本發(fā)明屬于物理化學(xué)領(lǐng)域，具體而言，涉及金屬空氣燃料電池系統(tǒng)及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

金屬空氣燃料電池是一種將金屬(或合金)與氧化劑自身的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置，反應(yīng)在電解質(zhì)中進(jìn)行，總反應(yīng)式m+1/2h2o+1/4o2＝m(oh)i，其中每摩爾金屬m失去i摩爾電子，與i/4摩爾氧氣發(fā)生反應(yīng)。電化學(xué)反應(yīng)的動力性不僅與催化劑的活性有關(guān)，還與電極表面與電解質(zhì)狀態(tài)緊密相關(guān)。一般的金屬空氣燃料電池是由金屬陽極、電解液、空氣陰極構(gòu)成，其中，金屬或其合金的顆粒、平板或其他特殊結(jié)構(gòu)作為陽極，在反應(yīng)中提供電子，空氣膜電極作為陰極，催化氧氣與水反應(yīng)成為氫氧根離子，電解液一般由中性的鹽水溶液或一定濃度的堿性溶液構(gòu)成，從電解液中析出的金屬氧化物沉積容易吸附在電極表面，是金屬電極鈍化的主要因素，并且積累的沉積物會占據(jù)很大電池內(nèi)部空間。在陽極表面金屬失去電子并與氫氧根結(jié)合以離子態(tài)進(jìn)入電解液。在膜電極催化層的三相界面，氧氣分子得到電子與水反應(yīng)生成氫氧根離子進(jìn)入電解液。總反應(yīng)是金屬與氧氣反應(yīng)為金屬氧化物并溶解在電解液中，隨著放電的進(jìn)行，當(dāng)電解液中金屬氧化物濃度達(dá)到飽和時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物逐漸從電解液中析出。金屬氧化物沉積在電解液中逐漸增多，形成懸濁液，該懸濁液的顆粒物粒徑均為納米級，難以用普通的過濾方式去除，懸浮的沉積物將覆蓋在電極表面，對于陽極，阻礙了金屬失去電子的過程并增加了電極表面的阻抗，對于空氣膜電極，減小了有效反應(yīng)面積，阻礙后續(xù)的電化學(xué)反應(yīng)，另外，隨著放電的進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)物積累量增大，一般反應(yīng)產(chǎn)物的體積都會大于反應(yīng)燃料的體積，嚴(yán)重?cái)D占電解質(zhì)的空間，在密封條件下甚至?xí)龃箅姵貎?nèi)部壓力，降低了電池性能甚至損壞膜電極與其他相關(guān)設(shè)備。

因此，有效去除在電解液中積累的金屬氧化物沉積對于維持金屬空氣燃料電池的正常工作至關(guān)重要。

溶液中沉積物的去除主要通過物理沉降、過濾和吸附，以及化學(xué)反應(yīng)成大顆粒沉降和化學(xué)吸附或?qū)⒊练e物轉(zhuǎn)化為其他性質(zhì)的產(chǎn)物的方式實(shí)現(xiàn)。在金屬空氣燃料電池電解液中，需要考慮整體燃料電池工作環(huán)境的穩(wěn)定以及反應(yīng)產(chǎn)物的回收難度，以便能實(shí)現(xiàn)金屬耗材的再生、燃料的二次使用。

為解決金屬空氣燃料電池中反應(yīng)產(chǎn)物過量沉積，進(jìn)而阻礙后續(xù)的電化學(xué)反應(yīng)的問題，已有的一種通過更換電解液及其沉積物與設(shè)置較高工作溫度來維持燃料電池正常運(yùn)行，即提高金屬空氣燃料電池的溫度到75℃，以提高反應(yīng)產(chǎn)物在電解液中的溶解度，并根據(jù)放電容量，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物沉積量比較多時(shí)，用液壓泵將新的氫氧化鉀溶液更換電池中的懸濁液，從而保證電池的正常工作。這種技術(shù)簡單易行，但需要額外的電解液，而且為了保證較高的溫度需要保溫系統(tǒng)，增加燃料電池系統(tǒng)的體積與重量。

