一种自清洁金属空气电池系统的制作方法

1.本实用新型涉及金属空气电池领域，尤其涉及一种自清洁金属空气电池系统。


背景技术：

2.金属空气电池是利用化学反应放出电能，其中空气电极为正极，金属电极为负极，空气电极和金属电极在电解液作用下反应放电，现有的电解液一般为主要成分为naoh的碱性电解液。系统工作时，电解液流过空气电极，当系统停止时，残留电解液附着在空气电极上，而这些残留物在空气电极上长期附着会严重影响空气电极的氧还原催化性能和透气性能，从而导致空气电极使用寿命和放电性能明显降低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种自清洁金属空气电池系统，用以解决系统停止工作时，长期附着在空气电极上的电解液残留物严重影响空气电极的催化性能和透气性能，从而导致空气电极使用寿命和放电性能明显降低的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种自清洁金属空气电池系统，包括电堆箱、电解液箱和用于使电解液在电堆箱和电解液箱之间的循环的电解液循环机构；
6.所述的电解液循环机构包括耐碱泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第一循环管道和第二循环管道；所述的电解液箱的出液口通过第一循环管道和设置在第一循环管道上的耐碱泵、第一电磁阀与所述的电堆箱的进液口连通，所述的电堆箱的出液口通过第二循环管道和设置在第二循环管道上的第二电磁阀与所述的电解液箱的回液口连通；
7.还包括冲洗机构和控制机构；
8.所述的冲洗机构包括冲洗箱、耐酸泵、第三电磁阀、第四电磁阀、第一冲洗管道和第二冲洗管道；所述的冲洗箱内容纳有酸性冲洗液，所述的冲洗箱的出液口通过第一冲洗管道和设置在第一冲洗管道上的耐酸泵、第三电磁阀与所述的电堆箱的进液口连通，所述的电堆箱的出液口通过第二冲洗管道和设置在第二冲洗管道上的第三电磁阀与所述的电解液箱的回液口连通；
9.所述的控制机构包括控制电源、微处理器、第一流量计和第二流量计，所述的控制电源为设置在金属空气电池内为所述的微处理器、第一流量计和第二流量计供电，所述的微处理器通过信号采集电路采集金属空气电池的启停信号，所述的第一流量计和第二流量计分别设置在所述的电堆箱的进液口和出液口处，所述的第一流量计和第二流量计的输出端通过信号处理电路与所述的微处理器的输入端电连接，所述的微处理器的输出端通过控制电路与所述的耐酸泵、耐碱泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的控制端电连接。
10.所述的控制电源采用锂电池。
11.所述的微处理器采用plc。
12.本实用新型的有益效果：
13.本实用新型所述的一种自清洁金属空气电池系统，能够使冲洗机构在控制机构的控制下，对系统停止工作后空气电极上附着的电解液及其反应残留物进行冲洗，并利用冲洗液的循环能力，将冲洗液与电解液中和反应产生的物质带入冲洗箱，避免碱性电解液及其反应残留物长期附着在空气电极上影响空气电极的催化性能和透气性能，从而有效的提高了空气电极的使用寿命和放电性能。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
16.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.如图1所示：本实用新型所述的一种自清洁金属空气电池系统，包括电堆箱1、电解液箱2和用于使电解液在电堆箱1和电解液箱2之间的循环的电解液循环机构；
18.所述的电解液循环机构包括耐碱泵4、第一电磁阀5、第二电磁阀7、第一循环管道6和第二循环管道8；所述的电解液箱2的出液口通过第一循环管道6和设置在第一循环管道6上的耐碱泵4、第一电磁阀5与所述的电堆箱1的进液口连通，所述的电堆箱1的出液口通过第二循环管道8和设置在第二循环管道8上的第二电磁阀7与所述的电解液箱2的回液口连通；
19.还包括冲洗机构和控制机构；
