一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置的制作方法

本发明涉及电化学金属电池技术领域，特别是涉及一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置。

背景技术：

在能源危机日益严峻和生态环境日益恶化的双重危机下，寻找替代传统化石能源的新能源已成为人类生存和发展的必然选择。在此背景下，各种各样的新型绿色能源得到了迅猛的发展，其中化学能源亦受到极大的关注和重视。

在常规高能蓄电池中，锂离子电池具有电压高、能量密度大、制备工艺成熟的特点，但是其价格高昂、高温安全性差以及锂资源不足，很难大规模推广；镍氢电池也受到电池能量密度、成本和资源等问题的制约，无法满足供电需求。氢氧燃料电池性能优异，环境友好，而且氢氧化物在水、植物等中大量存在，不具有原料缺乏问题，但是由于制氢、储氢困难以及催化剂铂全球储量极低等因素，使之在短期内很难实现商业化。

金属燃料电池是一种以高能量密度金属为燃料的特殊类型燃料电池，具有结构简单、制造成本低、原材料来源丰富、绿色环保和电性能好等优点，是很有发展潜力的新型化学能源。

金属空气电池以活泼金属作为阳极，空气中的氧气作为阴极，通过原电池反应产生电能。金属空气电池利用活泼金属储存的化学能，通过金属氧化，释放能量，无需电网充电。更换电池的负极材料，电池即可再生。

金属燃料电池电解液通常选择中性或碱性溶液，阴极的水分子分解成氢氧根，容易与阳极的金属离子生成胶体，比如，镁燃料电池，阴极的水分子分解成氢氧根，将与阳极的镁离子生成mg(oh)2胶体，造成电池内部电解液流动性变差，离子迁移困难，从而降低电池的供电功率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置，循环过滤金属空气电池放电过程中生成的胶体物质，提高供电功率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置，所述动态循环过滤装置包括从上往下依次设置的电池箱、汇流箱和沉淀箱；

所述电池箱顶部设置有电池箱进液口，所述电池箱底面设置有电池箱出液口；

所述汇流箱底面设置有汇流箱出液口；所述汇流箱上表面设置有汇流箱进液口；所述汇流箱进液口位于所述电池箱出液口正下方；所述电池箱出液口与所述汇流箱进液口连通；所述电池箱内的电解液通过所述电池箱出液口和所述汇流箱进液口流入所述汇流箱内；

所述沉淀箱内设置有水泵、旋盖和沉淀管；

所述沉淀管一端通过第一软管与所述汇流箱出液口连接，另一端与所述旋盖连接；

所述沉淀管与所述旋盖之间还设置有过滤网；所述过滤网用于过滤所述电解液内产生的胶体；

所述旋盖上设置有孔；

所述水泵的进水口通过第二软管与所述孔连接，所述水泵的出水口通过第三软管与所述电池箱进液口连接；所述水泵用于驱动所述电解液循环。

可选的，所述电池箱内设置有若干个串联的电池单体；若干个所述电池单体结构相同。

可选的，所述水泵通过多个串联的所述电池单体供电。

可选的，所述电池单体包括依次竖直平行设置的第一固定板、第一空气电极板、电解液容器、第二空气电极板和第二固定板；

所述电解液容器内设置有金属电极；所述电解液容器顶部设置有电解液进液口；所述电解液容器底面设置有混合物出液口；

所述第一固定板和所述第二固定板用于固定所述第一空气电极板、所述电解液容器和所述第二空气电极板。

可选的，所述汇流箱进液口为若干个第一通孔；

若干个所述第一通孔均设置在所述汇流箱上表面；

所述第一通孔的个数与所述电池单体个数相同，一一对应设置在各所述混合物出液口正下方。

可选的，各所述第一通孔与各所述混合物出液口之间设置有密封圈。

可选的，各所述电池单体的所述电解液进液口通过第四软管连接；

所述水泵的出水口通过所述第三软管与所述第四软管连接。

可选的，所述金属电极为金属镁；

所述第一空气电极板和所述第二空气电极板均为石墨电极。

可选的，所述汇流箱边缘设置有若干个凸台；所述电池箱和所述沉淀箱上分别设置有若干个孔洞，所述孔洞与所述凸台相匹配；

所述凸台上设置有第二通孔；

所述第二通孔用于拧入螺栓将所述汇流箱分别所述电池箱和所述沉淀箱连接。

可选的，所述水泵固定在所述沉淀箱内侧壁上。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置，包括电池箱、汇流箱和沉淀箱，沉淀箱内设置有水泵、旋盖和沉淀管，沉淀管一端与沉淀箱连接，另一端与旋盖连接，并且在沉淀管与旋盖之间设置有过滤网，水泵的进水管与旋盖连接，出水管与电池箱连接。

电池箱内的电解液反应后，在水泵的驱动下，使反应后的电解液经过汇流箱流入沉淀管，经过滤网后，将电解液中的胶体阻隔在过滤网前，经过滤后的电解液在水泵的驱动下，循环流入电池箱，实现对电解液内胶体的动态循环过滤，提高电池的供电功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的金属空气电池电解液动态循环过滤装置结构图；

