[發明專利]一種陽極表面易清理及電解液循環凈化的鎂空燃料電池

在審

• 申請號: 202011385760.0
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112993447A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 萬曉峰;陳偉;蔡朋程;周井玲;錢雙慶;程海正
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01M12/08
• 分類號: H01M12/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 黃小兵

本發明提供了一種陽極表面易清理及電解液循環凈化的鎂空燃料電池，包括殼體、轉盤、轉動桿、循環管以及鎂陽極板和空氣陰極，轉盤可轉動地設置在殼體中部，鎂陽極板設置在轉盤上，空氣陰極設置在殼體內壁上，殼體內容有電解液，鎂陽極板、空氣陰極連接形成對外放電的電池；循環管的一端連接殼體的一端口連接于殼體的上部，另一端連接殼體的下部，循環管的中部設置有泵送機構，轉動桿傳動連接轉盤，轉動桿與泵送機構驅動連接，轉動桿轉動時，轉盤在電解液中攜帶鎂陽極板轉動使得鎂陽極板上的腐蝕產物剝離，并且泵送機構驅使電極液經循環管自殼體的下部流動至殼體的上部，從而在殼體內部形成將從鎂陽極板上剝離的腐蝕產物推送至殼體下部的電解液流。

技術領域

本發明涉及鎂空燃料電池技術領域，尤其為一種陽極表面易清理及電解液循環凈化的鎂空燃料電池。

背景技術

能源供應不足及過度開采、使用礦物燃料所造成的環境污染等問題已然對當前人類的發展帶來不利影響。開發高性能、無污染新型綠色能源迫在眉睫。以鎂及其合金作為陽極材料的鎂/空氣燃料電池具有成本低、清潔、安全、理論電壓和能量密度高等諸多電化學性能優勢，作為潛在的綠色清潔能源，在可移動電子設備、海洋水下儀器、自主式潛航器電源及備用電源等諸多領域具有廣闊應用前景。

然而受鎂合金本征性能（電極電勢低，化學活性高）的影響，鎂/空氣電池工作過程中，鎂電極表面容易沉積難以剝落的鎂鹽及腐蝕產物鈍化膜，影響了鎂陽極活性溶解，減小了放電面積并引起放電電流（電壓）的持續下降，同時電池反應過程中，電解液混濁也會導致放電產物反復在陽極表面吸附。這些因素導致了電池難以維持在穩定工作電壓和功率密度下工作。

目前解決的方法主要是通過合金化的方式將一些合金元素加入到鎂基體中，依靠元素的加入后形成的新相組織加速放電產物從鎂電極表面剝落，從而維持電極較強的放電活性，獲得穩定的放電電壓和功率密度。但考慮到成本和工藝方面因素，難以大規模工業化應用，尤其是在低端民用工業產品中推廣。

陳秋榮等在專利（201610841452.1）中公開的一種液流交換的鎂電池構造方法是采用上中下三層方形電池腔室結構設計，通過連通水泵進行電解質在腔室中循環，并利用液流重力自上而下通過腔室底板細孔對鎂電極板清理，獲得可以低中水平輸出穩定放電的電池。上述鎂電池的構造方法中，主要通過水泵循環電解質和液流自上而下沖刷電極板獲得良好放電性能的電池，但其中方法還存在一些問題。如水泵的動力源來自外部電力，不能適合野外長時間工作，單純依靠液流重力自上而下沖刷鎂板表面，很難徹底清理鎂板表面的覆蓋物。本發明開發出一種更簡單、高效的實時主動清理鎂陽極表面放電產物并能循環凈化電解液的鎂空燃料電池。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種陽極表面易清理及電解液循環凈化的鎂空燃料電池，該電池能夠實時高效清除鎂陽極表面放電產物及對電解液循環凈化，改善其在工作條件下的穩定工作電壓和功率密度，具體由以下技術方案實現：

一種陽極表面易清理及電解液循環凈化的鎂空燃料電池，包括殼體、轉盤、轉動桿、循環管以及若干鎂陽極板和空氣陰極，所述轉盤可轉動地設置在殼體中部，所述鎂陽極板設置在所述轉盤上，空氣陰極設置在殼體內壁上，殼體內容有電解液，鎂陽極板、空氣陰極連接形成對外放電的電池；所述循環管的一端連接殼體的一端口連接于殼體的上部，另一端連接殼體的下部，循環管的中部設置有泵送機構，所述轉動桿可轉動地連接于殼體，轉動桿傳動連接所述轉盤，并且轉動桿與所述泵送機構驅動連接，轉動桿轉動時，所述轉盤在電解液中攜帶所述鎂陽極板轉動使得鎂陽極板上的腐蝕產物剝離，并且所述泵送機構驅使電極液經所述循環管自殼體的下部流動至殼體的上部，從而在殼體內部形成將從鎂陽極板上剝離的腐蝕產物推送至殼體下部的電解液流。

所述的一種陽極表面易清理及電解液循環凈化的鎂空燃料電池，其進一步設計在于：所述殼體中部水平設置有中部隔板，所述轉盤可轉動地設置在所述中部隔板上。