另一種基于化學(xué)沉淀反應(yīng)的方法促進(jìn)金屬氧化物生成穩(wěn)定的沉淀物，通過簡單的過濾實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)產(chǎn)物的分離，主要通過向懸浮的電解液中添加一定量的ca(oh)2，促進(jìn)懸濁液的沉降，在通過簡單的過濾將這些較大的沉降物分離出來，使得電解液的放電容量提升了30％。這種技術(shù)需要在放電過程中不斷加入添加劑，改變了電解液成分，而且形成的產(chǎn)物增加了金屬還原的成本。

綜上，目前對處理電解液中反應(yīng)產(chǎn)物的研究比較少，已有技術(shù)主要采用化學(xué)沉降或整體更換的方法，效果明顯，但是依舊需要額外的電解液與添加劑，成本較大。對應(yīng)的輔助模塊對整個(gè)燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有較大的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出金屬空氣燃料電池系統(tǒng)及其應(yīng)用，利用該系統(tǒng)不僅能解決金屬氧化物的過量積累問題，還能抑制反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面的吸附，同時(shí)收集反應(yīng)產(chǎn)物，使金屬還原過程更加簡單，實(shí)現(xiàn)了長時(shí)穩(wěn)定的放電，提高了燃料電池系統(tǒng)的能量密度與使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種金屬空氣燃料電池系統(tǒng)，包括：

電池堆，所述電池堆具有電解液出口和電解液入口；

過濾裝置，所述過濾裝置內(nèi)具有多孔介質(zhì)，所述過濾裝置分別與所述電解液出口和電解液入口相連。

根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)，包括電池堆和過濾裝置，其中，在過濾裝置內(nèi)設(shè)置多孔介質(zhì)可以對金屬空氣燃料電池的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行有效過濾和收集。由此，通過采用本發(fā)明提出的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)不僅能夠有效解決反應(yīng)產(chǎn)物在電解液中過量積累的問題，還能抑制反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面的吸附并收集反應(yīng)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)電解液的再生和循環(huán)利用，使電解液成分與電極工作環(huán)境穩(wěn)定，并使金屬還原過程更加簡單，實(shí)現(xiàn)長時(shí)穩(wěn)定的放電，顯著提高燃料電池系統(tǒng)的能量密度與使用壽命。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述多孔介質(zhì)為多孔鈦濾芯、多孔鎳濾芯或者多孔不銹鋼濾芯。由此，可以顯著提高多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及過濾裝置的過濾效果。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述多孔介質(zhì)的平均孔徑不大于10微米。由此，可以進(jìn)一步提高過濾裝置的過濾效果。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述多孔介質(zhì)與所述過濾裝置的電解液入口端之間限定有適于容納沉淀物的過濾腔。由此，可以對金屬空氣燃料電池的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行有效收集。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，金屬空氣燃料電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括：液壓泵，所述液壓泵設(shè)置在所述電解液出口和所述過濾裝置之間，且適于對電解液進(jìn)行加壓過濾。由此，可以對進(jìn)入過濾裝置之前的過飽和電解液進(jìn)行加壓處理并進(jìn)一步提高過濾裝置的過濾效率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述液壓泵為蠕動泵。由此，可以進(jìn)一步提高過濾效率。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明還提出了一種利用上述金屬空氣燃料電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電的方法，包括：