图2为本发明实施例提供的电池单体结构图；

附图标记说明：

1-沉淀箱；2-水泵；3-旋盖；4-沉淀管；5-汇流箱；6-电池箱；7-电池单体；8-凸台；9-第一通孔；10-第一固定板；11-第一空气电极板；12-电解液容器；13-第二空气电极板；14-第二固定板；15-电解液进液口；16-混合物出液口；17-金属电极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置，循环过滤金属空气电池放电过程中生成的胶体物质，提高供电功率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的金属空气电池电解液动态循环过滤装置结构图，如图1所示，一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置，所述动态循环过滤装置包括从上往下依次设置的电池箱6、汇流箱5和沉淀箱1；

所述电池箱6顶部设置有电池箱进液口，所述电池箱6底面设置有电池箱出液口；所述汇流箱5底面设置有汇流箱出液口；所述汇流箱5上表面设置有汇流箱进液口；所述汇流箱进液口位于所述电池箱出液口正下方；所述电池箱出液口与所述汇流箱进液口连通；所述电池箱6内的电解液通过所述电池箱出液口和所述汇流箱进液口流入所述汇流箱5内。

所述沉淀箱1内设置有水泵2、旋盖3和沉淀管4；

所述沉淀管4一端通过第一软管与所述汇流箱出液口连接，另一端与所述旋盖3连接。

本实施例中，汇流箱5底面为一个楔形槽，便于电解液混合物汇合，并通过汇流箱出液口流入沉淀管4内。

所述沉淀管4与所述旋盖3之间还设置有过滤网；所述过滤网用于过滤所述电解液内产生的胶体。

所述旋盖3上设置有孔；所述水泵2的进水口通过第二软管与所述孔连接，所述水泵2的出水口通过第三软管与所述电池箱进液口连接；所述水泵2用于驱动所述电解液循环。

所述电池箱6内设置有若干个串联的电池单体7；若干个所述电池单体7结构相同。

图2为本发明实施例提供的电池单体结构图，如图2所示，所述电池单体7包括依次竖直平行设置的第一固定板10、第一空气电极板11、电解液容器12、第二空气电极板13和第二固定板14；

所述电解液容器12内设置有金属电极17；所述电解液容器12顶部设置有电解液进液口15；所述电解液容器12底面设置有混合物出液口16；

所述第一固定板10和所述第二固定板14用于固定所述第一空气电极板11、所述电解液容器12和所述第二空气电极板13。

所述汇流箱5进液口为若干个第一通孔9；

若干个所述第一通孔9均设置在所述汇流箱5上表面；

所述第一通孔9的个数与所述电池单体7个数相同，一一对应设置在各所述混合物出液口16正下方。

各所述第一通孔9与各所述混合物出液口16之间设置有密封圈。

各所述电池单体7的所述电解液进液口15通过第四软管连接；

所述水泵2的出水口通过所述第三软管与所述第四软管连接。

所述金属电极为金属镁；

所述第一空气电极板11和所述第二空气电极板13均为石墨电极。

所述汇流箱5边缘设置有若干个凸台8；所述电池箱6和所述沉淀箱1上分别设置有若干个孔洞，所述孔洞与所述凸台8相匹配；

所述凸台8上设置有第二通孔；

所述第二通孔用于拧入螺栓将所述汇流箱5分别所述电池箱6和所述沉淀箱1连接。

所述水泵2固定在所述沉淀箱1内侧壁上。沉淀箱1正面为开放式结构，便于沉淀管4的拆卸。

本实施例中以镁空电池为例，装置工作过程为：

电池箱6内的镁燃料电池单体7反应生成物经过汇流箱5顶面的第一通孔流入汇流箱5内，再经过汇流箱5底面的楔形槽汇聚，之后通过汇流箱出液口流入沉淀管4中，经过滤网，胶体物质被阻隔在过滤网前方，电解液在水泵2的作用下流回电池箱6内的各电池单体7中，通过这种方式实现电解液的动态循环利用，同时也降低了更换电极的清理难度，提高电池的供电效率。

本实施例中，所述水泵2通过多个串联的所述电池单体7供电。

水泵2为本发明装置的核心元件，需要精确计算其功率参数，功率参数过小无法满足过滤要求，过大又会增加能耗和发热。

水泵2功率的计算过程如下：

首先计算胶体mg(oh)2的产率，对于一个额定供电电流为i0的镁空气电池，一个电子的电量为c＝1.6×10^-9库伦，na＝6.022×10²³阿佛加德罗常数，氢氧化镁的分子量为m＝58，mg(oh)2的产率为：

则水泵2的流量：q＝λv，其中，λ为滤网的过滤系数，

得到水泵2的输出压力：p＝μ1q+μ2q，其中，μ1为滤网的背压系数，μ2为系统的延程阻力系数。

根据水泵2的功率确定为水泵2供电的串联电池单体7的个数，既能满足过滤要求，又将功耗降到最低。

本发明的一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置，电池箱6内的电解液反应后，在水泵2的驱动下，使反应后的电解液经过汇流箱5流入沉淀管4，经过滤网后，将电解液中的胶体阻隔在过滤网前，被过滤后的电解液在水泵2的驱动下，循环流入电池箱6，实现对电解液内胶体的动态循环过滤，提高电池的供电功率。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。