双金属热再生氨基电池实验模型的制作方法

本实用新型属于热-电化学系统，具体涉及一种高压放电、低压充电的双金属热再生氨基电池实验模型。

背景技术：

低品位废热能大量地存在于工业生产、地热能以及太阳能等过程中，将这些低品位废热能转化为电能是一种节能环保的技术手段。基于半导体材料的固态温差发电器可以将热能直接转换为电能，但是其材料成本高且无法储存电能。液态的热再生电池或循环可以储存电能且成本较低，以塞贝克效应和盐浓度差为基础的热再生电池或循环技术可以完成较高效率热电转换，但是其功率密度很低，限制了实际应用的可行性。功率密度是评价低品位废热能转化为电能的关键参数。目前，单金属(Cu、Ag、Co、Ni)热再生氨基电池(如US2017/0250433A1、 WO2016/057894A1)的正负极采用相同的金属，实现了较高的功率密度(115Wm^-2) 输出，但是其电池电压不超过0.45V，根本上限制了其功率密度和能量密度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种双金属热再生氨基电池实验模型。

本实用新型为解决现有技术中的技术问题，所提出的技术方案是双金属热再生氨基电池实验模型，包括由第一电极室和第二电极室组成的反应池，插于所述第一电极室和所述第二电极室之间的隔膜，所述第一电极室和所述第二电极室分别放置有第一电极M1和第二电极M2，所述第一电极室和所述第二电极室内还放置有参比电极，所述第一电极M1和所述第二电极M2主要由金属M构成，与氨配位的金属M的电极电势小于电极电势M^y+/M，在所述第一电极M1和所述第二电极M2间通过导线连接形成回路，所述第一电极M1和所述第二电极M2分别选自不同的金属M，M选自固体形式的铜、银、钴或镍中的至少一种，所述金属M还包括固体形式的锌，第一电极M1的电极电势小于第二电极M2的电极电势第一电极M1的电极电势小于第二电极 M2的电极电势所述第一电极室内的电解液包含有铵盐和与所述第一电极M1相同的金属M1的盐溶液，所述第二电极室内的电解液包含有铵盐和与所述第二电极M2相同的金属M2的盐溶液。

所述第一电极室与所述第二电极室两侧分别通过氟胶垫片连接有PC端板。

所述隔膜两侧通过氟胶垫片紧固连接于所述第一电极室与所述第二电极室上。

所述隔膜为阴离子交换膜。

放电过程所述第二电极室内设置有磁力搅拌子；充电过程所述第一电极室内设置有磁力搅拌子。

所述第一电极M1和所述第二电极M2主要由Ag、Cu、Co、Ni或Zn中的任一种金属复合电极构成。

所述第一电极M1和所述第二电极M2主要由在碳电极上有Ag、Cu、Co、Ni 或Zn中的任一种金属镀层的复合电极构成。

有益效果

1)正、负极电极材料采用不同的金属，并将金属Zn作为电池负极材料，使电池放电电压有大幅提升，且充电电压远低于放电电压，实现了高压放电和低压充电(例如：Ag/Zn-TRAB放电电压达到1.84V，而充电电压为1.13V；Cu/Zn-TRAB 放电电压达到1.38V，而充电电压为0.72V)。这使得电池具有较高的库伦效率、能量效率以及电压效率。

2)较大程度地提升了放电过程的功率密度和能量密度，尤其是功率密度，浓度最优的Cu/Zn-TRAB的最大功率密度达到525W m^-2，为Cu-TRAB的4.5倍；相同浓度下，未经浓度优化的Ag/Zn-TRAB的最大功率密度达到1180W m^-2，为 Cu-TRAB的10倍左右。

附图说明

图1为本实用新型电池实验模型的原理图；

图2为本实用新型电池实验模型的爆炸图。

附图标记：1-第一电极室，2-第二电极室，3-隔膜，4-第一电极M1，5-第二电极M2，6-参比电极，7-导线，8-氟胶垫片，9-PC端板，10-磁力搅拌子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。

如图1所示，双金属热再生氨基电池实验模型，包括由第一电极室1和第二电极室2组成的反应池，插于所述第一电极室1和所述第二电极室2之间的隔膜 3，所述第一电极室1和所述第二电极室2分别放置有第一电极M14和第二电极 M25，所述第一电极室1和所述第二电极室2内还放置有参比电极6，所述第一电极M14和所述第二电极M25主要由金属M构成，与氨配位的金属M的电极电势小于电极电势M^y+/M，在所述第一电极M1和所述第二电极M2间通过导线7连接形成回路，所述第一电极M1和所述第二电极M2分别选自不同的金属M，M选自固体形式的铜、银、钴或镍中的至少一种，所述金属M还包括固体形式的锌，第一电极M1的电极电势小于第二电极M2的电极电势第一电极M1的电极电势小于第二电极M2的电极电势所述第一电极室内的电解液包含有铵盐和与所述第一电极M1相同的金属M1的盐溶液，所述第二电极室内的电解液包含有铵盐和与所述第二电极M2相同的金属M2的盐溶液。

如图2所示，本实施例中所述第一电极室1与所述第二电极室2两侧分别通过氟胶垫片8连接有PC端板9，所述隔膜3两侧通过氟胶垫片8紧固连接于所述第一电极室1与所述第二电极室2上，所述隔膜3为阴离子交换膜。

本实施例中所述第一电极M14和所述第二电极M25主要由Ag、Cu、Co、 Ni或Zn中的任一种金属复合电极构成。

本实施例中所述第一电极M14和所述第二电极M25主要由在碳电极上有Ag、 Cu、Co、Ni或Zn中的任一种金属镀层的复合电极构成。

为固定、密封以及防止空气进入电池系统，所述反应池设置有若干密封件。

为了较小阴极液的浓度极化，使电解液充分混合，在阴极液所在电极室内(充、放电电极室需要转换)设置有磁力搅拌子10。放电过程所述第二电极室2内设置有磁力搅拌子；充电过程所述第一电极室1内设置有磁力搅拌子。

应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。