[发明专利]一种金属海水燃料电池组

说明书

本发明涉及金属海水燃料电池，具体地说是一种金属海水燃料电池组，包括从左至右N节单电池相互平行、依次排列构成的电池组，所述N为大于等于2的整数；所述单电池包括单电池壳体，置于壳体内的依次交替平行设置的阴极和阳极，于阴极和阳极之间设有隔膜，阴极和阳极均分别为1片以上，阴极和阳极片数相同或片数相差1片；所述壳体为一密闭的筒状电解液腔；所述筒状电解液腔的容积可随单池内部气体体积膨胀而向一侧或两侧端板的方向增大。使电池具有高比能以及水中浮力可调节。

技术领域

本发明涉及金属海水燃料电池，具体地说是一种具有高比能以及水中浮力可调节功能的金属海水燃料电池组。

背景技术

金属海水燃料电池是一种采用金属(如镁、铝及其合金等)为阳极燃料，海水作为氧化剂和电解质溶液的电化学反应装置。金属海水燃料电池以其比能量高、安全可靠等优点，在深海着陆器电源等海洋装备电源领域有广泛的应用前景。深海装备电源对全海深范围内使用的电池的比能量有较高的要求，目前全固态锂电池及银锌电池等均存在全海深应用比能量较低、成本高等缺点。与此同时，深海着陆器等海洋装备由于其浮力调节范围的限制，对装备电源的浮力变化有严格范围要求。金属海水燃料电池反应过程中生成难容氢氧化物及氢气，随反应时间增加在电池中累积，由于絮凝沉淀产物的分布不均匀，致使单电池体积膨胀，单池内留存气体的量发生变化。当着陆器工作海深发生变化时，根据理想气体状态方程，工作海深增加，气体体积缩小，单位时间单池内气体储存体积亦发生变化。当金属海水燃料电池工作电流密度随功耗变化而发生变化时，反应生成氢气的速率同样发生变化。前述几种情况，均因为单池内气体体积变化致使单池气体产生浮力与单池重力之间平衡被破坏，影响着陆器工作过程中浮力平衡，难以满足着陆器实际使用过程中工作深度的实时平衡。

发明内容

本发明针对电池上述问题，发明一种金属海水燃料电池，实现电池高比能量使用以及具有水中浮力调节功能，以满足着陆器等全海深范围装备使用电源需求。

一种金属海水燃料电池组，包括从左至右N节单电池相互平行、依次排列构成的电池组，所述N为大于等于2的整数；

所述单电池包括单电池壳体，置于壳体内的依次交替平行设置的阴极和阳极，于阴极和阳极之间设有隔膜，阴极和阳极均分别为1片以上，阴极和阳极片数相同或片数相差1片；

所述壳体为一密闭的筒状电解液腔；所述筒状电解液腔的容积可随单池内部气体体积膨胀而向一侧或两侧端板的方向增大。

电池组置于一刚性材料的腔体或框架内，随单电池体积增大，以保证电池组整体体积保持不变。

壳体为一密闭的筒状电解液腔；壳体与阴极平行的左右二端端板为刚性材料制成的板体；于二端端板外表面向壳体内部凹陷，于端板外表面形成向壳体内部凹陷的凹槽，与凹槽相对应的端板内表面即形成向壳体内部突出的突起；凹陷的个数为1个以上；凹槽底面为小于半球面的球冠或弧度小于180度圆弧面。电池放电过程中，随着反应产物的生成，单电池内部体积不断增加，对壳体产生挤压，该刚性板体由于凹陷凸起结构，具有较好刚性，变形所需应力增加，有效抑制单电池内部反应体积膨胀速率，维持单电池内部空间最小，即气体可容量空间最小，即浮力变化最小。

一种金属海水燃料电池，包括从左至右N节单电池相互平行、依次排列构成的电池组，所述N为大于等于2的整数；

所述单电池包括单电池壳体，置于壳体内的依次交替平行设置的阴极和阳极，于阴极和阳极之间设有隔膜，阴极和阳极均分别为1片以上，阴极和阳极片数相同或片数相差1片；

壳体为一密闭的筒状电解液腔；

壳体与阴极平行的左右二端端板为刚性材料制成的板体、作为刚性支撑架，除左右二端端板之外的筒状侧壁面由软质柔性材料制成；或，壳体由软质柔性材料制成，于壳体与阴极平行的左右二端设置有由刚性材料制成的刚性支撑架；