新電極，不利于商業(yè)化操作。液體循環(huán)式鋅空氣電池是將電解液和鋅粉混合后制成電漿，然后用泵打入電池腔內(nèi)，電漿在電池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)放電，實(shí)現(xiàn)了鋅空氣電池的燃料式運(yùn)轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是放電源容量大、輸出電壓平穩(wěn)、高比能量、活性物資可反復(fù)利用、消耗低、價(jià)格廉、無(wú)污染、保存性能優(yōu)良。相比于機(jī)械插塊式鋅空氣電池，液體循環(huán)式鋅空氣電池在使用上更加簡(jiǎn)單快捷，更有利于商業(yè)化操作。不過(guò)，在現(xiàn)有的液體循環(huán)式鋅空氣燃料電池中仍然存在著一些問(wèn)題。比如北京某公司所開發(fā)的注入式鋅空氣電池，其使用的膠態(tài)富鋅物質(zhì)在放電過(guò)程中所生成的反應(yīng)產(chǎn)物氧化鋅并沒(méi)有與反應(yīng)物鋅分離開來(lái)，隨著放電反應(yīng)的進(jìn)行氧化鋅將鋅包裹，阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行，使電池的內(nèi)阻升高，降低了原料的利用率，影響了電池的性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用技術(shù)方案為一種鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置，包括過(guò)濾槽及乏漿池，其中過(guò)濾槽內(nèi)設(shè)有過(guò)濾材料，所述過(guò)濾材料將過(guò)濾槽分隔成原液腔及濾后腔；所述原液腔上分別開有入口、出口，入口通過(guò)連接管道接至第一電解液驅(qū)動(dòng)泵的輸出端，第一電解液驅(qū)動(dòng)泵的輸入端通過(guò)溢出管與電池組中各單體電池的頂部溢流口連通；所述出口通過(guò)連接管道與乏漿池連通，在出口與乏漿池之間的連接管道上設(shè)有電磁閥；所述濾后腔上開有輸出口，輸出口通過(guò)連接管道接至第二電解液驅(qū)動(dòng)泵的輸入端，第二電解液驅(qū)動(dòng)泵的輸出端通過(guò)管道與電池組中各單體電池的底部注入口連通。所述入口、出口分別位于過(guò)濾槽軸向截面的兩側(cè)，對(duì)稱設(shè)置。所述輸出口與入口位于同一側(cè)。所述鋅空氣燃料電池由至少一個(gè)電池單體組成，電池單體由兩片空氣電機(jī)、隔膜、網(wǎng)狀陰極集流槽、鋅粒、集流引線和電池外框組成，兩片空氣電機(jī)相對(duì)設(shè)置由電池外框相連，相對(duì)面分別設(shè)有隔膜，兩隔膜中設(shè)填充有鋅粒的網(wǎng)狀陰極集流槽，網(wǎng)狀陰極集流槽由集流引線與另外的空氣電機(jī)相連。本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型裝置能夠有效的將液體循環(huán)式鋅空氣燃料電池電解液中的氧化鋅分離出來(lái)，阻止了氧化鋅對(duì)鋅電極的包裹，提高了原料鋅的利用率。 并且使得液體循環(huán)式鋅空氣燃料電池的放電更加穩(wěn)定。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的液體循環(huán)式鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置示意圖。其中，I.電池單體，2.空氣電機(jī)，3.隔膜，4.網(wǎng)狀陰極集流槽，5.鋅粒，6.集流引線，7.電池外框，8.溢出管，9.管道，10.過(guò)濾槽，11.原液腔，12.濾后腔，13.入口，14.出口，15.電解液驅(qū)動(dòng)泵，16.電磁閥，17.乏漿池，18.輸出口，19.電解液驅(qū)動(dòng)泵，20.過(guò)濾材料。
具體實(shí)施方式