使電池堆排出的飽和電解液進(jìn)入過濾裝置，在所述過濾裝置內(nèi)經(jīng)過多孔介質(zhì)過濾出沉淀物，以便得到凈化電解液；

使所述凈化電解液進(jìn)入電池堆。

由此，通過采用本發(fā)明上述實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)金屬空氣燃料電池穩(wěn)定發(fā)電的方法，不僅可以有效解決反應(yīng)產(chǎn)物在電解液中過量積累的問題，還能抑制反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面的吸附并收集反應(yīng)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)電解液的再生和循環(huán)利用，使電解液成分與電極工作環(huán)境穩(wěn)定，并使金屬還原過程更加簡單，實(shí)現(xiàn)長時(shí)穩(wěn)定的放電，顯著提高燃料電池系統(tǒng)的能量密度與使用壽命。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)金屬空氣燃料電池穩(wěn)定發(fā)電的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)金屬空氣燃料電池穩(wěn)定發(fā)電的方法進(jìn)一步包括：利用液壓泵將所述飽和電解液泵入所述過濾層裝置內(nèi)。由此，可以對進(jìn)入過濾裝置之前的過飽和電解液進(jìn)行加壓處理并進(jìn)一步提高過濾裝置的過濾效率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述飽和電解液在所述過濾層裝置內(nèi)過濾速度不應(yīng)超過100cm/min，且過濾壓力不應(yīng)超過1mpa。由此，可以進(jìn)一步提高過濾效果。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)金屬空氣燃料電池穩(wěn)定發(fā)電的方法進(jìn)一步包括：對所述過濾裝置進(jìn)行再生處理，所述再生處理包括：向所述過濾裝置內(nèi)逆向泵入水，以便對多孔介質(zhì)進(jìn)行解吸；利用弱酸或者弱堿溶液對經(jīng)過所述解吸后的多孔介質(zhì)進(jìn)行清洗，以便獲得再生后過濾裝置。由此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電解液的再生和循環(huán)利用，還能使過濾裝置得到反復(fù)利用，整個(gè)循環(huán)使用過程不產(chǎn)生排放物。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的過濾裝置在過濾和再生過程中的液體流動方向示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的過飽和電解液的過濾前后效果圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種金屬空氣燃料電池系統(tǒng)，如圖1所示，包括：電池堆10和過濾裝置20。其中，電池堆10具有電解液出口11和電解液入口12；過濾裝置20內(nèi)具有多孔介質(zhì)21，過濾裝置10分別與電解液出口11和電解液入口12相連。

根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)，包括電池堆10和過濾裝置20，其中，在過濾裝置20內(nèi)設(shè)置多孔介質(zhì)21可以對金屬空氣燃料電池的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行有效過濾和收集。具體地，將過飽和電解液送入過濾裝置20后，電解液中的反應(yīng)產(chǎn)物被吸附在多孔介質(zhì)21中，該固體反應(yīng)產(chǎn)物依靠相互吸附作用形成較大顆粒，并在多孔介質(zhì)21的過濾作用下從電解液中分離出來，得到澄清的電解液。由此，通過采用本發(fā)明提出的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)不僅能夠有效解決反應(yīng)產(chǎn)物在電解液中過量積累的問題，還能抑制反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面的吸附并收集反應(yīng)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)電解液的再生和循環(huán)利用，使電解液成分與電極工作環(huán)境穩(wěn)定，并使金屬還原過程更加簡單，實(shí)現(xiàn)長時(shí)穩(wěn)定的放電，顯著提高燃料電池系統(tǒng)的能量密度與使用壽命。

