专利名称：一种内循环式合金燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池，具体涉及一种内循环式合金燃料电池。
背景技术：
燃料电池因其具有能量转换效率高、无污染、启动快、电池寿命长、比功率、 比能量高等优点，在固定发电系统、现场用电源、分布式电源、空间飞行器电源及交通 工具用电源方面得到较广阔的应用。与传统电池相比，燃料电池的能量至少要高10倍。 目前燃料电池主要包括碱性燃料电池磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化次 燃料电池、质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池等，不管何种燃料电池，其结构中 都必然包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的电解质。例如锌空气燃料电池，采用锌 合金为阳极，氢氧化钾(KOH)为电解质，在使用过一段时间后，阳极板完全反应，必须 将该反应完成的阳极板予以更换，以使该锌空气电池能维持供电的状态。另外燃料电池 的工作是通过电化学反应进行的，在电化学反应的过程中会存在产生热量的问题，而目 前包括镁、铝合金的燃料电池都没有关注到电池工作时的散热问题。
发明内容
为克服现有技术不足，本发明的目的在于提供一种内循环式的合金燃料电池， 解决电池工作中的散热问题，实现电解液的循环流动，使电化学反应更为充分，并产生 更大的电流，以达到充分利用电极材料的目的。为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是一种内循环式的镁铝合金燃料 电池，包括了电池外壳，上电解液腔，下电解液腔，位于上电解液腔和下电解液腔之间 的电化学反应腔，和插入电化学反应腔中并通过阳极密封板固定在电化学反应腔中的合 金阳极电极板，以及位于合金阳极电极板两侧的空气阴极电极板，空气阴极电极板通过 阴极固定板固定在电化学反应腔的两侧，其特征在于所述的电化学反应腔中设有自循 环通道，所述的上电解液腔、下电解液腔以及电化学反应腔通过自循环通道连为一体。所述的自循环通道可以是由合金阳极电极板的一端面与阳极密封板在电化学反 应腔面内面形成的一条通道。所述的自循环通道也可以是由合金阳极电极板的一端面与电池外壳在电化学反 应腔面内面形成的一条通道。所述的自循环通道还可以是由合金阳极电极板的一端面与电池外壳在电化学反 应腔面内面形成的一条通道和由合金阳极电极板的一端面与阳极密封板在电化学反应腔 面内面形成的一条通道。所述的自循环通道不进行剧烈的电化学反应，电池进行电化学反应时，所产生 的热量使上下电解液腔之间形成热压差，该通道在实现散热的同时通过热量带动了电解 液的循环流动，使电化学反应更为充分，形成更大的电流。所述的上电解液腔的上端设有上端盖，用于反应前给上电解液腔中加入电解液和反应散热。所述的上端盖上设有排气孔，反应中多余的热量通过该孔散出。所述的下电解液腔两侧设有下端盖，用于排放反应后的废液。所述的铜片引出端的一端通过铆接的方式连接在合金阳极电极上，另一端穿过 阳极固定板并固定在阳极固定板上。所述的合金阳极电极为片状结构，使阳极板与空气以及电解液的接触面积尽量 大，以实现反应中材料的充分利用和产生更大的电流，进一步提高了电池的效率。所述的合金阳极板材料为镁、铝、锂、锌、二氧化锰、稀土金属中的两种以上 物质的合金。本发明所述的内循环式合金燃料电池为扁平状结构，方便合金阳极电极的插 入。本发明的有益效果是1.本发明使用的电源是合金空气燃料电池，污染小，其不需靠电网储存电能， 能独立于运行产生电流，因此成本低。2.本发明合金阳极板采用片状结构，使阳极板与空气以及电解液的接触面积尽 量大，以实现反应中材料的充分利用和产生更大的电流，进一步提高了电池的效率。3.本发明的电池进行电化学反应时，所产生的热量使上下电解液腔之间形成热 压差，该通道在实现散热的同时通过热量带动了电解液的循环流动，使电化学反应更为 充分，形成更大的电流，此外电解液的循环流动为电化学反应不断地供给电解液，使电 化学反应更为持久和稳定。下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明内循环式合金燃料电池的外部结构示意图。图2为本发明内循环式合金燃料电池的内部结构示意图。图3为本发明内循环式合金燃料电池的纵截面示意图。图4为本发明内循环式合金燃料电池的合金阳极板示意图。
具体实施例方式如图1、图2、图3所示，本发明所采用的一种内循环式的合金燃料电池，包括 电池外壳1，上电解液腔2，下电解液腔3，位于上电解液腔2和下电解液腔3之间的电化 学反应腔7，和插入电化学反应腔2中并通过阳极密封板5固定在电化学反应腔7中的合 金阳极电极板4，以及位于合金阳极电极板4两侧的空气阴极电极板8，空气阴极电极板 8通过阴极固定板6固定在电化学反应腔2的两侧，其特征在于所述的电化学反应腔中 设有自循环通道11，所述的上电解液腔2、下电解液腔3以及电化学反应腔通7过自循环 通道11连为一体。如图1所示，上电解液腔2的上端设有上端盖21，上端盖21上设有排气孔，电 池工作前，打开上端盖21向上电解液腔2中加入电解液，电化学反应过程中产生的多余 热量通过上端盖21上的排气孔排出，有效地解决了电池的散热问题。所述的下电解液腔3两侧设有下端盖31，用于将电池工作中反应后的废液的排出。所述的合金阳极电极4为片状结构，使阳极板与空气以及电解液的接触面积尽 量大，以实现反应中阳极材料的充分利用并产生更大的电流，进一步提高了电池的效率。