20.所述的冲洗机构包括冲洗箱3、耐酸泵9、第三电磁阀11、第四电磁阀12、第一冲洗管道10和第二冲洗管道13；所述的冲洗箱3内容纳有酸性冲洗液，所述的冲洗箱3的出液口通过第一冲洗管道10和设置在第一冲洗管道10上的耐酸泵9、第三电磁阀11与所述的电堆箱1的进液口连通，所述的电堆箱1的出液口通过第二冲洗管道13和设置在第二冲洗管道13上的第三电磁阀11与所述的电解液箱2的回液口连通；
21.所述的控制机构包括控制电源、微处理器、第一流量计和第二流量计，所述的控制电源为设置在金属空气电池内为所述的微处理器、第一流量计和第二流量计供电，所述的微处理器通过信号采集电路采集金属空气电池开关的启停信号，所述的第一流量计和第二流量计分别设置在所述的电堆箱1的进液口和出液口处，所述的第一流量计和第二流量计的输出端通过信号处理电路与所述的微处理器的输入端电连接，所述的微处理器的输出端通过控制电路与所述的耐酸泵9、耐碱泵4、第一电磁阀5、第二电磁阀7、第三电磁阀11和第四电磁阀12的控制端电连接；
22.需要说明的是，所述的微处理器采集开关（本实用新型中为金属空气电池开关）的启停信号属于现有成熟技术，且所述的信号处理电路为现有成熟技术，比如可采用依次连接的滤波电路、整形电路、放大电路和a/d转换电路，进一步的，所述的控制电路可带用泵控制电路和电磁阀控制电路，这里不再赘述；
23.本实用新型所述的一种自清洁金属空气电池系统的工作原理为：
24.金属空气电池工作时，所述的微处理器采集金属空气电池的开启信号，微处理器通过控制电路控制耐碱泵4、第一电磁阀5和第二电磁阀7打开，电解液箱2内的电解液在耐碱泵4的作用下通过第一电磁阀5和第一循环管道6进入电堆箱1与电堆箱1内的金属电极和空气电极发生放电反应，再经第二电磁阀7和第二循环管道8回流入电解液箱2；以金属电极为铝为例：
25.所用的电解液的主要成分为naoh，在金属空气电池工作一段时间后，电解液中主要物质为naoh、al（oh）3、naal（oh）4、h2o等，因此冲洗箱3内的冲洗液可选择稀释后的酸类，如低浓度hcl；hcl与电解液发生的主要反应方程式如下：
26.naoh hcl
→
nacl h2o；
27.al（oh）3 3hcl
→
alcl3 3h2o；
28.naal（oh）4 4hcl
→
nacl alcl3 4h2o；
29.由上述反应可看出，经清洁后生成物主要为nacl、alcl3和h2o；
30.金属空气电池停止工作时，所述的微处理器采集金属空气电池的停止信号，微处理器通过控制电路控制耐碱泵4、第一电磁阀5和第二电磁阀7关闭，并通过第一流量计和第二流量计判断电堆箱1内的电解液是否完全回流，当第一流量计和第二流量计检测的实时流量均为零时，表明电堆箱1内的电解液已完全回流；此时，微处理器控制耐酸泵9、第三电磁阀11和第四电磁阀12打开，冲洗箱3内的冲洗液（本实施例采用hcl）在耐酸泵9的作用下通过第三电磁阀11和第一冲洗管道10进入电堆箱1，与电堆箱1内空气电极上附着的碱性电解液及其残留反应物进行中和反应，同时中和反应后的nacl、alcl3和h2o等物质在冲洗液的循环作用下通过第四电磁阀12和第二冲洗管道13回流入冲洗箱3，避免碱性电解液及其反应残留物长期附着在空气电极上影响空气电极的催化性能和透气性能，从而有效的提高了空气电极的使用寿命和放电性能。
31.所述的控制电源采用锂电池，以保证控制机构的正常运行。
32.所述的微处理器采用plc，plc价格便宜，响应速度快，适用范围广。
33.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
34.本实用新型所述的一种自清洁金属空气电池系统，能够使冲洗机构在控制机构的控制下，对系统停止工作后空气电极上附着的电解液及其反应残留物进行冲洗，并利用冲洗液的循环能力，将冲洗液与电解液中和反应产生的物质带入冲洗箱3，避免碱性电解液及其反应残留物长期附着在空气电极上影响空气电极的催化性能和透气性能，从而有效的提高了空气电极的使用寿命和放电性能。
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新
型各实施例技术方案的范围。