专利名称：铝镁合金燃料电池供电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够提供直流电或交流电的供电装置，特别是涉及一种由多 个高效改性铝、镁合金燃料电池组合形成的铅镁合金燃料电池供电装置。
背景技术：
众所周知，电是人们生活中的主要能源之一，电以交流和直流两种方 式供人们使用。燃料电池是将化学能直接转换为电能和热能的新型电池， 其与常规电池的不同之处在于，只要有燃料和氧化剂供给，就会有持续不 断的电力输出。它因能量转换效率高、无污染、启动快、电池寿命长、比 功率、比能量高等优点，而在固定发电系统、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有广阔的应用前景，如燃料电池已 成为全球各主要汽车生产企业的研发重点，并已取得了长足进步。随着电
子和通讯技术的飞速发展，手机、PDA、数码相机、笔记本电脑等数码产品 已广泛进入人们的生活中，但目前存在的主要难题是电源问题， 一块手机 电池只能维持几天时间，笔记本电脑的电池也就几个小时，而与传统电池 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、直接曱醇燃料电池等，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。在已有的燃料电池中， 一般采用贵金属铂金作为催化电极材料，才能使催化性能和效果提高和使 阴极上氧化的还原过程具有很大的电化学极化。而使用其他金属作为催化 电极，则电池的电压、效率和电池输出功率将损失40%左右。氢 氧燃料电 池的催化对象是氢(H2),而氢燃料在使用、运输、储存方面存在一定安全 隐患，且催化电极在材料及使用方面价格昂贵。另一类的锌-空燃料电池，则采用锌合金为阳极，氢氧化钟(K0H)为电解质，使用时会产生严重的环 境污染。
为此，申请人在申请号为200710073300. 2的专利申请中提供了一种"改 性铝、镁合金燃料电池"，它有效地解决了传统燃料电池所存在的问题，但该 申请并未解决它的实际应用问题，即它并未解决如何将单体改性铝、镁合金燃 料电池形成一个可以工业化的燃料电池装置问题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，而提供一种可独立运行，供电时间持续较长， 便于应用，维护简单，在无电地区和停电状态下均可正常供电的铝镁合金燃 料电池供电装置。
为实现上述目的，本发明提供一种铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在 于，该装置是由一个以上的单体改性铝、镁合金燃料电池连接而成的燃料电池 组及其控制电路构成。
一个以上的单体改性铝、镁合金燃料电池通过串联、并联或串、并联方式 组合成燃料电池组。
多个单体改性铝、镁合金燃料电池之间通过凹凸结构相扣接或插接。
多个单体改性铝、镁合金燃料电池之间的凹凸连接结构是在每一单体电池 的密闭壳体的前侧板、后侧板的上下两端的外侧表面沿竖向间隔地设有至少一 个条状凸起和至少 一个与所述条状凸起形状相对应的凹槽，使得其中 一个单体 改性铝、镁合金燃料电池的后侧板的条状凸起嵌入另一单体改性铝、镁合金燃 料电池的前侧板的凹槽内，而另一单体改性铝、4美合金燃料电池的前侧板的凸 起则嵌入其前部单体改性铝、镁合金燃料电池的后侧板的凹槽内，而将多个单 体改性铝、镁合金燃料电池相连接。
单体改性铝、镁合金燃料电池的密闭壳体的中央设有装设阴极用的窗口 ， 其窗口的边缘间隔地设有多个固定金属阳极用的燕尾槽，在每个燕尾槽内各装 入一个与所述燕尾槽形状相对应的燕尾块将金属阳极固定，在窗口处的阴极外
侧用螺钉固定有隔栅板。密闭壳体的上下两端分别密封连接有上端盖及下端盖，所述上端盖的上部 设有阳极接线端子、阴极接线端子、加液孔，所述阴极接线端子经导线与金属 阳极相连接，在密闭壳体一侧的凹槽内设有集流铜片，该集流铜片的一端与阳 极接线端子相连接，另一端与设于所述密闭壳体凹槽内的阴极接线端子相连 接，所述加液孔上连接有密封盖。
多个单体改性铝、镁合金燃料电池之间的串联连接结构是在每一单体电池 密闭壳体的前侧板的上端盖上设有一个阳极接线端子和一个阴极接线端子，使 得其中 一个单体改性铝、镁合金燃料电池的阳极接线端子与前一个单体改性 铝、镁合金燃料电池的阴极接线端子相连接，所述单体改性铝、镁合金燃料电 池的阴极接线端子与后一个单体改性铝、镁合金燃料电池的阳极接线端子相连 接，而将多个单体改性铝、镁合金燃料电池相串接。
