一种可补加金属燃料的燃料电池的制作方法

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种可补加金属燃料的燃料电池。

背景技术：

电池是生活中最常用的物品之一，目前常用的是铅酸蓄电池和锂电池，锂电池容量大，能量密度高，无记忆效应，但成本较高，电池管理较为复杂；铅酸电池成本低廉，但能量密度较低，重量大，有记忆效应，需要一定的维护并且寿命较短，同时还容易造成污染。铝-空气燃料电池的理论比能量可达8100Wh/kg，具有成本低、比能量密度和比功率密度高等优点，作为一种特殊的燃料电池，铝-空气电池在军事、民用、以及水底动力系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面具有巨大的商业潜力。

为解决现有金属空气电池中的电解质采用碱性溶液和所存在的功率不够大，使用、维护比较麻烦等问题，CN101090168公开了一种盐水电池，该发明的盐水电池中包括壳体、电解液、金属电极以及空气电极，其在壳体上开设有一个或多个窗口，空气电极贴装于窗口处并与壳体一起构成用于容纳电解液的容器，金属电极为镁合金或镁铝合金电极，电解液是中性电解液，如氯化钠溶液和海水等，空气电极由表面镀银的导电铜丝网、附着于铜丝网两侧的亲氧材料层、以及附着于位于内侧的亲氧材料层上的防水透气膜组成，该盐水电池的供电持续时间长、效率高，可采用普通盐水、海水等中性电解液，所以使用维护方便，不会产生污染，然而该水电池铝极板容易失效，且导电铜丝网成本高，电池输出功率不理想，影响了实用性。CN2377685公开了一种介于原电池和蓄电池之间的盐水电池，这种电池不需要充电设备，所产生的电解液不污染环境，可在干燥的环境中长期保存备用，与蓄电池相比，该盐水电池体积小、重量轻、无腐蚀性、使用寿命长，只需更换阳极板即可，与干电池相比，费用降低了70％，在无电源情况下，可以带动6W以下的小型电器，然而该盐水电池的阴极板是由导电石墨制成，铝阳极板采用的是金属镁，成本高昂，且电池的电功率较低。

现有的铝-空气电池本质上是一种释放电能的化学反应装置，不能反复充电，需要更换铝电极才能继续工作，而实际工作中，更换铝电极通常需要多人协作才能完成，费时费力。因此，有必要开发一种新的电池，使铝电极的更换更加便捷，甚至能够像汽车加油一样实现铝电极的替换。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种可补加金属燃料的燃料电池。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可补加金属燃料的燃料电池，包括

电池箱体，

电池组件，所述电池组件位于电池箱体内；

所述电池组件包括：

电解液、金属电极、空气电极和隔膜，所述金属电极、空气电极和隔膜沉浸于电解液内；

所述金属电极包括金属网，以及盛放在金属网内的铝材料；

所述空气电极设置于电池箱体内壁的至少一侧；

所述隔膜位于金属电极与空气电极之间。

优选地，所述燃料电池还包括电池箱盖，所述电池箱盖与电池箱体可拆卸密封连接。

优选地，所述铝材料为片状、块状和条状纯铝中的至少一种。

优选地，所述铝材料为片状、块状和条状铝合金中的至少一种。

优选地，所述铝材料为颗粒状纯铝或铝合金，所述颗粒状纯铝或铝合金的粒径大小为0.5～5mm。

优选地，所述空气电极包括催化层、导电网与防水层。

进一步优选地，所述催化层包括以下重量份数的组分：

活性炭20～30份，

导电炭黑10～20份，

催化剂20～30份，

粘结剂20～30份。

进一步优选地，所述导电网为镍网、铜网、镀镍铜网和泡沫镍中的一种。

进一步优选地，所述防水层包括以下重量份数的组分：

导电炭黑30～60份，

粘结剂40～70份。

更进一步优选地，所述粘结剂为PTFE或PE。

优选地，所述金属网为铜丝网、镀锡铜网、镀锡不锈钢网、镀铅不锈钢网和镀镉不锈钢网中的一种。

优选地，所述隔膜为PP膜或PE膜。

优选地，所述电解液为中性电解液、碱性电解液或有机电解液中的一种。

进一步优选地，所述碱性电解液为碱金属的氢氧化物溶液，所述有机电解液为六氟磷酸锂溶液、六氟磷酸钠溶液或六氟磷酸钾溶液。

本实用新型的有益效果

1、本实用新型提供的燃料电池，可以根据使用情况补充电极材料，免去了传统铝-空气电池电极材料更换时需要多人协作的不便；

2、本实用新型提供的燃料电池，结构紧凑、设计巧妙，空气电极紧贴箱体内壁，节省了空间，减小了电池体积。

附图说明

图1为铝合金电极材料为颗粒状铝合金的电池结构剖视图；

图2为铝合金电极材料为块状铝合金的电池结构剖视图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图说明对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，一种可补加金属燃料的燃料电池，包括电池箱体1，电池组件，电池组件位于电池箱体1内，电池组件包括电解液，沉浸于电解液内的金属电极2、空气电极3和隔膜4，金属电极2包括金属网5以及盛放在金属网内的铝材料6，铝材料6为颗粒状铝合金，空气电极3设置于电池箱体1内壁的至少一侧，隔膜4位于金属电极2与空气电极3之间。

燃料电池还可以外加电池箱盖，电池箱盖与电池箱体可拆卸密封连接。

空气电极3包括催化层与导电网防水层。

金属网5为铜丝网。

隔膜4为PP膜。

电解液为中性电解液。

现有的燃料电池使用一段时间后，电极材料会被耗费完，更换电池时需要拆卸螺丝，将电极板取出，工作量大，而且没有很好地体现出“燃料电池”可以添加燃料的概念，尤其是用于大巴上的电池，拆卸时需要十余人协作配合才能完成。本实用新型中，铝材料为颗粒状纯铝或铝合金，粒径大小为0.5～5mm，替代了现有燃料电池中的板状结构，随着材料的使用和消耗，颗粒会变小，上部颗粒会往下沉，需要补充时直接从上部添加即可，实现了真正意义上的补加燃料，颗粒状纯铝或铝合金使用效率也更高。

实施例2

本实施例的燃料电池结构与实施例1相同，不同之处在于金属网5为镀锡铜网。隔膜4为PE膜。电解液为碱性电解液，具体为碱金属的氢氧化物溶液。

实施例3

本实施例的燃料电池结构与实施例1相同，不同之处在于金属网5为镀镉不锈钢网。隔膜4为PP膜。电解液为有机电解液，具体为六氟磷酸钠溶液。

实施例4

如图2所示，一种可补加金属燃料的燃料电池，包括电池箱体1，电池组件，电池组件位于电池箱体1内，电池组件包括电解液，沉浸于电解液内的金属电极2、空气电极3和隔膜4，金属电极2包括金属网5以及盛放在金属网内的铝材料6，铝材料6为块状铝合金，空气电极3设置于电池箱体1内壁的至少一侧，隔膜4位于金属电极2与空气电极3之间。

燃料电池还可以外加电池箱盖，电池箱盖与电池箱体可拆卸密封连接。

空气电极3包括催化层与导电网防水层。

金属网5为铜丝网。

隔膜4为PP膜。

电解液为有机电解液，具体为六氟磷酸锂溶液。