如圖I所述，鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置，包括過(guò)濾槽10及乏漿池17，其中過(guò)濾槽10內(nèi)設(shè)有過(guò)濾材料20，所述過(guò)濾材料20將過(guò)濾槽10分隔成原液腔11及濾后腔12 ;所述原液腔11上分別開有入口 13、出口 14，入口 13通過(guò)連接管道接至第一電解液驅(qū)動(dòng)泵15的輸出端，第一電解液驅(qū)動(dòng)泵15的輸入端通過(guò)溢出管8與電池組中各單體電池的頂部溢流口連通；所述出口 14通過(guò)連接管道與乏漿池17連通，在出口 14與乏漿池17之間的連接管道上設(shè)有電磁閥16 ;所述濾后腔12上開有輸出口 18，輸出口 18通過(guò)連接管道接至第二電解液驅(qū)動(dòng)泵19的輸入端，第二電解液驅(qū)動(dòng)泵19的輸出端通過(guò)管道9與電池組中各單體電池的底部注入口連通。所述入口 13、出口 14分別位于過(guò)濾槽10軸向截面的兩側(cè)，對(duì)稱設(shè)置。所述輸出口18與入口 13位于同一側(cè)。所述鋅空氣燃料電池由至少一個(gè)電池單體I組成，電池單體I由兩片空氣電機(jī)2、隔膜3、網(wǎng)狀陰極集流槽4、鋅粒5、集流引線6和電池外框7組成，兩片空氣電機(jī)2相對(duì)設(shè)置由電池外框7相連，相對(duì)面分別設(shè)有隔膜3，兩隔膜3中設(shè)填充有鋅粒5的網(wǎng)狀陰極集流槽4，網(wǎng)狀陰極集流槽4由集流引線6與另外的空氣電機(jī)2相連。分離時(shí)在電池單體I中，電解液由單體電池的底部注入，從單體電池的頂部溢出，進(jìn)入溢流管8，由于鋅粒的比重較大，溢出的電解液中沒(méi)有鋅粒，只夾帶著放電反應(yīng)中產(chǎn)生的氧化鋅微粒。多個(gè)電池單體I被串列構(gòu)成了電池組。注入電解液的管道9連接到了電池組中每一個(gè)單體電池的底部，同樣，溢流管8也連接到電池組中沒(méi)一個(gè)單體電池的頂部溢流口。各個(gè)電池單體I在放電反應(yīng)中，在放電的同時(shí)會(huì)在心里的表面生成泥狀的氧化鋅，裹在鋅粒的表面，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)形成鈍化層，降低電化學(xué)反應(yīng)的速度。在電解液驅(qū)動(dòng)泵19的推動(dòng)下，濾后腔12中的電解液被抽出，加大壓力后從電解液通驅(qū)動(dòng)泵19的輸出口打入電解液注入管道9，高壓力電解液就從電池組中各個(gè)單體電池I的底部注入，電解液克服了密集鋅粒的阻力，從單體電池I的頂部溢出口溢出。在這個(gè)過(guò)程中有必要說(shuō)明的是鋅粒是從單體電池的上口，隨著鋅粒的消耗逐漸加入的，因此單體電池I中上面的鋅粒因反應(yīng)時(shí)間短，顆粒較大縫隙大，下面的鋅粒因反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，消耗得多，顆粒小，縫隙也小。溢出的電解液僅攜帶了氧化鋅微粉，而根本不含比重大體積又大的鋅粒，這樣先用流動(dòng)的電解液將實(shí)現(xiàn)了氧化鋅和鋅粒分離。攜帶著氧化鋅的白色電解液從溢流口流出時(shí)，經(jīng)溢流管被溢流泵15吸走，再輸入到過(guò)濾槽10的原液腔11中。電解液在過(guò)濾槽10中透過(guò)過(guò)濾材料20。由于生成產(chǎn)物氧化鋅無(wú)法透過(guò)過(guò)濾材料20，所以氧化鋅被留在原液腔11。還要進(jìn)一步說(shuō)明的是當(dāng)電解液驅(qū)動(dòng)泵19再?gòu)臑V后腔12吸入電解液時(shí)，電解液過(guò)濾槽10的濾后腔12的壓力降低，加強(qiáng)了過(guò)濾材料20的過(guò)濾功能。 當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾的氧化鋅到一定量，影響了進(jìn)一步過(guò)濾性能時(shí)，本實(shí)用新型中作了如下安排電磁閥16打開，電解液驅(qū)動(dòng)泵反省工作增大濾后腔的壓力，液流反沖過(guò)濾網(wǎng)，將塞在濾網(wǎng)縫中的氧化鋅剔出。溢流泵正常工作這樣就將高濃度氧化鋅經(jīng)電磁閥排放到乏漿池17中。至此本實(shí)用新型又實(shí)現(xiàn)了氧化鋅微粉與電解液的分離。