下面參考圖1-3對本發(fā)明上述實(shí)施例的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，多孔介質(zhì)21可以為多孔鈦濾芯、多孔鎳濾芯或者多孔不銹鋼濾芯。多孔介質(zhì)的材料對金屬空氣燃料電池反應(yīng)產(chǎn)物的過濾效果有很大影響，例如，一般濾紙和鎳網(wǎng)海綿濾芯的過濾效果差并且不利于過濾物回收，碳紙、碳布、玻璃纖維的過濾效果不佳且石英成分在強(qiáng)堿環(huán)境下穩(wěn)定性差，不銹鋼濾網(wǎng)過濾效果差且在強(qiáng)堿環(huán)境下自身耐腐蝕性差，泡沫鎳過濾效果不佳且不耐高壓、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等。由此，本發(fā)明選用的上述濾芯在中性、強(qiáng)堿性環(huán)境下均具有較好的穩(wěn)定性，并能有效吸附、過濾沉淀物。由此，不僅可以顯著提高多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還能顯著提高過濾裝置20的過濾效果。此外，本發(fā)明采用的上述濾芯一定的過濾速度下還能耐受正、反向高壓水流，并可通過弱酸或弱堿條件反復(fù)清洗，由此，還可以實(shí)現(xiàn)濾芯的反復(fù)利用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以選用鈦粉作為原材料并燒結(jié)成多孔鈦濾芯，由此，可以進(jìn)一步提高對反應(yīng)產(chǎn)物的過濾效果，實(shí)現(xiàn)電解液的反復(fù)清潔利用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，多孔介質(zhì)21的平均孔徑可以不大于10微米。由此，可以進(jìn)一步提高過濾裝置20的過濾效果。金屬氧化物懸浮物的過濾效果與濾芯的平均孔徑有關(guān)，孔徑越大，過濾阻力越小，但過濾效果越低；孔徑越小，過濾阻力越大，但過濾效果越好。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)多孔介質(zhì)的孔徑不超過10微米時(shí)，過濾效果幾乎為100％且過濾阻力適中。此外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，將濾芯制作成棒狀結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步加快過濾速度，提高過濾效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體示例，多孔介質(zhì)可21以為直徑為10厘米、厚度為2毫米的圓柱狀多孔鈦濾芯，由此，可以進(jìn)一步提高過濾效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，如圖2所示，多孔介質(zhì)21與過濾裝置20的電解液入口端之間可以限定有適于容納沉淀物的過濾腔22。本發(fā)明中通過在過濾裝置20中設(shè)置過濾腔，可以使從電解液中分離出來的反應(yīng)產(chǎn)物在過濾腔中堆積起來，由此，可以對過濾出來的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行有效回收，并用以金屬還原，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燃料的循環(huán)利用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，如圖2所示，金屬空氣燃料電池系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括：液壓泵30，液壓泵30設(shè)置在電解液出口11和過濾裝置20之間，且適于對電解液進(jìn)行加壓過濾。本發(fā)明中通過設(shè)置液壓泵30可以對進(jìn)入過濾裝置20之前的過飽和電解液進(jìn)行加壓處理，使過飽和電解液在一定的壓力下進(jìn)行過濾，由此，可以進(jìn)一步提高過濾裝置20的過濾效率。需要注意的是，在過濾過程中，不宜使用太高的壓力，以防電解液中析出的固體產(chǎn)物被強(qiáng)制轉(zhuǎn)移到過濾裝置20的出口處。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，液壓泵30可以為蠕動泵。本發(fā)明中通過選用蠕動泵，不僅可以對進(jìn)入過濾裝置20之前的過飽和電解液進(jìn)行加壓處理，還能控制過飽和電解液的流量，進(jìn)而有效控制過濾速度。由此，可以進(jìn)一步提高過濾效率。此外，本發(fā)明中選用蠕動泵還可以借助流體逆行對多孔介質(zhì)21進(jìn)行清洗，進(jìn)而使過濾裝置20可以反復(fù)利用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，飽和電解液在過濾層裝置20內(nèi)的過濾速度可以不超過100cm/min(過濾速度是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的液體體積，單位可以為cm³/cm²×min)，優(yōu)選為50cm/min，由此既滿足了電池內(nèi)部電解液循環(huán)的速度要求，又能避免過大的液壓對濾芯造成破壞。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以對過濾裝置20進(jìn)行再生處理，再生處理可以包括：向過濾裝置20內(nèi)逆向泵入水，以便對多孔介質(zhì)21進(jìn)行解吸；利用弱酸或者弱堿溶液對經(jīng)過解吸后的多孔介質(zhì)21進(jìn)行清洗，以便獲得再生后過濾裝置20。具體可以通過將過濾裝置的入口與出口對調(diào)并利用液壓泵對水進(jìn)行加壓，使水流逆向流動并使大部分吸附在多孔介質(zhì)21中的過濾物排出來，再利用弱酸或者弱堿溶液對其進(jìn)行進(jìn)一步清洗。由此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電解液的再生和循環(huán)利用，使電解液成分與電極工作環(huán)境穩(wěn)定，還能使過濾裝置20得到反復(fù)利用，整個(gè)循環(huán)使用過程不產(chǎn)生排放物。此外，再生過程后得到的液體為金屬氧化物混合液，可以通過電解對其進(jìn)行還原并得到金屬單質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燃料的循環(huán)利用。