多个单体改性铝、镁合金燃料电池之间的并联连接结构是在每一单体电池 密闭壳体的前侧板的上端盖上设有一个阳极接线端子和一个阴极接线端子，使 得其中 一个单体改性铝、镁合金燃料电池的阴极接线端子与前一个单体改性 铝、镁合金燃料电池的阴极接线端子相连接，所述单体改性铝、镁合金燃料电 池的阳极接线端子与后一个单体改性铝、镁合金燃料电池的阳极接线端子相连 接，而将多个单体改性铝、镁合金燃料电池相并接。
控制电路为AC/DC逆变器，它连接于燃料电池组的输出端，AC/DC逆变器 的输出的交流电电压为220v。
本发明的贡献在于，它有效克服了现有移动电源的缺陷，在4支术性能上体 现出综合优势，具体表现在
一、 由于该供电装置是由不同于现有燃料电池的改性铝、镁合金燃料电池 构成，它不依靠电网储能，可独立运行，且供电时间持续较长，因此可在无电 地区或停电的情况下向用电设备提供交、直流电。
二、 由于电解液使用含盐的中性电解液，因此无空气和噪音污染，符合环 保要求。
三、 该供电装置还具有工作运行时间长，维护使用方便，价格较低，质量 较轻等特点。
6四本发明可根据实际需要将多个单体铝镁合金燃料电池组合成可实际应 用的供电装置，且组装过程简单快捷，易于实施。
图l是本发明的单体燃料电池整体结构示意图，其中，图1A为前侧示意 图，图1B为图1A的侧视图，图1C为图1A的A - A剖视图，图ID为图1A的B -B吾'H见图，图1E为上端盖示意图。
图2是本发明的单体燃料电池组合成燃料电池组连接示意图。
图3是本发明的电连接结构示意图，其中，图3A为整体电连接结构示意图， 图3B为阴极接线端子的示意图，图3C为阳极接线端子的示意图。
图4是本发明的控制电路框图。
具体实施方式
下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。 参阅图1,本发明的铝镁合金燃料电池供电装置该装置是由一个以上的单 体改性铝、镁合金燃料电池10连接而成的燃料电池组20及其控制电路30构 成。所述单体改性铝、镁合金燃料电池10采用申请号为200710073300. 2的"改 性铝、镁合金燃料电池"，它包括金属阳极14、阴极16及电解液17，所述金 属阳极14为改性铝、镁合金阳极，阴极16为空气电极，电解液17为含盐的 中性电解液，所述金属阳极14设置于密闭壳体11内中央，两个空气电极16 分别设置于金属阳极14的两侧，壳体ll内充有电解液17。如图1A 图1C所 示，所述密闭壳体11为中空的塑料板状体，壳体ll中央开有装设所述金属阳 极14及阴极16的窗口 12，窗口 12的上下两端设有前側板111及后侧板112, 前侧板111及后侧板112上部分别密封连接有上端盖113及下端盖114。为满 足不同产品的供电需要，形成一个适于实用的供电装置，本发明可将多个上述 的单体改性铝、镁合金燃料电池10通过串联、并联或串、并联方式组合成燃 津十电池组20。
在图1 ~图4所示的实施例中，多个单体改性铝、镁合金燃料电池IO之间通过凹凸结构相扣接成燃料电池组20，很显然，其连接方式可根据客户的需要 及实际的需求进行相应的改变。本实施例中，如图1A、图1D所示，多个单体 改性铝、镁合金燃料电池IO之间的凹凸连接结构是在每一单体电池的密闭壳 体11的前侧板111、后侧板112的上下两端的外侧表面沿竖向间隔地设有一个 条状凸起llll和一个与所述条状凸起形状相对应的凹槽1112,其中的条状凸 起与另一个与之连接的单体改性铝、镁合金燃料电池上的凹槽相对应，凹槽则
对应于另一个与之连接的单体改性铝、镁合金燃料电池上的凸起。具体地说， 其中一个单体改性铝、镁合金燃料电池10A的后侧板的条状凸起10A1嵌入另 一单体改性铝、镁合金燃料电池10B的前侧板的凹槽10B1内，而另一单体改 性铝、镁合金燃料电池10B的前侧板的凸起10B2则嵌入其前部单体改性铝、 镁合金燃料电池10A的后侧板的凹槽10A2内，而将多个单体改性铝、镁合金 燃料电池10相连接，多个单体改性铝、镁合金燃料电池的组合状态如图2所 示。单体改性铝、镁合金燃料电池10的密闭壳体11的中央设有装设阴极16 及金属阳极14用的窗口 12,密闭壳体11内充有电解液17,金属阳极置于密 闭壳体11的中央，两个阴极16分别设置于所述窗口处的金属阳极14的两侧。 窗口 12的边缘间隔地设有多个固定金属阳极14用的燕尾槽13及多个固定隔 栅板15用的螺孔121，在每个燕尾槽内各装入一个与所述燕尾槽形状相对应的 燕尾块131,该燕尾块有一个突出的压片1311,其压片1311压在金属阳极14 的边缘而将金属阳极固定。装在窗口 12处的两个阴极16用螺钉通过隔栅板15 经螺孔121螺紋连接。