专利名称：一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空气电极燃料电池，具体涉及一种加快阴极表面空气流动的 燃料电池装置。
背景技术：
燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解液构成，其工作原理与普通的化学类电 池类似。空气电极燃料电池采用金属或者合金做阳极，而其阴极采用空气电极，其这类燃料 电池可应用于电动汽车、笔记本电脑和手机电池中，目前主要应用于应急电源，其原理是电 化学反应，因此其在工作中会放出热量，而目前对于燃料电池的研究均没有关注电池的散 热问题，尤其是当多级电池并联或串联使用时，工作中每级电池都在放热，会使整个电池组 的热量难以排放，以至于影响到其他零部件的性能及使用寿命。
实用新型内容为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种加快阴极表面空气流 动的燃料电池装置，以解决多级电池一起使用时，电化学反应过程中所产生的热量的散热 问题，并为空气阴极电极提供充足的氧气。为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是一种加快阴极表面空气流 动的燃料电池装置，由多个单级电池组合而成，其中每个单级电池包括电池外壳，上电解液 腔，下电解液腔，位于上电解液腔和下电解液腔之间的电化学反应腔，和插入电化学反应腔 中并通过阳极密封板固定在电化学反应腔中的合金阳极电极板，以及阳极板两侧的空气阴 极电极板，空气阴极电极板通过阴极固定板固定在电化学反应腔的两侧；所述的多个单级 电池是通过一个卡合结构结合一体，所述卡合结构为单级电池的上电解液腔两侧的外壁上 设置的凸棱和与凸棱相吻合的凹形棱；相邻的两级电池通过凸棱和凹形棱卡合固定，卡合 后相邻单级电池之间的上电解液腔之间的空间形成散热通道，电化学反应腔之间的空间形 成空气进气通道。本实用新型所述的卡和结构可以为分别在一个单级电池的上电解液腔外壁上设 置两条以上的凸棱，而在其相邻的单级电池的上电解液腔外壁上设置对应的凹形棱。本实用新型所述的卡和结构也可以为在一个单级电池的上电解液腔外壁上分别 设置凸棱和凹形棱，而在其相邻的单级电池的上电解液腔外壁设置相应的凸棱和凹形棱。本实用新型所述的卡合结构还可以是在上述凸棱上设置的螺栓固定装置，所述的 螺栓固定装置是在一个单级电池的凸棱和下电解液腔上设置螺孔，在其相邻的单级电池的 凸棱和下电解液腔上设置螺栓，两个相邻的单级电池通过螺栓固定装置固定。所述的上电解液腔厚度与其一面侧壁上的凸棱的厚度之和与下电解液腔的厚度 相等，以保证两个相邻的单级电池之间的空间的下端密封，因而使电化学反应中产生的热 量从各腔体表面散发到空气中，并使空气沿着固定的槽往上流动。所述的凸棱可以设置在外壁上沿纵向方向上相互平行，也可以成一定的形状；优选的为两凸棱设置呈八字形，在凸棱之间的形成下宽上窄的空间。本实用新型所述的单级电的电化学反应腔的厚度较上、下电解液腔厚度小。本实用新型所述的多级空气电极燃料电池是多个单级空气电极燃料电池通过串 联、并联或串、并联方式组合成燃料电池组。本实用新型所述的阴极固定板设有与外界相通的孔，其作用在于使空气通过该孔 进入到电化学反应腔中，为阴极反应提供充足的氧气。本实用新型还可以是在阴极固定板设置凹凸卡合结构，而在单级电池的上电解液 腔两侧的外壁上设有至少一条凸棱，使相邻的单级电池之间形成一个通道。本实用新型的有益效果在于1.本实用新型使用的电源采用合金或者金属做阳极，以空气为阴极的燃料电池， 因此具有污染小，其不需靠电网储存电能，能独立于运行产生电流，因此成本低等优点。2.本实用新型的多级外循环式空气电极燃料电池是多个单级电池通过凸棱和凹 形棱卡合固定组合，使相邻的单级电池结合牢固，在使用中不容易散落，方便拆卸。3.本实用新型最主要的优点在于通过凸棱和凹形棱使多个单级电池相互固定， 并在相邻的单级电池之间形成一个通道，同时由于上电解液腔厚度与其一面侧壁上的凸棱 的厚度之和与下电解液腔的厚度相等，保证了两个相邻的单级电池之间的空间的下端密 封，形成一个类似烟囱的结构，使反应中产生的热量从各腔体表面散发到空气中，并使空气 沿着固定的槽往上流动，在散热的同时实现了热量通过电池外壳与电解液的热交换，并带 动电解液循环流动，进一步加速了电化学反应，此外由于单级电池位于中间的电化学反应 腔的厚度较上、下电解液腔厚度小，使相互固定的两个相邻的单级电池中间位置的通道的 体积较大而形成空气通道，空气中的氧气更快的通过单级电池的侧面进入到空气通道中， 阴极表面的空气流动速度得到加快，通过阴极固定板上的孔进入空气电极，再到电化学反 应腔中的氧气就越充足，反应就越充分、完全，使电极材料达到最大的利用率。
以下结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型实施例1中带凸棱的单级电池结构示意图。图2为本实用新型实施例1中带凹形棱的单级电池结构示意图。图3为本实用新型两个单级电池之间的通道剖面图。图4为本实用新型加快阴极表面空气流动的燃料电池装置示意图。图5为本实用新型实施例2单级电池结构示意图。图6为本实用新型实施例3单级电池机构示意图图7为本实用新型实施例4单级电池结构示意图。
具体实施方式