綜上所述，通過利用本發(fā)明上述實(shí)施例的金屬空氣燃料電池系統(tǒng)，有效解決反應(yīng)產(chǎn)物在電解液中過量積累的問題，還能抑制反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面的吸附并收集反應(yīng)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)電解液的再生和循環(huán)利用，使電解液成分與電極工作環(huán)境穩(wěn)定。同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)過濾裝置的再生，使過濾裝置可以反復(fù)利用，并將過濾回收的產(chǎn)物還能用以金屬還原，實(shí)現(xiàn)燃料循環(huán)利用，整個(gè)循環(huán)使用過程中不產(chǎn)生排放物。其中，過濾和再生過程中的液體流動方向如圖3所示。由此，本發(fā)明上述實(shí)施例的金屬容器燃料電池系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)穩(wěn)定的放電，并顯著提高燃料電池系統(tǒng)的能量密度與使用壽命，能夠廣泛應(yīng)用于各種金屬空氣燃料電池、電解產(chǎn)物回收與再生管理，以及水質(zhì)凈化、廢水處理、化工提純等領(lǐng)域。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明還提出了一種利用上述金屬空氣燃料電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電的方法，包括：使電池堆10排出的飽和電解液進(jìn)入過濾裝置20，在過濾裝置20內(nèi)經(jīng)過多孔介質(zhì)21過濾出沉淀物，以便得到凈化電解液；使凈化電解液進(jìn)入電池堆10。

由此，通過采用本發(fā)明上述實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)金屬空氣燃料電池穩(wěn)定發(fā)電的方法，不僅可以有效解決反應(yīng)產(chǎn)物在電解液中過量積累的問題，還能抑制反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面的吸附并收集反應(yīng)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)電解液的再生和循環(huán)利用，使電解液成分與電極工作環(huán)境穩(wěn)定，并使金屬還原過程更加簡單，實(shí)現(xiàn)長時(shí)穩(wěn)定的放電，并顯著提高燃料電池系統(tǒng)的能量密度與使用壽命。

