[发明专利]一种基于铁氧化还原的可充电电池

说明书

本发明公开了一种基于铁氧化还原的可充电电池，包括金属管体，所述金属管体的上方左右两侧均插设有导体，且所述导体上设有阀门，所述金属管体内壁底部设有镍铁电极，所述金属管体的外壁底部设有碳氧电极，所述金属管体的内部下方设有铝管，且铝管的外壁设有铁粉，本发明电极以电位较负的金属铁作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质，其环境相容性好、成本较低，采用廉价的铁作为电极材料，在进行加工、使用和回收过程中不会对环境造成危害，安全性较好，电极所用活性物质是空气中的氧，加之活性物质在电池之外，使其理论比能量比一般金属氧化物电极大得多，属于高能化学电源。

技术领域

本发明涉及可充电电池，具体为一种基于铁氧化还原的可充电电池。

背景技术

目前，为了节约能源和实现智能电网系统，大规模储能装置的开发需求很大，钠硫电池以其高的理论能量密度(760Wh Kg)成为下一代大型可充电电池的候选产品，由于高能效、循环这些优点，NAS电池已被商业化用于负载均衡和调峰，然而，由于钠硫被氧化时存在熔融钠硫的使用和有毒硫的形成，造成这些电池存在着严重的安全问题。因此，迫切需要研制一种高容量、高安全性的替代电池。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铁氧化还原的可充电电池，以解决上述背景技术中提出的电池面临着严重的安全问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于铁氧化还原的可充电电池，包括金属管体，所述金属管体的上方左右两侧均插设有导体，且所述导体上设有开关，所述金属管体内壁底部设有镍铁电极，所述金属管体的外壁底部设有碳氧电极，且碳氧电极能够在放电过程中将氧还原成为氧离子，并通过金属管体传导进入金属管体内部，所述氧离子与金属管体内的H₂反应生成H₂O，所述金属管体的内部下方设有铝管，且铝管的外壁设有铁粉，所述铁粉与金属管体内产生的H₂O反应生成Fe的氧化物FeOx和H₂，此时H₂O被分解成H₂和氧离子，在充电时，Fe的氧化物FeOx与电解产生的H₂还原成为单质铁，水蒸气从金属管体(1)中排出到空气中。

优选的，所述导体与金属管体的连接处设有密封胶，且左右所述导体分别为输入导体与输出导体。

优选的，所述铁粉为改性铁粉，且改性的方法包括以下步骤：

步骤1：当催化剂是单一金属或金属氧化物，是金属硝酸盐或金属氯化物的水溶液，催化剂与硝酸根离子交换，在873K的工作温度下蒸发并煅烧95:5原子百分比的催化剂；

步骤2：当催化剂为混合氧化物时，铁粉通过球磨以95:5的催化剂重量比与混合氧化物催化剂混合。

优选的，该充电电池在673K的工作温度下稳定进行20次循环，其往返的效率为85％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明电极以电位较负的金属铁作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质，其环境相容性好、成本较低，采用廉价的铁作为电极材料，在进行加工、使用和回收过程中不会对环境造成危害，安全性较好。

2)本发明能够大规模应用于储能电池，可以不采用贵金属铂作为催化剂，相比于现有金属燃料电池更加的经济，电极所用活性物质是空气中的氧，加之活性物质在电池之外，使其理论比能量比一般金属氧化物电极大得多，属于高能化学电源。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本测试RSOFC燃料电池性能示意图；

图3为本发明在550℃和650℃时测量的电池特性；

图4为本发明DSE/CSE关系示意图。