密闭壳体11的上下两端分别密封连接有上端盖113及 下端盖114，所述上端盖113的上部设有阳极接线端子1131、阴极接线端子 1132、加液孔1133。所述阴极接线端子1132经导线与置于窗口 12处的金属阳 极14相连接，在密闭壳体11较窄一侧的凹槽115内设有集流铜片1151,该集 流铜片1151的一端与阳极接线端子1131相连接，另一端与"^殳于所述密闭壳体 凹槽115内的阴极16接线端子161相连接。所述集流铜片1151呈长条状，其 一端设有折向密闭壳体11顶部的L形折弯。所述加液孔1133上连接有密封盖 11331。通过上述连接方式，使得密闭壳体ll、上端盖113、下端盖114、金属 阳极14、阴极16、隔栅板15、集流铜片1151、阳极接线端子1131、阴极接线端子1132、加液孔1133、密封盖11331各部件连为一体。
本发明的实施例的电连接结构如图3、图4所示，其电连接结构可根据实 际的需要进行串联或并联的改变，多个单体改性铝、4美合金燃料电池10之间 通过电接片1134进行连接，其第一个单体改性铝、4美合金燃料电池10的阳 极接线端子1131与最后一个单体改性铝、镁合金燃料电池10的阴极接线端 子1132相连接。所述阴极接线端子1132及阳极接线端子1131设置在上端盖 113的外侧表面及内侧下凹面上，阴极接线端子1132及阳极接线端子1131均 由黄铜制成，其中，所述阴极接线端子1132是上部设有螺孔的较粗的柱状体， 下部是与之一体的较细的带有外螺紋的柱状体，其上部螺孔用于通过螺钉与 其它的接线端子相连接，其下部的柱状体则通过螺母与金属阳极14相连接。 所述阳极接线端子1131是上部带有内螺紋的柱状体，其嵌入上端盖113,并 与所述集流铜片1151的L形折弯相连接。
多个单体改性铝、镁合金燃料电池10之间的串联连接结构是在每一单体 电池密闭壳体11的前侧才反111的上端盖113上设有一个阳极接线端子1131 和一个阴极接线端子1132,使得其中一个单体改性铝、镁合金燃料电池10B 的阳极接线端子1131B与前一个单体改性铝、镁合金燃料电池10A的阴极接 线端子1132A通过电接片1134相连接，所述单体改性铝、镁合金燃料电池10B 的阴极接线端子1132B与后一个单体改性铝、镁合金燃料电池10C的阳极接 线端子1131C通过电接片1134相连接，而将多个单体改性铝、镁合金燃料电 池IO相串接。
多个单体改性铝、镁合金燃料电池IO之间的并联连接结构是在每一单体 电池密闭壳体11的前侧板111的上端盖113上设有一个阳极接线端子1131 和一个阴极接线端子1132,使得其中一个单体改性铝、镁合金燃料电池10B 的阴极接线端子1132B与前一个单体改性铝、镁合金燃料电池10A的阴极接 线端子1132A通过电接片1134相连接，所述单体改性铝、镁合金燃料电池10B 的阳极接线端子1131B与后一个单体改性铝、镁合金燃料电池10C的阳极接 线端子1131C通过电接片1134相连接，而将多个单体改性铝、镁合金燃料电 池1Q相并才妄。本发明的实施例的单体电池的工作原理如图l所示，将含盐的中性电解
液17由加液孔1133充入所述密闭壳体11内部，电解液17通过和金属阳;f及 14及阴极16接触发生化学反应，从而产生电流。电流通过导线经设于上端 盖113上的阳极接线端子1131及阴极接线端子1132将电流传送至用电器。 发生反应后的废弃物质通过下端盖114排出密闭壳体11。
如图4所示，单体改性铝、镁合金燃料电池10控制电路30为AC/DC逆变 器，它可由商购获得，它连接于燃料电池组20的输出端，AC/DC逆变器的输 出的交流电电压为220v。
权利要求
1、铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，该装置是由一个以上的单体改性铝、镁合金燃料电池(10)连接而成的燃料电池组(20)及其控制电路(30)构成。
2、 如权利要求1所述的铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于， 一个 以上的单体改性铝、镁合金燃料电池(10)通过串联、并联或串、并联方式组 合成燃料电池组(20)。
3、 如权利要求2所述的铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，多个 单体改性铝、镁合金燃料电池(10)之间通过凹凸结构相扣接或插接。
