[发明专利]一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池

权利要求书

1.一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池，其特征在于：

包括气相出口(1)、液相循环(2)、液相循环内塔(3)、液相循环外塔(4)、负极(5)、正极(6)、气相循环(7)、气相入口(8)、储罐气相进口(9)、储罐(10)、储罐气相(11)、液相出口(12)、液相进口(13)、循环泵(14)、储罐气相出口(15)；

气相出口(1)与液相循环外塔(4)顶部相连，液相循环内塔(3)固定在液相循环外塔(4)中心位置，负极(5)固定在液相循环内塔(3)中，正极(6)附着在液相循环外塔(4)内壁，气相入口(8)与液相循环外塔(4)底部连接，并在液相循环内塔(3)底部通入气相，储罐气相进口(9)位于储罐(10)顶部，液相出口(12)与液相循环外塔(4)底部中心相连接，液相进口(13)与液相循环内塔(3)底部相连接，循环泵(14)分别与储罐(10)和液相进口(13)相连接，储罐气相出口(15)与储罐(10)顶部连接；

具体气相逆向流动为：气体由气相入口(8)进入，与液相循环外塔(4)向下流动的电解液在液相循环外塔(4)和液相循环内塔(3)之间充分混合，形成气相循环(7)，混合后与催化剂和电解质在正极(6)进行电化学反应，随后剩余气体通过气相出口(1)排出；具体液相循环流动为：电解液通过循环泵(14)从储罐(10)中抽出，泵入液相进口(13)，并由循环泵(14)提供动力，使得电解液从液相循环内塔(3)底部进入液相循环内塔(3)，由下至上经过负极(5)，再从液相循环内塔(3)顶部溢流到液相循环内塔(3)和液相循环外塔(4)之间进行储存，通过液位计控制以及观测外塔的电解液液位，使得外塔与内塔之间的电解液能够连续流动，并使得液位超过正负极，此时液相出口(12)流出的电解液流入储罐(10)中，再通过循环泵(14)抽出，完成液相循环流动。

2.根据权利要求1所述的一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池，其特征在于，所述正极采用的材料为碳材料或掺杂其他元素的碳材料、负载金属氧化物或负载掺杂金属氧化物的碳材料、惰性金属材料、合金材料、金属间化物材料、金属氧化物材料或掺杂其他元素的金属氧化物材料。

3.根据权利要求1所述的一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池，其特征在于，气体使用氧气或空气。

4.根据权利要求1所述的一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池，其特征在于，负极材料使用金属单质，或者将负极金属离子通过电解的方式沉积到惰性金属、金属氧化物或掺杂其他元素的金属氧化物表面。

5.根据权利要求1所述的一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池，其特征在于，液流电池结构为套筒结构。

6.根据权利要求1所述的一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池，其特征在于，液流电池的整体材料应选择在工作温度下稳定的材料，在液相循环外塔(4)、外循环管路以及储罐外侧可以加装加热装置以及保温材料以提高工作效率；为避免电池的正负极短路，液相循环内塔(3)的材质应使用绝缘材料。

7.根据权利要求1所述的一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池，其特征在于，液相循环外塔(4)底部为锥形，以保证气相通入时气泡不积压在液相循环外塔(4)底部。

8.根据权利要求1所述的一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池，其特征在于，所述的负极(5)为均匀分散的圆柱，负极材料附着在圆柱表面，可以通过控制负极的连接方式，调控电池的能量输出。

9.权利要求1所述的一种气相逆流的无隔膜金属-含氧气体液流电池的应用，其特征在于，

具体气相逆向流动为：气体由气相入口(8)进入，与液相循环外塔(4)向下流动的电解液在液相循环外塔(4)和液相循环内塔(3)之间充分混合，形成气相循环(7)，混合后与催化剂和电解质在正极(6)进行电化学反应，随后剩余气体通过气相出口(1)排出；具体液相循环流动为：电解液通过循环泵(14)从储罐(10)中抽出，泵入液相进口(13)，并由循环泵(14)提供动力，使得电解液从液相循环内塔(3)底部进入液相循环内塔(3)，由下至上经过负极(5)，再从液相循环内塔(3)顶部溢流到液相循环内塔(3)和液相循环外塔(4)之间进行储存，通过液位计控制以及观测外塔的电解液液位，使得外塔与内塔之间的电解液能够连续流动，并使得液位超过正负极，此时液相出口(12)流出的电解液流入储罐(10)中，再通过循环泵(14)抽出，完成液相循环流动；

在所述的气相逆向流动与液相循环流动共同作用下，电池的正负极进行电化学反应，反应后电解液中剩余的溶解氧通过储罐气相进口(9)通入惰性气体除去溶解氧，除氧后的混合气体从储罐气相出口(15)排出，完成一次电解液除氧。