下面對本發(fā)明上述實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)金屬空氣燃料電池穩(wěn)定發(fā)電的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，多孔介質(zhì)21可以為多孔鈦濾芯、多孔鎳濾芯或者多孔不銹鋼濾芯。多孔介質(zhì)的材料對金屬空氣燃料電池反應(yīng)產(chǎn)物的過濾效果有很大影響，例如，一般濾紙和鎳網(wǎng)海綿濾芯的過濾效果差并且不利于過濾物回收，碳紙、碳布、玻璃纖維的過濾效果不佳且石英成分在強(qiáng)堿環(huán)境下穩(wěn)定性差，不銹鋼濾網(wǎng)過濾效果差且在強(qiáng)堿環(huán)境下自身耐腐蝕性差，泡沫鎳過濾效果不佳且不耐高壓、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等。由此，本發(fā)明選用的上述濾芯在中性、強(qiáng)堿性環(huán)境下均具有較好的穩(wěn)定性，并能有效吸附、過濾沉淀物。由此，不僅可以顯著提高多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還能顯著提高過濾裝置20的過濾效果。此外，本發(fā)明采用的上述濾芯一定的過濾速度下還能耐受正、反向高壓水流，并可通過弱酸或弱堿條件反復(fù)清洗，由此，還可以實(shí)現(xiàn)濾芯的反復(fù)利用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以選用鈦粉作為原材料并燒結(jié)成多孔鈦濾芯，由此，可以進(jìn)一步提高對反應(yīng)產(chǎn)物的過濾效果，實(shí)現(xiàn)電解液的反復(fù)清潔利用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，多孔介質(zhì)21的平均孔徑可以不大于10微米。由此，可以進(jìn)一步提高過濾裝置20的過濾效果。金屬氧化物懸浮物的過濾效果與濾芯的平均孔徑有關(guān)，孔徑越大，過濾阻力越小，但過濾效果越低；孔徑越小，過濾阻力越大，但過濾效果越好。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)多孔介質(zhì)的孔徑不超過10微米時(shí)，過濾效果幾乎為100％且過濾阻力適中。此外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，將濾芯制作成棒狀結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步加快過濾速度，提高過濾效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體示例，多孔介質(zhì)21可以為直徑為10厘米、厚度為2毫米的圓柱狀多孔鈦濾芯，由此，可以進(jìn)一步提高過濾效率。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，飽和電解液在的過濾層裝置20內(nèi)的過濾速度可以不超過100cm/min，優(yōu)選為50cm/min，由此既能滿足電池內(nèi)部電解液循環(huán)的速度要求，又能避免過大的液壓對濾芯造成破壞。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)金屬空氣燃料電池穩(wěn)定發(fā)電的方法可以進(jìn)一步包括：利用液壓泵將飽和電解液泵入過濾層裝置20內(nèi)。本發(fā)明中通過利用液壓泵30可以對進(jìn)入過濾裝置20之前的過飽和電解液進(jìn)行加壓處理，使過飽和電解液在一定的壓力下進(jìn)行過濾，由此，可以進(jìn)一步提高過濾效率。需要注意的是，在過濾過程中，不宜使用太高的壓力，以防電解液中析出的固體產(chǎn)物被強(qiáng)制轉(zhuǎn)移到過濾裝置20的出口處。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，液壓泵30可以為蠕動泵。本發(fā)明中通過選用蠕動泵，不僅可以對進(jìn)入過濾裝置20之前的過飽和電解液進(jìn)行加壓處理，還能控制過飽和電解液的流量，進(jìn)而有效控制過濾速度。由此，可以進(jìn)一步提高過濾效率。此外，本發(fā)明中選用蠕動泵可以實(shí)現(xiàn)流體逆行，進(jìn)而對多孔介質(zhì)進(jìn)行清洗再生。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)金屬空氣燃料電池穩(wěn)定發(fā)電的方法可以進(jìn)一步包括：對過濾裝置20進(jìn)行再生處理，再生處理可以包括：向過濾裝置20內(nèi)逆向泵入水，以便對多孔介質(zhì)21進(jìn)行解吸；利用弱酸或者弱堿溶液對經(jīng)過解吸后的多孔介質(zhì)21進(jìn)行清洗，以便獲得再生后過濾裝置20。具體可以通過將過濾裝置20的入口與出口對調(diào)并利用液壓泵對水進(jìn)行加壓，使水流逆向流動并使大部分吸附在多孔介質(zhì)21中的過濾物排出來，再利用弱酸或者弱堿溶液對其進(jìn)行進(jìn)一步清洗。由此，通過采用上述方法可以有效實(shí)現(xiàn)過濾裝置20的再生和重復(fù)利用，進(jìn)而有效降低成本。此外，再生處理后，可以回收廢液中的金屬氧化物，并通過電解還原金屬氧化物得到金屬單質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燃料的循環(huán)利用。因此，本發(fā)明上述實(shí)施例的方法中整個(gè)循環(huán)過程不產(chǎn)生排放物。

實(shí)施例1

金屬空氣燃料電池系統(tǒng)，包括電池堆、過濾裝置和可調(diào)流量及壓力的蠕動泵，其中，過濾裝置中，多孔介質(zhì)為直徑10厘米、厚度2毫米、空間為10微米的圓柱狀多孔鈦濾芯，濾芯上部空間是過濾腔，過飽和電解液是由30wt％氫氧化鉀溶液溶解過量氧化鋅構(gòu)成。將過飽和電解液由蠕動泵送入過濾裝置進(jìn)行過濾，過濾壓力為1個(gè)大氣壓，過濾速度為50cm/min，最終從過濾裝置滲透出來澄清電解液。過濾前的過飽和電解液和過濾裝置后的電解液分別如圖4所示。

結(jié)論：從圖4中可以看出，通過采用上述金屬空氣燃料電池系統(tǒng)，可以對過飽和電解液進(jìn)行有效過濾，得到澄清電解液。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。