[发明专利]一种再循环金属燃料电池系统及其反应产物分离方法

说明书

本发明涉及一种再循环金属燃料电池系统及其反应产物分离方法，属于金属燃料电池技术领域，解决了现有金属燃料电池中反应产物分离困难导致电解液消耗量大、电池性能衰减快及造成辅助设备性能下降等问题。该再循环金属燃料电池系统包括金属燃料电池和电解液再循环回路；电解液再循环回路上设有反应产物分离装置，反应产物分离装置用于吸附并分离电解液中的反应产物；金属燃料电池堆包括阳极反应物质入口、阳极反应物出口、阴极反应物质入口和阴极反应物出口。本发明能够连续高效的分离反应产物保证了进入电池的电解液为不饱和电解液，并且避免了沉淀颗粒的形成，大大提升了金属燃料电池的性能。

技术领域

本发明涉及金属燃料电池技术领域，尤其涉及一种再循环金属燃料电池系统及其反应产物分离方法。

背景技术

随着科学技术的进步与人们生活水平的提高，人类活动对能源的需求日益增加，尤其电动汽车的快速发展是对电池提出了巨大需求和挑战。锂离子电池和质子交换膜燃料电池作为当前电动汽车发展的两大路线，但锂电池汽车存在续航里程短及充电时间长、质子交换膜燃料电池存在氢气存储携带困难及加氢站匮乏等缺点，其推广普及应用还面临较大的技术难题。

近几年，金属燃料电池的发展引起广泛关注，其利用金属铝、镁、锌等活泼金属与氧气在电池内的电化学反应将化学能直接转化成电能输出。由于铝、镁、锌等活泼金属具有很高的能量密度，且存储携带方便安全，因此金属燃料电池可以用于单兵电源、备用电源、电动汽车等多种场合。

但是，目前微纳米级的金属氧化物沉淀对金属燃料电池的性能具有多重不良影响：(1)沉淀颗粒聚集在金属阳极表面，影响金属阳极的电化学反应速率；(2)沉淀颗粒聚集在阴极表面并堵塞阴极的孔隙，影响阴极的电化学反应速率；(3)沉淀颗粒堵塞电解液流通通道，造成电解液流动阻力增大，甚至中断电解液流动；(4)电解液溶解饱和后，其电导率将大幅下降，造成电池内阻增加而性能降低；(5)电解液散热器内结垢，导致散热性能下降。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种金属燃料电池反应产物分离装置及分离方法，用以解决现有金属燃料电池中阴极和阳极化学反应速率低、电解液流动性以及导热性能差的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明公开了一种再循环金属燃料电池系统，该系统包括金属燃料电池堆和电解液再循环回路；电解液再循环回路上设有反应产物分离装置，反应产物分离装置用于吸附并分离电解液中的反应产物；金属燃料电池堆包括阳极反应物质入口、阳极反应物出口、阴极反应物质入口和阴极反应物出口。

在一种可能的设计中，反应产物分离装置包括第一反应产物分离器和第二反应产物分离器，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；第一自旋转圆柱体的圆柱面由纳米吸附材料制成；第一自旋转圆柱体设于第一分离器外壳内部，第一分离器外壳内壁设有第一刮泥条；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；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；第一自旋转圆柱体内部形成第二电解液通道。

在一种可能的设计中，反应产物分离装置还包括与第一反应产物分离器并联的第二反应产物分离器，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；第二自旋转圆柱体的圆柱面由纳米吸附材料制成；第二自旋转圆柱体设于第二分离器外壳内部，第二分离器外壳内壁设有第二刮泥条；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；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；第二自旋转圆柱体内部形成第四电解液通道。

在一种可能的设计中，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。

在一种可能的设计中，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。