所述的合金阳极电极4选用的材料为镁、铝、锂、锌、二氧化锰、稀土金属中 的两种以上物质的合金。本发明所述的内循环式合金燃料电池为扁平状结构，方便合金阳极电极4插 入。实施例1上述的一种内循环式的合金燃料电池，其中自循环通道11为一条通道，该通道 是由合金阳极电极板4的一端面与阳极密封板5在电化学反应腔内形成的。实施例2上述的一种内循环式的合金燃料电池，所述的自循环通道11为一条通道，该通 道是由合金阳极电极板4的一端面与电池外壳在电化学反应腔2内形成的。实施例3上述的一种内循环式的合金燃料电池，所述的自循环通道11为两条通道，所述 的通道是由合金阳极电极板4的一端面与电池外壳在电化学反应腔2内形成和由合金阳极 电极板4的一端面与阳极密封板在电化学反应腔面内面形成的。本发明还可以通过在上述实施例的基础上，在所述的合金阳极电极板4上设置 铜片引出端41，该铜片引出端铆接于合金阳极电极板上，并支撑合金阳极电极板在电化 学反应腔中与空气阴极电极板之间形成空腔。这样做的目的在于增大合金阳极电极板与 电解液的接触面积，有利于充分利用电极材料，起到节约资源的目的。上述电池工作前，打开上端盖21，加入电解液，电解液进入电化学反应腔2， 电池开始工作，电池在工作时产生热量，所产生的热量使上下电解液腔之间形成热压 差，带动电解液的流动，电解液通过自循环通道11在上电解液腔2、下电解液腔3和电化 学反应腔7中循环，实现散热，使电化学反应更为充分，形成更大的电流；此外电解液 的循环流动为电化学反应不断地供给电解液，使电化学反应更为持久和稳定。反应结束 后，打开下端盖倒出废液和残渣。以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，不能认为是是 对本发明的限制，本领域技术人员在本发明方案范围内进行的通常变化和替换都应包含 在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种内循环式合金燃料电池，包括了电池外壳，上电解液腔，下电解液腔，位于 上电解液腔和下电解液腔之间的电化学反应腔，和插入电化学反应腔中并通过阳极密封 板固定在电化学反应腔中的合金阳极电极板，以及位于合金阳极电极板两侧的空气阴极 电极板，空气阴极电极板通过阴极固定板固定在电化学反应腔的两侧，其特征在于所 述的电化学反应腔中设有自循环通道，所述的上电解液腔、下电解液腔以及电化学反应 腔通过自循环通道连为一体。
2.根据权利要求1所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于所述的自循 环通道是由合金阳极电极板的一端面与阳极密封板在电化学反应腔面内面形成的一条通 道。
3.根据权利要求1所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于所述的自循环 通道是由合金阳极电极板的一端面与电池外壳在电化学反应腔面内面形成的一条通道。
4.根据权利要求1所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于所述的自循环 通道是由合金阳极电极板的一端面与电池外壳在电化学反应腔面内面形成的一条通道和 由合金阳极电极板的一端面与阳极密封板在电化学反应腔面内面形成的一条通道。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于所述 的合金阳极电极为片状结构。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于本发 明所述的内循环式合金燃料电池为扁平状结构。
7.根据权利要求1-任一项所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于所述的 合金阳极电极板4上设置铜片引出端41，该铜片引出端铆接于合金阳极电极板上，并支 撑合金阳极电极板在电化学反应腔中与空气阴极电极板之间形成空腔。
8.根据权利要求1所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于所述的上电解 液腔的上端设有上端盖。
9.根据权利要求5所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于所述的上端盖 上设有排气孔。
10.根据权利要求1所述的一种内循环式合金燃料电池，其特征在于所述的下电解 液腔两侧设有下端盖。
全文摘要
本发明具体涉及一种内循环式合金燃料电池。一种内循环式的合金燃料电池包括电池外壳，上电解液腔，下电解液腔，位于上电解液腔和下电解液腔之间的电化学反应腔，和插入电化学反应腔中并通过阳极密封板固定在电化学反应腔中的合金阳极电极板，以及位于合金阳极电极板两侧的空气阴极电极板，空气阴极电极板通过阴极固定板固定在电化学反应腔的两侧，其特征在于所述的电化学反应腔中设有自循环通道，所述的上电解液腔、下电解液腔以及电化学反应腔通过自循环通道连为一体。本发明的电池进行电化学反应时，所产生的热量使上下电解液腔之间形成热压差，实现散热的同时通过热量带动了电解液的循环流动，使电化学反应更为充分，形成更大的电流。
文档编号H01M4/86GK102025004SQ20101052565
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者张学国, 施建, 石辉, 程炳烨, 马润芝 申请人:张学国, 施建, 石辉, 程炳烨, 马润芝