[发明专利]铝合金空气电池阴极结构

说明书

技术领域

本发明涉及金属空气电池的技术领域，特别是一种铝合金空气电池阴极结构。

背景技术

在已知的金属空气化学电池中，铝空气电池原理与本发明最为相近。铝空气电池利用铝作为电池的阳极，催化氧气做阴极，强碱性溶液作为电解质溶液，当铝与氧气分别在两极发生化学反应时，电池放电。以电解质为氢氧化钠(钾和钠的化学性质十分相近电解质溶液也可用氢氧化钾溶液替换氢氧化钠钾溶液)溶液为例此时电池中发生的化学反应有：

阳极：4Al-12e＝4Al3⁺

阴极：3O₂+6H₂O+12e＝12OH^-

总反应式：4Al+3O₂+6H₂O+4NaOH＝4NaAl(OH)4+E(电)↑+H(热)↑

4NaAl(OH)4＝4NaOH+4Al(OH)3

同时阳极表面会发生自腐反应：

2Al+6H₂O+2NaOH＝2NaAl(OH)4+3H₂↑

铝空气电池最大的优点为可以为各种用电设备提供超长时间的续航，在为汽车续航供电方面，目前最好纪录是换一次铝空气电池续航里程达到了1600公里。有记载2014年铝空气电池的实际比能量达到了350wh/kg，是铅酸电池的8倍，镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。但是，铝空气电池的理论比能量值是8100wh/kg，这意味着目前铝空气电池有着大量的能量被浪费掉了，电池的比能量有待大幅提高。通过分析可知自腐反应是铝空气电池能量无功消耗的最大因素，同时电池停止工作后发生的自放电效应也是电池能量无功消耗另一因素。目前制约铝空气电池大规模应用另一原因是放电速率过于缓慢，电压滞后，由于目前的铝空气电池大多采用99.99％的纯铝板做阳极浸没于电解质溶液中，这样与电解质溶液接触面大小值一定，且这个值不大，所以参与化学反应的铝原子数量一定且数值较小造成电池放电速度缓慢，而且放电速度为不可控。当阳极腐蚀后，阳极与阴极之间的间距逐渐加大，从而影响放电效率。当铝空气电池工作时，铝与氧气发生化学反应生成电能的同时也生成了大量的热量，大量热量在电池内聚集如果不及时排除，轻则会造成电池工作不稳定，重则造成电池损坏，甚至会发生爆炸，产生安全问题。目前的铝空气电池并没有一套简单有效的排热系统及方法。因此，只有将铝空气电池的上述瓶颈问题进行有效解决，铝空气电池才会得到广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铝合金空气电池阴极结构，使电池的放电速度平稳，空气可自动输入、排出，优选的方案中，电解质溶液可自动输入、排出，优选的方案中，且便于散热，降低因热量而产生的安全风险。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种铝合金空气电池阴极结构，包括壳体，壳体内设有阳极和阴极，阳极上设有阳极引出电极，阴极上设有阴极引出电极，壳体内还设有电解质溶液，所述的阴极为多孔隙银基催化阴极板，阴极位于阳极的下方，阴极上部设有集气罩，排气管上端开口位于靠近集气罩内顶部的位置；

排气管与排气泵连通，多孔隙银基催化阴极板底部与进气管连接，进气管与进气泵连通；

集气罩内还设有第一液位传感器和第二液位传感器。

所述的阴极通过多个支撑轮滑动支撑在壳体内，并上下浮动。

所述的阴极通顶部设有限位栅板，以保持阴极和阳极之间的间距。

所述的阴极设有多个浮子。

至少一个所述的浮子为可调容积的结构。

还设有储液罐，储液罐通过管路与壳体内部连接，管路上设有电解质泵，以使电解质溶液在储液罐和壳体之间流动。

所述的阳极上设有多个垂直的柱状空隙。

还设有散热装置，热管蒸发端位于壳体内，冷凝端与散热翅片连接，在壳体内还设有温度传感器。

壳体顶部还设有氢气排出管，氢气排出管上设有氢气排出开关阀，壳体内设有氢气浓度传感器。

壳体顶部至少对角位置设有倒置电解质排出液管，倒置电解质排出液管设有第一防倒置阀和第二防倒置阀，倒置电解质排出液管上还设有防倒置泵，在壳体还设有防倒置开关。

本发明提供的一种铝合金空气电池阴极结构，具有的有益效果如下：