權(quán)利要求1.一種鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置，其特征在于包括過(guò)濾槽(10)及乏漿池(17)，其中過(guò)濾槽(10)內(nèi)設(shè)有過(guò)濾材料(20)，所述過(guò)濾材料(20)將過(guò)濾槽(10)分隔成原液腔(11)及濾后腔(12);所述原液腔(11)上分別開有入口(13)、出口(14)，入口(13)通過(guò)連接管道接至第一電解液驅(qū)動(dòng)泵(15)的輸出端，第一電解液驅(qū)動(dòng)泵(15)的輸入端通過(guò)溢出管(8)與電池組中各單體電池的頂部溢流口連通；所述出口(14)通過(guò)連接管道與乏漿池(17)連通，在出口(14)與乏漿池(17)之間的連接管道上設(shè)有電磁閥(16);所述濾后腔(12)上開有輸出口( 18)，輸出口( 18)通過(guò)連接管道接至第二電解液驅(qū)動(dòng)泵(19)的輸入端，第二電解液驅(qū)動(dòng)泵(19)的輸出端通過(guò)管道(9)與電池組中各單體電池的底部注入口連通。
2.按權(quán)利要求I所述的鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置，其特征在于所述入口(13)、出口(14)分別位于過(guò)濾槽(10)軸向截面的兩側(cè)，對(duì)稱設(shè)置。
3.按權(quán)利要求2所述的鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置，其特征在于所述輸出口(18)與入口(13)位于同一側(cè)。
4.按權(quán)利要求I所述的鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置，其特征在于所述鋅空氣燃料電池由至少一個(gè)電池單體(I)組成，電池單體(I)由兩片空氣電機(jī)(2)、隔膜(3)、網(wǎng)狀陰極集流槽(4)、鋅粒(5)、集流引線(6)和電池外框(7)組成，兩片空氣電機(jī)(2)相對(duì)設(shè)置由電池外框(7)相連，相對(duì)面分別設(shè)有隔膜(3)，兩隔膜(3)中設(shè)填充有鋅粒(5)的網(wǎng)狀陰極集流槽(4)，網(wǎng)狀陰極集流槽(4)由集流引線(6)與另外的空氣電機(jī)(2)相連。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電化學(xué)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種電解液循環(huán)式鋅空氣燃料電池的氧化鋅分離裝置及其分離方法。包括過(guò)濾槽及乏漿池，其中過(guò)濾槽內(nèi)設(shè)有過(guò)濾材料，過(guò)濾材料將過(guò)濾槽分隔成原液腔及濾后腔；所述原液腔上分別開有入口、出口，入口通過(guò)連接管道接至第一電解液驅(qū)動(dòng)泵的輸出端，第一電解液驅(qū)動(dòng)泵的輸入端通過(guò)溢出管與電池組中各單體電池的頂部溢流口連通；所述出口通過(guò)連接管道與乏漿池連通，在出口與乏漿池之間的連接管道上設(shè)有電磁閥；所述濾后腔上開有輸出口，輸出口通過(guò)連接管道接至第二電解液驅(qū)動(dòng)泵的輸入端，第二電解液驅(qū)動(dòng)泵的輸出端通過(guò)管道與電池組中各單體電池的底部注入口連通。本裝置能夠有效的將液體循環(huán)式鋅空氣燃料電池電解液中的氧化鋅分離出來(lái)，阻止了氧化鋅對(duì)鋅電極的包裹，提高了原料鋅的利用率。
文檔編號(hào)H01M12/06GK202758991SQ20122037563
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者霍春輝 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)鑫科能源技術(shù)有限公司