[发明专利]一种铝空气电池系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种铝空气电池系统及其工作方法，所述铝空气电池系统由电池组、两个电解液储存室、产物分离室组成。其中两个电解液储存室依次与电池组形成电解液回路，使系统持续对外输出电能。当任意一个电解液储存室内的电解液反应完全后，切换另一个电解液储存室使系统工作，同时将反应后的电解液排入反应产物分离室促进氢氧化铝结晶沉淀，完成反应产物处理后将电解液输送回电解液储存室待用。通过上述步骤实现电解液的循环使用，大幅提高铝空气电池的比能量。

技术领域

本发明属于金属空气电池技术领域，具体的说涉及一种具铝空气电池系统及其工作方法。

背景技术

金属空气电池是以金属和空气中的氧气为反应活性物质的化学电源，它的正极反应物来自于空气，用之不尽，具有高的理论比能量，金属空气电池的实际能量密度取决于负极的安时容量和反应产物的处理技术。铝的理论安时容量为2.98Ah/g，在金属中仅次于锂，铝空气电池的理论比能量为8100Wh/kg。铝空气电池的电解质一般采用中性氯化钠溶液或者苛性碱溶液，碱性电解质的电导率更高，在高比功率和高比能量应用方面更具有优势。对于碱性铝空气电池，随着放电的进行，反应产物氢氧化铝会溶解在电解质中生成铝酸盐，降低电解质的电导率，使电池性能下降，当电解溶液电导率下降到极限值时，无法支持电池正常放电，必须更换新电解液电池才可继续工作，该问题导致铝空气电池的放电容量受限于电解液的用量，极大的降低铝空气电池的比能量。针对上述问题，在名为“大功率铝-空气电池系统”的中国专利13022595A公开了一种通过静置沉降处理来实现电解质循环利用的方法，但拜耳法生产氢氧化铝技术中的晶种分解工序表明对于饱和铝酸钠溶液来说，很难通过自然沉降来完成铝酸钠的分解反应，溶液可以一直停留在介稳状态下，这主要是由于铝酸钠溶液与氢氧化铝晶体间的界面张力大，分解过程难以自发成核并长大。

发明内容

本发明针对碱性铝空气电池中反应产物难以去除，电解液消耗量大的问题，提出一种去除电解液中反应产物的铝空气电池系统。

采用以下技术方案来实现：

一种铝空气电池系统，包括铝空气电池电堆、第一电解液存储室、第二电解液存储室和产物分离室；

所述产物分离室经泵与所述第一电解液存储室管路连通；第一电解液存储室中反应后未经沉淀的电解液排出至产物分离室，产物分离室中经沉淀后澄清的电解液送回至第一电解液存储室；

所述产物分离室经泵与所述第二电解液存储室管路连通；第二电解液存储室中反应后未经沉淀的电解液排出至产物分离室，产物分离室中经沉淀后澄清的电解液送回至第二电解液存储室；

所述第一电解液存储室、第二电解液存储室和产物分离室内分别设置有第一电导率检测部件、第二电导率检测部件和第三电导率检测部件(如：电导率传感器)；用于检测电解液的离子电导率。

所述产物分离室还包括下述中的一种结构或两种以上的结构形式：

所述产物分离室中设置有搅拌器、氢氧化铝晶种和/或沉降剂；

所述产物分离室底部设置有沉淀产物排出口；

所述第一电解液存储室、第二电解液存储室和产物分离室中的一个或两个以上的上端具有电解液补充加注口。

所述铝空气电池电解液进口与所述第一电解液存储室和第二电解液存储室连通的管路上设置有电解液循环泵。

所述产物分离室分别与所述第一电解液存储室和所述第二电解液存储室连通的管路上均设置有第一双向泵和第二双向泵；所述产物分离室分别经第一双向泵与所述第一电解液存储室管路连通，所述产物分离室分别经第二双向泵与所述第二电解液存储室管路连通；第一双向泵用于排出第一电解液存储室中反应后未经沉淀的电解液，同时用于将经沉淀后澄清的电解液送回至第一电解液存储室；第二双向泵用于排出第二电解液存储室中反应后未经沉淀的电解液，同时用于将经沉淀后澄清的电解液送回至第二电解液存储室；