一種帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池的製作方法
2023-05-07 07:36:56 1
一種帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池。包括殼體、金屬電極、空氣電極、上電解液腔和下電解液腔，所述殼體內設有中間開孔的隔板，隔板將殼體分為上、下兩部分，所述殼體上部側壁上開設多個氣孔，所述殼體頂部設電解液灌注口，所述殼體底部設排液口；所述金屬電極呈倒圓錐狀設於殼體內；所述空氣電極呈錐面狀與金屬電極錐面相對；所述上電解液腔由金屬電極和空氣電極的間隙構成，所述下電解液腔由隔板和殼體下部構成。本發明提供一種陽極沉澱物易於排除、維護周期較長且使用成本較低的金屬空氣燃料電池。本發明與現有技術相比，陽極沉澱物易於排除、維護周期較長且使用成本較低。
【專利說明】一種帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電池領域，特別涉及一種金屬空氣燃料電池。
【背景技術】
[0002]傳統的石化能源不僅資源儲量有限，而且在使用過程中帶來大量的排放物，這使得能源短缺和環境汙染是當前社會發展面臨的兩大突出問題。解決方案之一就是開發新型替代燃料。作為清潔能源的水能、風能、太陽能等電力難以直接在用電器上直接使用，需要經過儲能材料作為載體才能使用，所以開發新型電池成為新能源發展的關鍵。
[0003]金屬空氣燃料電池是一種用活潑金屬作為燃料的電池，由於其具有很高的能量密度和比功率，較低的成本、對環境無毒無汙染等優勢，被認為是「面向21世紀的綠色能源」。金屬空氣電池以活潑金屬如鋰、鈣、鎂、鋁、鐵、鋅等為電池的陽極活性材料，以空氣中的氧氣為電池的陰極活性材料，多以鹼性或中性水溶液為電解液，在放電過程中生成相應的金屬氫氧化物。這些氫氧化物在電解液中以沉澱物的形式從金屬電極表面脫落，沉降至電池底部。目前的技術通過定期更換電解液時清除沉澱物。由於金屬空氣電池的金屬陽極和空氣陰極距離不能太遠，大多數情況下，陽極和陰極之間的間隙比較小，如果金屬電極表面產生的氫氧化物沉澱不及時從電極表面脫落，而是繼續在電極表面生長或者是產生的沉澱物顆粒過多而堆積在金屬陽極和空氣陰極下面，則極容易造成電池內部短路，影響電池對外供電。這使得目前金屬空氣電池的電解液更換周期較短，造成電池使用的維護成本較高。
【發明內容】
[0004]針對上述現有金屬空氣電池的技術問題，本發明提供一種陽極沉澱物易於排除、維護周期較長且使用成本較低的金屬空氣燃料電池。
[0005]本發明解決上述技術問題的技術方案是:包括殼體、正極帽、負極帽、作為陽極的金屬電極、作為陰極的空氣電極及電解液腔，所述殼體內設有中間開孔的隔板，所述隔板將殼體分為上、下兩部分；所述金屬電極呈倒圓錐狀設於殼體上部，所述金屬電極的上端固定於殼體頂部，正極帽與金屬電極直接相連，所述金屬電極的下端與隔板開孔相對；所述空氣電極相應地呈錐面狀與金屬電極錐面相對，空氣電極的上端與殼體頂部的負極帽相連，下端與隔板相連；所述殼體上部側壁上開設多個氣孔，殼體頂部設電解液灌注口，所述殼體底部設排液口。
[0006]上述的帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池中，所述金屬電極為金屬或金屬合金。
[0007]上述的帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池中，所述空氣電極包括集流體層和催化劑層。
[0008]由於採用上述技術方案，本發明的有益效果在於:本發明採用錐形結構，金屬電極和空氣電極所形成的空隙狹長，便於陽極沉澱物掉落；殼體下部的下電解液腔，能夠存儲大量在重力作用下從電極表面剝離的反應沉澱物，從而避免陽極表面的沉澱堆積，同時下電解液腔的大存儲量可提高電池的穩定性和延長電池的維護周期，從而降低使用成本；排液口能夠保證沉澱物和廢電解液的及時排除，防止沉澱物堆積在陽極和陰極之間造成電池短路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明一個優選實施例中金屬空氣燃料電池的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0011]如圖1所不,本發明包括殼體6、作為陽極的金屬電極3、作為陰極的空氣電極4、上電解液腔7以及下電解液腔8。所述殼體6內設有中間開孔的隔板11，所述隔板11將殼體6分為上、下兩部分；所述金屬電極3呈倒圓錐狀設於殼體6內，所述金屬電極3的上端固定於殼體6頂部，所述金屬電極3的下端與隔板11開孔相對；所述空氣電極4相應地呈錐面狀與金屬電極3錐面相對，所述空氣電極4的上端固定於殼體6頂部，所述空氣電極4的下端與隔板11相連；空氣電極4與殼體6的側壁以及隔板11形成空氣空腔，所述殼體6上部側壁上開設多個氣孔5，空氣由氣孔5進入電池內部參與陰極反應；所述殼體6頂部設電解液灌注口 10，用於添加電解液；所述殼體6底部設排液口 9，用於排放廢電解液和放電過程產生的沉澱物；所述上電解液腔7由金屬電極3與空氣電極4之間的間隙構成，為金屬電極的反應場所，所述下電解液腔8由隔板11與殼體6的下部構成，可以儲存大量的電解液和陽極沉澱物，上電解液腔7和下電解液腔8通過隔板11的空隙互相連通，電解液充滿上、下電解液腔；所述殼體6頂部分別設置正極帽I和負極帽2，正極帽I與金屬電極3直接相連，負極帽2與空氣電極4相連，通過兩個極帽對外供電。
【權利要求】
1.一種帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池，包括殼體、正極帽、負極帽、作為陽極的金屬電極、作為陰極的空氣電極及電解液腔，其特徵在於:所述殼體內設有中間開孔的隔板，所述隔板將殼體分為上、下兩部分；所述金屬電極呈倒圓錐狀設於殼體上部，所述金屬電極的上端固定於殼體頂部，正極帽與金屬電極直接相連，所述金屬電極的下端與隔板開孔相對；所述空氣電極相應地呈錐面狀與金屬電極錐面相對，空氣電極的上端與殼體頂部的負極帽相連，下端與隔板相連；所述殼體上部側壁上開設多個氣孔，殼體頂部設電解液灌注口，所述殼體底部設排液口。
2.根據權利要求1所述的帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池，其特徵在於:所述金屬電極為金屬或金屬合金。
3.根據權利要求1所述的帶錐形金屬陽極的金屬空氣燃料電池，其特徵在於:所述空氣電極包括集流體層和催化劑層。
【文檔編號】H01M2/02GK103545577SQ201310454631
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】劉甲祥, 晁自勝, 賀浩 申請人:劉甲祥