一种熔盐式燃料电池制造技术

一种熔盐式燃料电池，包括电池壳体，所述电池壳体包括外壳和上盖，所述外壳和上盖组成一个封闭的电极室，所述上盖设有至少一个电池芯安装孔，所述电池芯安装孔内设有电池芯，所述电池芯下端设有隔板，所述隔板为多孔陶瓷材料制成，所述隔板为内部中空的圆柱形，所述隔板外侧包覆多孔石墨电极，所述外壳上设有氯气接入口，所述氯气接入口设置略低于隔板底部，所述电池壳体内设有氯气，本发明专利技术结构简单、造价低、效率高。

A molten salt fuel cell

【技术实现步骤摘要】
一种熔盐式燃料电池
本专利技术属于高能动力电池领域，具体涉及一种可大功率输出电能的熔盐式燃料电池。技术背景高能动力电池的研究一直是世界前沿技术，由于它的重要性，世界上有很多知名构都在积极地进行各种研究，不断开发出新的技术和产品，应用到多个领域。由于技术原因，电池的发展似乎不能满足现代社会的需要，成为当前社会发展的瓶颈，这种现象在高能动力电池领域中尤其更明显。简单举例：在军工方面，潜艇可以借助海洋掩护，从水下隐蔽的接近敌舰或敌方基地，可以突然打击敌人或抵近侦查。由于我国海军发展起步晚，在远洋的制海和制空能力有限，利用潜艇是接近敌方最有效手段。据某些资料报道，我国拥有世界上最庞大的潜艇舰队，可以进行大规模水下作战，可见我国高层领导对于潜艇水下作战的重视，以及潜艇在国家战略中的作用。我们知道，潜艇的最关键部分是动力部分，根据动力不同分为核潜艇和常规潜艇。常规潜艇主要是柴电潜艇。出海时携带大量柴油，平时浮在水面使用柴油机依赖空气工作，提供动力；隐蔽时下潜，利用储电池或者不同的AIP技术提供动力，受技术条件限制，水下航行因提供的功率有限，长时间高速航行不能实现，下潜一定时间就要浮出水面，吸入空气发动柴油机驱动潜艇并充电，这种上浮容易暴露目标，在战争中容易被发现击沉，潜艇的作用严重受到限制。柴油的能量密度很高，不考虑消耗的空气，能量密度超过10千瓦时/公斤；考虑柴油机的热效率，能量密度降至4千瓦时/公斤左右；如果考虑发动机、变速箱、传动轴、储油和供油系统、供气和排气系统等的重量，整个动力系统的能量密度降至2千瓦时/公斤左右。柴油的这种能量密度要依赖空气的消耗，潜艇需要上浮，如果考虑空气或者氧气的消耗，如闭式循环柴油机（CCD）AIP，需要潜艇携带液氧，包括氧气罐和尾气处理系统，实际的能量密度大大降低，甚至低于0.2千瓦时/公斤，现有的各种高能电池，能量密度达到0.3千瓦时/公斤，但存在易发热、爆炸等危险因素。如果研制出最大输出功率数兆瓦级，总储存电能数兆千瓦时的大容量电池，其重量适合安装到潜艇上，这种电池将有能力提供潜艇需要的全部动力，水下最大航程达到万公里以上，全程不需要浮出水面，其作用已经接近核潜艇。由于电池工作噪音小，潜艇的隐蔽性能会大大提高，将成为真正的大洋黑洞。完全使用电池电力的潜艇可称为全电潜艇，受当前电池技术的限制，还很难实现。在民用方面，汽车工业的飞速发展为人类带来便捷，但是现有的汽车要大量消耗石化燃料，不仅严重污染环境，还对有限的油气资源过渡依赖。尤其是我国石油资源有限，随着汽车保有量的快速上升，石油缺口越来越大，每年进口数亿吨，进口比例接近70%，成为世界第一大石油进口国，已经影响到我国的经济安全。为此我国早就提倡多种措施，包括发展电动汽车等，同样由于电池的问题，电动汽车推广缓慢。现代社会急需大容量动力电池，已经成为共识。燃料电池是一种把燃料所具有的化学能转化成电能的化学反应装置，由于燃料可以持续供应，用于发展大容量动力电池最有潜力。电池在工作过程中不受卡诺循环限制，因而能量转化效率高且无噪音，无污染，成为理想的能源利用方式。目前国际上典型的有氢燃料电池(RFC)，固体氧化物燃料电池(SOFC)，直接甲醇燃料电池(DMFC)，磷酸型燃料电池(PAFC)，质子交换膜燃料电池(PEMFC)，熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)，这些电池结构不同，各具优点，最终在正负极的反应都是氢和氧，属于氢氧燃料电池。氢氧燃料电池虽然存在很多优点，但也存在某些问题。如负极使用的氢，因沸点很低储存不便，采用其它燃料转化，电池结构变得复杂；正极使用的氧常态为不容易导电的共价键，不利于电能的转换，进一步增大电池的复杂性，电能转换效率较低，限制了燃料电池的广泛使用。
技术实现思路
