[发明专利]一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气电极燃料电池，具体涉及一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置。

背景技术

燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解液构成，其工作原理与普通的化学类电池类似。空气电极燃料电池采用金属或者合金做阳极，而其阴极采用空气电极，其这类燃料电池可应用于电动汽车、笔记本电脑和手机电池中，目前主要应用于应急电源，其原理是电化学反应，因此其在工作中会放出热量，而目前对于燃料电池的研究均没有关注电池的散热问题，尤其是当多级电池并联或串联使用时，工作中每级电池都在放热，会使整个电池组的热量难以排放，以至于影响到其他零部件的性能及使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，以解决多级电池一起使用时，电化学反应过程中所产生的热量的散热问题，并为空气阴极电极提供充足的氧气。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，由多个单级电池组合而成，其中每个单级电池包括电池外壳，上电解液腔，下电解液腔，位于上电解液腔和下电解液腔之间的电化学反应腔，和插入电化学反应腔中并通过阳极密封板固定在电化学反应腔中的合金阳极电极板，以及阳极板两侧的空气阴极电极板，空气阴极电极板通过阴极固定板固定在电化学反应腔的两侧；所述的多个单级电池是通过一个卡合结构结合一体，所述卡合结构为单级电池的上电解液腔两侧的外壁上设置的凸棱和与凸棱相吻合的凹形棱；相邻的两级电池通过凸棱和凹形棱卡合固定，卡合后相邻单级电池之间的上电解液腔之间的空间形成散热通道，电化学反应腔之间的空间形成空气进气通道。

本发明所述的卡和结构可以为分别在一个单级电池的上电解液腔外壁上设置两条以上的凸棱，而在其相邻的单级电池的上电解液腔外壁上设置对应的凹形棱。

本发明所述的卡和结构也可以为在一个单级电池的上电解液腔外壁上分别设置凸棱和凹形棱，而在其相邻的单级电池的上电解液腔外壁设置相应的凸棱和凹形棱。

本发明所述的卡合结构还可以是在上述凸棱上设置的螺栓固定装置，所述的螺栓固定装置是在一个单级电池的凸棱和下电解液腔上设置螺孔，在其相邻的单级电池的凸棱和下电解液腔上设置螺栓，两个相邻的单级电池通过螺栓固定装置固定。

所述的上电解液腔厚度与其一面侧壁上的凸棱的厚度之和与下电解液腔的厚度相等，以保证两个相邻的单级电池之间的空间的下端密封，因而使电化学反应中产生的热量从各腔体表面散发到空气中，并使空气沿着固定的槽往上流动。

所述的凸棱可以设置在外壁上沿纵向方向上相互平行，也可以成一定的形状；优选的为两凸棱设置呈八字形，在凸棱之间的形成下宽上窄的空间。

本发明所述的单级电的电化学反应腔的厚度较上、下电解液腔厚度小。

本发明所述的多级空气电极燃料电池是多个单级空气电极燃料电池通过串联、并联或串、并联方式组合成燃料电池组。

本发明所述的阴极固定板设有与外界相通的孔，其作用在于使空气通过该孔进入到电化学反应腔中，为阴极反应提供充足的氧气。

本发明还可以是在阴极固定板设置凹凸卡合结构，而在单级电池的上电解液腔两侧的外壁上设有至少一条凸棱，使相邻的单级电池之间形成一个通道。

本发明的有益效果在于：

1.本发明使用的电源采用合金或者金属做阳极，以空气为阴极的燃料电池，因此具有污染小，其不需靠电网储存电能，能独立于运行产生电流，因此成本低等优点。

2.本发明的多级外循环式空气电极燃料电池是多个单级电池通过凸棱和凹形棱卡合固定组合，使相邻的单级电池结合牢固，在使用中不容易散落，方便拆卸。

3.本发明最主要的优点在于：通过凸棱和凹形棱使多个单级电池相互固定，并在相邻的单级电池之间形成一个通道，同时由于上电解液腔厚度与其一面侧壁上的凸棱的厚度之和与下电解液腔的厚度相等，保证了两个相邻的单级电池之间的空间的下端密封，形成一个类似烟囱的结构，使反应中产生的热量从各腔体表面散发到空气中，并使空气沿着固定的槽往上流动，在散热的同时实现了热量通过电池外壳与电解液的热交换，并带动电解液循环流动，进一步加速了电化学反应，此外由于单级电池位于中间的电化学反应腔的厚度较上、下电解液腔厚度小，使相互固定的两个相邻的单级电池中间位置的通道的体积较大而形成空气通道，空气中的氧气更快的通过单级电池的侧面进入到空气通道中，阴极表面的空气流动速度得到加快，通过阴极固定板上的孔进入空气电极，再到电化学反应腔中的氧气就越充足，反应就越充分、完全，使电极材料达到最大的利用率。