[发明专利]一种金属燃料电池反应产物分离系统及分离方法

权利要求书

1.一种金属燃料电池反应产物分离系统，其特征在于，包括金属燃料电池堆和电解液再循环回路，所述电解液再循环回路上依次设有反应产物分离装置和电解液泵；所述电解液泵用于驱动电解液循环流动；

所述反应产物分离装置包括圆盘分离器，所述圆盘分离器包括电解液储槽和第一固态反应产物收集槽，所述电解液储槽内设有多个并联的由电机带动旋转的柱形分离圆盘，所述柱形分离圆盘的圆柱面由纳米吸附材料制成；所述柱形分离圆盘的柱形面上设有第一刮泥板，所述第一刮泥板用于刮掉柱形面上吸附的反应产物；

所述反应产物分离装置还包括与圆盘分离器串联的第一反应产物分离器；所述第一反应产物分离器设于圆盘分离器和电解液泵之间的电解液再循环回路上；所述第一反应产物分离器包括第一分离器外壳、第一自旋转圆柱体、设于第一分离器外壳两端的第一电解液进口和第一电解液出口；所述第一自旋转圆柱体的圆柱面由纳米吸附材料制成；

所述第一自旋转圆柱体设于第一分离器外壳内部，所述第一分离器外壳内壁设有第一刮泥条；所述第一自旋转圆柱体为内部设有第一转动叶轮的空心圆柱壳体结构；所述第一分离器外壳与第一自旋转圆柱体之间形成第一电解液通道；所述第一自旋转圆柱体内部形成第二电解液通道。

2.根据权利要求1所述的金属燃料电池反应产物分离系统，其特征在于，所述金属燃料电池堆一侧设有阳极反应物质入口和阳极反应物质出口；另一侧设有阴极反应物质入口和阴极反应物质出口；

所述纳米吸附材料为纳米二氧化钛材料、纳米二氧化锆材料、纳米三氧化二铝材料或TiO₂-α-Al₂O₃材料中的任一种。

3.根据权利要求2所述的金属燃料电池反应产物分离系统，其特征在于，所述柱形分离圆盘的两端的圆盘面由所述纳米吸附材料制成；所述柱形分离圆盘的两端的圆盘面上设有第二刮泥板，所述第二刮泥板用于刮掉圆盘面上吸附的反应产物。

4.根据权利要求1所述的金属燃料电池反应产物分离系统，其特征在于，所述反应产物分离装置还包括与第一反应产物分离器并联且结构相同的第二反应产物分离器，所述第二反应产物分离器包括第二分离器外壳、第二自旋转圆柱体、设于第二分离器外壳两端的第二电解液进口和第二电解液出口；所述第二自旋转圆柱体的圆柱面由所述纳米吸附材料制成；

所述第二自旋转圆柱体设于第二分离器外壳内部，所述第二分离器外壳内壁设有第二刮泥条；所述第二自旋转圆柱体为内部设有第二转动叶轮的空心圆柱壳体结构；所述第二分离器外壳与第二自旋转圆柱体之间形成第三电解液通道；所述第二自旋转圆柱体内部形成第四电解液通道。

5.根据权利要求4所述的金属燃料电池反应产物分离系统，其特征在于，所述第一刮泥条沿自第一旋转圆柱体的轴线方向呈螺旋状分布。

6.根据权利要求5所述的金属燃料电池反应产物分离系统，其特征在于，所述第二刮泥条沿自第二旋转圆柱体的轴线方向呈螺旋状分布；

电解液再循环回路上分别设有第一电解液支路和第二电解液支路；第一电解液支路上设有第一电磁阀，第二电解液支路上设有第二电磁阀；第一电解液支路与第一电解液进口连接，第二电解液支路与第二电解液进口连接。

7.一种金属燃料电池反应产物分离方法，其特征在于，采用权利要求3所述的金属燃料电池反应产物分离系统，所述分离方法包括以下步骤：

步骤1、将柱形分离圆盘部分浸入电解液液面以下，柱形分离圆盘在电机带动下连续旋转并与电解液接触；

步骤2、柱形分离圆盘的圆柱面和两端的圆盘面不断吸附电解液中的反应产物；

步骤3、柱形分离圆盘的圆柱面吸附的反应产物通过第一刮泥板刮扫下，所述柱形分离圆盘的两端的圆盘面吸附的反应产物通过第二刮泥板刮下，并均通过第一固态反应产物收集槽进行收集；经反应产物分离后的电解液通过电解液再循环回路返回至燃料电池堆内；

步骤4、电机带动柱形分离圆盘连续旋转，进而实现对电解液中反应产物的连续分离。

8.一种金属燃料电池反应产物分离方法，其特征在于，采用权利要求6所述的金属燃料电池反应产物分离系统，所述分离方法包括以下步骤：

步骤1、电解液经圆盘分离器流出后，电解液沿电解液再循环回路进入第一电解液支路内，经第一电解液进口进入第一电解液通道和第二电解液通道，第一自旋转圆柱体在电解液的流动作用下在第一分离器外壳内自动旋转；

步骤2、第一自旋转圆柱体在旋转过程中，第一自旋转圆柱体上的第一圆柱面不断吸附电解液中的反应产物；第一分离器外壳内壁上的螺旋状的第一刮泥条将吸附在第一自旋转柱体表面的反应产物刮下来，经第一反应产物出口收集至第一固态反应产物收集槽内；

步骤3、第一电解液通道内的电解液经产物分离后以及第二电解液通道内的电解液经第一电解液出口和电解液再循环回路返回至燃料电池堆内；

步骤4、第一电解液分离器连续工作，实现对电解液中反应产物的连续分离；

当金属燃料电池中的电解液沿电解液再循环回路进入第二电解液支路内，反应产物分离方法还包括以下步骤：

步骤1、电解液经第二电解液进口进入第三电解液通道和第四电解液通道，第二自旋转圆柱体在电解液的流动作用下在第二分离器外壳内自动旋转；

步骤2、第二自旋转圆柱体在旋转过程中，第二自旋转圆柱体上的第二圆柱面不断吸附电解液中的反应产物；第二分离器外壳内壁上的螺旋状的第二刮泥条将吸附在第二自旋转柱体表面的反应产物刮下来，经第二反应产物出口收集至第二固态反应产物收集槽内；

步骤3、第三电解液通道内的电解液和第四电解液通道内的电解液经反应产物分离后返回至金属燃料电池堆内；

步骤4、第二电解液分离器连续工作，实现对电解液中反应产物的连续分离。