[發明專利]一種金屬燃料電池

有效

• 申請號: 201810041141.6
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108346844B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 陳志遠;吳清申;劉眠;盛磊;劉靜
• 申請（專利權）人: 云南靖創液態金屬熱控技術研發有限公司
• 主分類號: H01M12/06
• 分類號: H01M12/06;H01M4/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種金屬燃料電池，對于該金屬燃料電池包括多個依次串聯的電池單體，所述電池單體包括：電池外殼、空氣電極片、鋅片和電解液；所述電池外殼為中空結構，在所述電池外殼的內部設置鋅片，在所述電池外殼的內部、所述鋅片的兩側或一側設置空氣電極片，所述空氣電極片背離所述鋅片的一側與外界連通，在所述空氣電極片和所述鋅片之間填充有電解液，所述空氣電極片和所述鋅片分別與導線相連。本發明提供的一種金屬燃料電池，通過設置鋅片作為電池負極，性能穩定，可進行持續穩定的放電，通過設置空氣電極片作為電池正極，成本較低，整體結構簡單，電壓電流穩定，環保無污染。

技術領域

本發明涉及新型燃料電池技術領域，更具體地，涉及一種金屬燃料電池。

背景技術

社會經濟的高速發展，很大程度上依賴于燃料燃燒所提供的能量。而當前生產生活中所使用的能源絕大部分來自于石油這類不可再生能源。大量使用石油資源會導致石油資源面臨枯竭的問題，同時，化石能源的燃燒產生大量溫室氣體，也威脅著人類生存的環境，新能源的開發勢在必行。

金屬燃料電池是一種將金屬燃料與氧化劑送入電池發生氧化還原反應，從而產生電流的一種電池。由于金屬燃料電池的正極是大氣，故電池容量僅僅取決于負極材料，也就是金屬材料。適當的選擇金屬材料作為電池負極可以有效提高電池的容量。

目前實際應用的金屬燃料電池主要有：鋁空氣電池。其中鋁空氣電池在放電一段時間后，會產生較多Al(OH)₃的沉淀，使得溶液中離子減少，電池內阻增大，從而影響電池各方面性能，其次鋁空氣電池使用NaOH溶液作為電解液，難以避免OH^-離子和金屬鋁直接發生反應產生氫氣，降低電池電量，因此難以長期持續放電。

綜上所述，在金屬空氣燃料電池的研究中，如何克服現有的金屬燃料電池難以長期持續放電的缺點，提供一種新型能持續穩定放電的燃料電池很有必要。

發明內容

本發明提供一種克服現有的金屬燃料電池難以長期持續放電的問題或者至少部分地解決上述問題的一種金屬燃料電池。

根據本發明，提供一種金屬燃料電池，該燃料電池包括多個依次串聯的電池單體，所述電池單體包括：電池外殼、空氣電極片、鋅片和電解液；所述電池外殼為中空結構，在所述電池外殼的內部設置鋅片，在所述電池外殼的內部、所述鋅片的兩側或一側設置空氣電極片，所述空氣電極片背離所述鋅片的一側與外界連通，在所述空氣電極片和所述鋅片之間填充有電解液，所述空氣電極片和所述鋅片分別與導線相連。

在上述方案的基礎上，所述電池單體還包括：液態金屬；所述液態金屬設置在所述電池外殼的內部，所述液態金屬與所述電解液混合且同時與所述鋅片接觸。

在上述方案的基礎上，所述空氣電極片設置在兩個固定框之間；所述固定框與所述電池外殼的內側壁固連，所述固定框為具有第一開口的板狀結構，所述電池外殼上開設有第二開口，所述第二開口與所述第一開口位置相對應，所述空氣電極片通過所述第一開口和所述第二開口與外界大氣接觸。

在上述方案的基礎上，所述空氣電極片包括：防水層和透氣層；所述防水層靠近所述鋅片，所述透氣層背離所述鋅片，所述透氣層與外界大氣接觸。

在上述方案的基礎上，所述防水層發生如下化學反應：O₂+2H₂O+4e^-＝4OH^-。

在上述方案的基礎上，所述鋅片處發生如下化學反應：Zn-2e^-＝Zn²⁺。

在上述方案的基礎上，所述電解液包括：KOH或NaOH溶液。

在上述方案的基礎上，所述電解液的濃度為：2mol/L～4mol/L。

在上述方案的基礎上，所述液態金屬包括：鎵基液態金屬合金、銦基液態金屬合金或錫基液態金屬合金。