具有多个电连接器的燃料电池制造技术

一种具有多个电连接器的锌

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个电连接器的燃料电池
[0001]参考相关申请
[0002]本申请是申请补充于2020年1月15日提申的临时专利申请号62/961,668的优先权。其内容在此并入本申请以作为参考资料。


[0003]本专利技术一般而言是有关一种燃料电池。特别是，本专利技术涉及一种具有多个电连接器的空气燃料电池，且每一电连接器作为空气燃料电池的电极，其包括锌负极、空气正极、用于充电的正极及调节空气燃料电池的活化模式与去活化模式的电解质。

技术介绍

[0004]燃料电池能为直接将化学能转化为电能的科学领域。燃料电池在生成能量的过程中具有高密度能量，且电能来自正极与负极之间的电位差，同时对环境的污染很小。因此，燃料电池在学术界与产业界广泛研究，导致对全球碳(石化)排放现象、能源短缺及环境污染的革命性改进。
[0005]常规锌
‑
空气燃料电池(ZAFC)的内部配置主要由空气电极、锌阳极、液体储存空间及电解质组成。常规锌
‑
空气燃料电池(ZAFC)通常为可手动更换的电池。换言之，此类电池的电极或电解质仅能手动更换以使其电容量再生。锌
‑
空气燃料电池可放电或充电。放电反应可涉及下列半反应：
[0006]负极：
[0007]I.Zn+4OH
‑
→
Zn(OH)
42
‑
+2e
‑
[0008]II.Zn(OH)
42
‑
→
ZnO+H2O+2OHr/>‑
[0009]正极：
[0010]1/2O2+H2O+2e
‑
→
2OH
‑
[0011]总反应为：
[0012]Zn+1/2O2→
ZnO
[0013]充电反应可涉及下列半反应：
[0014]阴极：
[0015]I.ZnO+H2O+2OH
‑
→
Zn(OH)
42
‑
[0016]II.Zn(OH)
42
‑
+2e
‑
→
Zn+4OH
‑
[0017]阳极：
[0018]2OH
‑
→
1/2O2+H2O+2e
‑
[0019]总反应：
[0020]ZnO
→
Zn+1/2O2[0021]氧化锌在电解反应中的碱性电解质存在下还原为纳米级锌。
[0022]在闲置或长期使用后，锌阳极的极化、钝化及枝状生长导致锌阳极快速腐蚀、锌
‑
空气燃料电池性能变差、电解质酸化及由于空气电极与锌阳极在电解质中的持续浸泡而电
池寿命缩短。尽管存在具有三个电极的锌
‑
空气燃料电池结构，但未能解决例如高电流再充电与放电及氧化还原效率等问题，且锌
‑
空气燃料电池的泄漏问题仍未解决。此外，常规燃料电池无法有效解决单体电池及多个串联与并联电池的循环阻塞问题。

