[发明专利]一种铝空气电池系统和控制方法

说明书

本发明公开一种铝空气电池系统，包括分别通过管道与物料混匀装置相连的添加剂储存罐、电解质储存罐和水储存罐，物料混匀装置还与电解液储存罐相连，电解液储存罐分别通过管路与固液分离装置和铝空气电池组相连，铝空气电池组通过管道与固液分离装置相连，电解液储存罐、铝空气电池组以及固液分离装置形成循环回路；铝空气电池组还分别通过管道与水储存罐和清洗液储存罐相连，本发明还提出一种使用铝空气电池系统的控制方法。相对现有技术，本发明技术方案具有安全可靠、工作高效以及精准控制等优点，可有效解决现有技术铝空气电池存在的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种铝空气电池系统和控制方法。

背景技术

为满足不断发展的智能电网、移动通讯、电动汽车和应急救灾等不同需求，迫切需要开发出能量高、成本低、体积小、寿命长等优点的新型化学电源，而金属空气电池也称为金属燃料电池，是一种将金属材料的化学能量直接转换为电能的化学电源。由于铝空气电池具有能量密度高(理论能量密度可达8046Wh/kg)、价格低廉、资源丰富(铝占整个地壳总重量7.45％)、环保(副产物氢氧化铝可回收再利用)等优势，因此受到国内外研究人员高度关注。

虽然铝空气电池具有许多优点，但也并不能实现大规模应用，因为铝空气电池在放电过程中不但需要消耗铝，还需要消耗大量的水而生成偏铝酸盐或者白色泥浆状的氢氧化铝沉淀物。理论上，铝空气电池每消耗1g铝，同时还要消耗1g水。实际上铝空气电池在水的消耗量上超过理论值，因为铝片在散热过程中也会加快水的蒸发，并且对于盐性电解液或者低浓度的碱性电解液，每消耗1g铝也会生产2.89g氢氧化铝，但由于氢氧化铝的吸水性能较强，使得1g氢氧化铝会吸收约4毫升水体而生成白色泥浆状的沉淀，因此每消耗1g铝将会生成11.56毫升的白色泥浆状沉淀。

与此同时，铝空气电池进行大电流放电过程中也会发热，而热量传导至电解液中会导致电解液温度上升，现有技术普遍采用散热风扇对电解液进行散热，但其散热效果较差。现有技术还普遍采用过滤泵对放电产物氢氧化铝进行过滤，但由于铝空气电池放电过程中产生氢氧化铝较多，如果只是简单地使用过滤泵分离氢氧化铝沉淀往往出现过滤效果较差等情况。另外现有技术中的铝空气电池大多数采用氢氧化钠或者氢氧化钾等碱性溶液作为电解液，但电解液需要提前几周或者几个月配对好，而提前配好的电解液容易吸收空气中的二氧化碳而产生碳酸盐，最终导致电解液失效。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种安全可靠、工作高效以及精准控制的铝空气电池系统，本发明还提出一种使用铝空气电池系统的控制方法，旨在解决现有技术铝空气电池存在的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种铝空气电池系统，包括分别通过管道与物料混匀装置相连的添加剂储存罐、电解质储存罐和水储存罐，所述物料混匀装置还与电解液储存罐相连，所述电解液储存罐分别通过管路与固液分离装置和铝空气电池组相连，所述铝空气电池组通过管道与所述固液分离装置相连，所述电解液储存罐、所述铝空气电池组以及所述固液分离装置形成循环回路；所述铝空气电池组还分别通过管道与所述水储存罐和清洗液储存罐相连。

优选地，所述添加剂储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述电解质储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述水储存罐和所述物料混匀装置相连的管路、所述物料混匀装置与所述电解液储存罐相连的管路、所述电解液储存罐与所述铝空气电池组相连的管路、所述水储存罐与所述铝空气电池组相连的管路、所述清洗液储存罐与所述铝空气电池组相连的管道，沿着流动方向设有控制阀和流量计；所述固液分离装置与所述电解液储存罐相连的管道设有流量计，所述铝空气电池与所述固液分离装置相连的管道，沿流动方向依次设有控制阀、水泵以及热交换器，所述控制阀、所述流量计和所述水泵分别与PLC控制器电连接。

优选地，所述水储存罐内部设有电热丝和温度传感器与所述PLC控制器电连接，所述电热丝在水体温度低于10℃时启动，所述水储存罐内水体温度恒定在20～60℃内。