4、 如权利要求3所述的铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，所述 多个单体改性铝、镁合金燃料电池(10)之间的凹凸连接结构是在每一单体电 池的密闭壳体(11)的前侧板(111)、后侧板(112)的上下两端的外侧表面 沿竖向间隔地设有至少一个条状凸起(1111)和至少一个与所述条状凸起形状 相对应的凹槽(1112)，使得其中一个单体改性铝、镁合金燃料电池(10A)的 后侧板的条状凸起(10A1)嵌入另一单体改性铝、镁合金燃料电池(10B)的 前侧板的凹槽(10B1)内，而另一单体改性铝、镁合金燃料电池(10B)的前 侧板的凸起(10B2)则嵌入其前部单体改性铝、镁合金燃料电池(10A)的后 侧板的凹槽(10A2)内，而将多个单体改性铝、镁合金燃料电池(10)相连接。
5、 如权利要求4所述的铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，所述 单体改性铝、镁合金燃料电池(10)的密闭壳体(11)的中央设有装设阴极用 的窗口 (12)，其窗口的边缘间隔地设有多个固定金属阳极用的燕尾槽(13)， 在每个燕尾槽内各装入一个与所述燕尾槽形状相对应的燕尾块(131)将金属 阳极(14)固定，在窗口 (12)处的阴极外侧用螺钉固定有隔栅板(15)。
6、 如权利要求2所述的铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，所述 密闭壳体(11)的上下两端分别密封连接有上端盖U13)及下端盖(II4), 所述上端盖(113)的上部设有阳极接线端子(1131)、阴极接线端子(1132)、 加液孔(1133),所述阴极接线端子(1132)经导线与金属阳极(14)相连接，在密闭壳体(11 )一侧的凹槽(115 )内设有集流铜片(1151 )，该集流铜片(1151) 的一端与阳极接线端子(1131 )相连接，另一端与设于所述密闭壳体凹槽(115 ) 内的阴极(16)接线端子(161)相连接，所述加液孔(1133)上连接有密封 盖(11331)。
7、 如权利要求3所述的铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，所述 多个单体改性铝、镁合金燃料电池(10)之间的串联连接结构是在每一单体电 池密闭壳体(11)的前侧板(111)的上端盖(113)上设有一个阳极接线端子(1131)和一个阴极接线端子(1132),使得其中一个单体改性铝、镁合金燃 料电池(10C)的阳极接线端子(10C1)与前一个单体改性铝、镁合金燃料电 池(10D)的阴极接线端子(10D1)相连接，所述单体改性铝、《美合金燃料电 池(10C )的阴极接线端子(10C2 )与后一个单体改性铝、镁合金燃料电池(10E ) 的阳极接线端子(10E1)相连接，而将多个单体改性铝、镁合金燃料电池(10 ) 相串接。
8、 如权利要求3所述的铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，所述 多个单体改性铝、镁合金燃料电池(10)之间的并联连接结构是在每一单体电 池密闭壳体(11)的前侧板(111)的上端盖(113)上设有一个阳极接线端子(1131)和一个阴极接线端子(1132)，使得其中一个单体改性铝、镁合金燃 料电池(10C)的阴极接线端子(10C2)与前一个单体改性铝、4美合金燃料电 池(10D)的阴极接线端子(10D1)相连接，所述单体改性铝、镁合金燃料电 池(10C )的阳极接线端子(10C1)与后一个单体改性铝、镁合金燃料电池(10E ) 的阳极接线端子(10E1)相连接，而将多个单体改性铝、镁合金燃料电池(10) 相并接。
9、 如权利要求l所述的铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，所 述控制电路(30)为AC/DC交流逆变器，它连接于燃料电池组(20)的输出端。
全文摘要
一种铝镁合金燃料电池供电装置，其特征在于，该装置是由一个以上的单体改性铝、镁合金燃料电池(10)连接而成的燃料电池组(20)及其控制电路(30)构成。一个以上的单体改性铝、镁合金燃料电池(10)通过串联、并联或串、并联方式组合成燃料电池组(20)。多个单体改性铝、镁合金燃料电池(10)之间通过凹凸结构相扣接或插接。提供一种可独立运行，供电时间持续较长，便于应用，维护简单，在无电地区和停电状态下均可正常供电的由多个铝镁合金燃料电池组合形成的铝镁合金燃料电池供电装置。
文档编号H01M8/24GK101527366SQ20091010515
公开日2009年9月9日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者张学国, 建 施, 辉 石, 马润芝 申请人:马润芝;施 建;石 辉;张学国