技术实现思路

[0023]本专利技术的主要目的在于当本专利技术的具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池处于未使用状态时，部分或完全移除电池中的电解液，以进一步避免阳极结构与电解液接触，停止电化学反应，避免阳极结构或阴极结构的损坏或表面剥落，以及延长空气燃料电池的储存寿命或使用寿命。
[0024]本专利技术的第二个目的在于设计一种具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池，其具有正极与负极，以便单体电池本身可同时进行充电的化学反应或放电的化学反应而无需手动更换电极或电解质。
[0025]本专利技术的另一目的在于使锌材料与电解液的至少一者通过运输装置输入或输出本专利技术的具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池，以便促进锌材料或电解液的更换或更新操作过程，使操作过程的效率增倍。锌
‑
空气燃料电池的设计可提供多个气室，以减少单体电池的循环阻塞问题。
[0026]为了实现上述目的，本专利技术的具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池包括：
[0027]一形成一空间的外壳；
[0028]多个设置在空间中的气室；
[0029]两个设置在空间中的空气电极层，以作为用于化学反应中放电的正极；
[0030]一设置在空间中的金属层，以作为用于化学反应中充电的正极；
[0031]一设置在空间中的锌材料，以作为与空气电极层配合而用于化学反应中放电的负极或与金属层配合而用于化学反应中充电的负极；
[0032]多个设置在空间中的分隔件，其分别设置在空气电极层与金属层之间，以便空气电极层、锌材料及金属层分开排列；以及
[0033]一设置在空间中的电解质，其能流过分隔件并与空气电极层、金属层及锌材料接触，以便空气电极层、锌材料及金属层分别电连接。
[0034]锌材料选自于由流动锌浆、锌颗粒及锌板组成的群组。导电层的具体实施例可不同于对应于所选的锌材料。流动锌浆可为“砂浆状”的形式，如锌颗粒、液体及一些可选的添加剂的混合物。流动锌浆的黏度与其循环速度有关。循环速度越快，则黏度越低，而循环速度越慢，则黏度越高。
[0035]此外，当以支撑电池的平面作为水平参考时，则空气电极层、金属层及锌材料配置成相对于平面垂直排列。此配置不同于常规横向排列的直立位置。锌材料可包括流动锌浆、锌颗粒或锌板。
[0036]具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池可进一步包括运输装置。运输装置与空间相连，并能输出或输入电解质，从而改变电解质在空间中的高度位置。通过改变空间中电解质的总量及液体高度可接触的内部结构，可避免在特定高度的结构与液体的接触以及空间中的位置与液体的接触，并可防止特定结构的损坏或表面剥落。
[0037]本专利技术的特征在于本专利技术的锌材料作为负极，且空气电极层与金属层分别作为正
极。正极与负极可共同或单独形成锌
‑
空气燃料电池中的多个电连接器。
[0038]此外，当本专利技术的具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池处于储存中或未使用时，连接空间的运输装置可通过将大部分电解质移出空间而改变电解质的总量及电解质的液体高度而避免电解质与空间中的内部结构接触，以避免本专利技术的具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池发生不希望的自行放电或充电反应，以及避免空间中的内部结构损坏或表面剥落，以便延长本专利技术的具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池的储存寿命或使用寿命。
[0039]在阅读各种附图与图式中描绘的较佳具体实施例的下列详细描述之后，本专利技术的此等及其他目的对本领域普通技术人员而言无疑将变得显而易见。
附图说明
[0040]图1为本专利技术电池结构的具体实施例的分解示意图。
[0041]图1A为对应于本专利技术图1的电池结构的变异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池，其包含：一形成一空间的外壳；多个设置在该空间中的气室；两个设置在该空间中的空气电极层，以作为用于化学反应中放电的正极；一设置在该空间中的金属层，以作为用于化学反应中充电的正极；一设置在该空间中的锌材料，以作为与该空气电极层配合而用于化学反应中放电的负极或与该金属层配合而用于化学反应中充电的负极；多个设置在该空间中的分隔件，其分别设置在该空气电极层与该金属层之间，以便该空气电极层、该锌材料及该金属层分开排列；以及一设置在该空间中的电解质，其能流过该分隔件并与该空气电极层、该金属层及该锌材料接触，以便该空气电极层、该锌材料及该金属层分别电连接。2.如权利要求1的具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池，其中该外壳包含聚芳基砜材料并通过嵌入成型法形成以防止该电解质泄漏。3.如权利要求1的具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池，其更包含：一连接至该空间的运输装置，以调节该电解质在该空间中的高度。4.如权利要求3的具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池，其中该运输装置调节该电解质输入该空间。5.如权利要求3的具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池，其中该运输装置调节该电解质从该空间输出。6.如权利要求3的具有多个电连接器的锌
‑
空气燃料电池，其中该运输装置调节气体输入该空间。7.如权利要求3的具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池，其中该运输装置调节气体从该空间输出。8.如权利要求3的具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池，其中当该高度使该电解质与该空气电极层、该金属层及该锌材料同时接触时，该具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池经活化以进行充电反应或放电反应。9.如权利要求3的具有多个电连接器的锌
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空气燃料电池，其中当该高度使该电解质与该空气电极层及该锌材料同时接触时，该具有多个电连接器的锌
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣杰，林志鸿，
申请(专利权)人：三钛工业有限公司，
类型：发明
国别省市：