本专利技术的技术方案为，提供一种结构简单、造价低、效率高，燃料储存安全方便的熔盐式燃料电池。本专利技术的技术方案为：一种熔盐式燃料电池，包括电池壳体，所述电池壳体包括外壳和上盖，所述外壳和上盖组成一个封闭的电极室，所述上盖设有至少一个电池芯安装孔，所述电池芯安装孔内设有电池芯，所述电池芯包括安装在电池芯安装孔上的陶瓷架，所述陶瓷架上设有镁条导入孔、导热管孔和两个导线孔，所述镁条导入孔与导热管孔相邻设置，所述陶瓷架下端设有隔板，所述隔板为多孔陶瓷材料制成，所述隔板为内部中空的圆柱形，所述隔板外侧包覆多孔石墨电极，所述隔板底部设有排放孔，所述镁条导入孔内设有探入隔板内的镁条，所述导热管孔内设有探入隔板内的导热管，所述导线孔内分别设有电极导线和加热导线，所述电极导线和加热导线均连接多孔石墨电极，所述外壳上设有氯气接入口，所述氯气接入口设置略低于隔板底部，所述电池壳体内设有氯气。进一步的，还包括镁条输送装置，所述镁条输送装置包括转筒和送丝机，所述转筒包括底座和可在底座上转动的镁条卷，所述底座底部设有绝缘板，所述镁条卷上设有镁条，所述镁条通过送丝机进入镁条导入孔，所述送丝机外侧设有绝缘板，所述镁条穿过镁条导入孔进入隔板。进一步的，还包括氯气输送装置，所述氯气输送装置包括液氯罐，所述液氯罐通过液氯管道连接氯气接入口，所述液氯罐与氯气接入口之间依次设有控制开关、气化室和压力流量控制阀。进一步的，还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置包括设置在陶瓷架上的尾气排放管，所述隔板上端接近陶瓷架处设有多组尾气收集微孔，所述尾气收集微孔与尾气排放管连接，所述尾气排放管上设有减压阀和碱水淋浴吸附装置，所述碱水淋浴吸附装置上设有尾气排放口。进一步的，所述外壳和上盖内均设有耐火材料。本专利技术的有益效果为：1能量密度的优势熔盐电池的燃料的理论能量密度超过2千瓦时/公斤，因燃料属于全活性材料，转化为电能的效率应该在80%以上，甚至超过90%；液氯可以加压直接储存到钢罐内或舰艇的专用舱内，镁条可以像电缆一样成盘直接存放，不需专门防护，重量效率高；电池整个系统的能量密度可以达到1千瓦时/公斤，优于目前的各种AIP技术。2.功率优势氯和镁都是电化学性活跃的元素，容易形成电化学性好的离子键；采用高温进一步提高氯和镁电化学反应速度，加速正负离子的形成；电池芯采用厚度较小的隔板，降低电解液的电阻，正负离子穿越隔板的阻力减小；电极柱的表面积很大，增大气相的氯气与电解液接触几率。以上保证电池较小的重量体积可以产生较大的电流，功率密度完全优于其他电池。目前多种武器使用的热电池，具有很高的功率输出，工作原理与熔盐电池接近，进一步说明熔盐电池存在功率优势，不同之处是热电池供电时间短，熔盐电池可以长时间持续供电。3.安全的优势电池使用的燃料氯和镁，及反应完成的氯化镁，都容易储存。本专利技术还设有相应的氯气废气处理装置，在潜艇上使用，即使出现泄漏，可以直接排放到海水中被吸收溶解，不会产生危害，不留痕迹，相对比柴油还安全，更优于核反应堆。4.价格的优势氯和镁都是普通原材料，市场价格相对低廉；因电化学活跃，可以直接反应，电池结构简单，不需要昂贵的催化剂，综合成本低，相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔盐式燃料电池，包括电池壳体，所述电池壳体包括外壳和上盖，所述外壳和上盖组成一个封闭的电极室，所述上盖设有至少一个电池芯安装孔，所述电池芯安装孔内设有电池芯，所述电池芯包括安装在电池芯安装孔上的陶瓷架，所述陶瓷架上设有镁条导入孔、导热管孔和两个导线孔，所述镁条导入孔与导热管孔相邻设置，所述陶瓷架下端设有隔板，所述隔板为内部中空的圆柱形并且由多孔陶瓷材料制成，所述隔板外侧包覆多孔石墨电极，所述隔板底部设有排放孔，所述镁条导入孔内设有探入隔板内的镁条，所述导热管孔内设有探入隔板内的导热管，所述导线孔内分别设有电极导线和加热导线，所述电极导线和加热导线均连接多孔石墨电极，所述外壳上设有氯气接入口，所述氯气接入口设置略低于隔板底部，所述电池壳体内设有氯气。/n

【技术特征摘要】
20180702 CN 201810704871X1.一种熔盐式燃料电池，包括电池壳体，所述电池壳体包括外壳和上盖，所述外壳和上盖组成一个封闭的电极室，所述上盖设有至少一个电池芯安装孔，所述电池芯安装孔内设有电池芯，所述电池芯包括安装在电池芯安装孔上的陶瓷架，所述陶瓷架上设有镁条导入孔、导热管孔和两个导线孔，所述镁条导入孔与导热管孔相邻设置，所述陶瓷架下端设有隔板，所述隔板为内部中空的圆柱形并且由多孔陶瓷材料制成，所述隔板外侧包覆多孔石墨电极，所述隔板底部设有排放孔，所述镁条导入孔内设有探入隔板内的镁条，所述导热管孔内设有探入隔板内的导热管，所述导线孔内分别设有电极导线和加热导线，所述电极导线和加热导线均连接多孔石墨电极，所述外壳上设有氯气接入口，所述氯气接入口设置略低于隔板底部，所述电池壳体内设有氯气。


2.根据权利要求1所述一种熔盐式燃料电池，其特征在于，还包括镁条输送装置，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李克强，
申请(专利权)人：李克强，
类型：发明
国别省市：山东;37