一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，由多个单级电池通组合，其中每个 单级电池包括电池外壳、上电解液腔1、下电解液腔3、金属或者合金阳极电极、阳极固定 板、阴极固定板、位于上电解液腔和下电解液腔之间的电化学反应腔3以及由金属或者合 金阳极电极将电化学反应腔分成两个空腔而形成的两个空气阴极电极；所述的多个单级电池是通过一个卡合结构结合一体，所述卡合结构为单级电池的上电解液腔1两侧的外壁上 设置的凸棱11和与凸棱12相吻合的凹形棱；相邻的两级电池通过凸棱11和凹形棱12卡 合固定，卡合后相邻单级电池之间的上电解液腔1之间的空间形成散热通道8，电化学反应 腔之间的空间形成空气进气通道9。所述的上电解液腔1厚度与其一面侧壁上的凸棱11的厚度之和与下电解液腔2 的厚度相等，以保证两个相邻的单级电池之间的空间的下端密封，因而使电化学反应中产 生的热量从各腔体表面散发到空气中，并使空气沿着固定的槽往上流动，达到散热和使更 多氧气由阴极进入电化学反应腔的目的。实施例1如图1、图2、图3、图4所示，一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其中各 单级电池之间的卡和结构可以为分别在一个单级电池的上电解液腔1外壁上设置两条以 上的凸棱11，而在其相邻的单级电池的上电解液腔外壁上设置对应的凹形棱12。实施例2如图5所示，一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其中各单级电池之间 的卡和结构为在一个单级电池的上电解液腔1外壁上分别设置凸棱11和凹形棱12，而在其 相邻的单级电池的上电解液腔外壁设置相应的凸棱11和凹形棱12。实施例3如图6所示，一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其中两凸棱11呈八字 形，在凸棱11之间的形成下宽上窄的空间。实施例4如图7所示，一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其中各单级电池之间 的是在所述的凸棱11上设置的螺栓固定装置111，所述的螺栓固定装置是在一个单级电池 的凸棱11和下电解液腔3上设置螺孔，在其相邻的单级电池的凸棱11和下电解液腔3上 设置螺栓，两个相邻的单级电池通过螺栓固定装置固定。上述实施例的多级空气电极燃料电池是多个单级空气电极燃料电池均可以通过 串联、并联或串、并联方式组合成燃料电池组。以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式
的一种，上述实施例 还可以为在阴极固定板设置凹凸卡合结构，而在单级电池的上电解液腔两侧的外壁上设有 至少一条凸棱，使相邻的单级电池之间形成一个通道。另外凸棱可以是两条也可以是多条， 两凸棱之间的位置关系也并不限于平行或者是八字形。所以本领域技术人员在本实用新型 方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，由多个单级电池组合而成，其中每个 单级电池包括电池外壳，上电解液腔，下电解液腔，位于上电解液腔和下电解液腔之间的电 化学反应腔，和插入电化学反应腔中并通过阳极密封板固定在电化学反应腔中的合金阳极 电极板，以及阳极板两侧的空气阴极电极板，空气阴极电极板通过阴极固定板固定在电化 学反应腔的两侧，其特征在于所述的多个单级电池是通过一个卡合结构结合一体，所述卡合结构为单级电池的上电 解液腔两侧的外壁上设置的凸棱和与凸棱相吻合的凹形棱；相邻的两级电池通过凸棱和凹 形棱卡合固定，卡合后相邻单级电池之间的上电解液腔之间的空间形成散热通道，电化学 反应腔之间的空间形成空气进气通道。
2.根据权利要求1所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特征在于 所述的卡合结构为分别在一个单级电池的上电解液腔外壁上设置两条以上的凸棱和在其 相邻的单级电池的上电解液腔外壁上设置对应的凹形棱。
3.根据权利要求1所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特征在于 所述的卡和结构也为在一个单级电池的上电解液腔外壁上分别设置凸棱和凹形棱，而在其 相邻的单级电池的上电解液腔外壁设置相应的凸棱和凹形棱。
4.根据权利要求1所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特征在于 所述的卡合结构是在上述凸棱上设置的螺栓固定装置，是在一个单级电池的凸棱和下电解 液腔上设置螺孔，在其相邻的单级电池的凸棱和下电解液腔上设置螺栓，两个相邻的单级 电池通过螺栓固定装置固定。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特 征在于所述的上电解液腔厚度与其一面侧壁上的凸棱的厚度之和与下电解液腔的厚度相寸。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特 征在于所述的凸棱可以设置在外壁上沿纵向方向上相互平行。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特 征在于所述的两条凸棱设置为呈下宽上窄八字形。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特 征在于所述的单级电的电化学反应腔的厚度较上、下电解液腔厚度小。
9.根据权利要求1-4任一项所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特 征在于所述的阴极固定板为设有与外界相通的孔。
10.根据权利要求1所述的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其特征在于 所述的卡合结构为分别设置在一个单级电池的阴极固定板上的凸块和在与其相邻的单级 电池的阴极固定板上与所述凸块相应的凹槽，其中在单级电池的上电解液腔两侧的外壁上 设有至少一条凸棱，用于相邻的单级电池之间形成通道。
专利摘要本实用新型具体涉及一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置。本实用新型的一种加快阴极表面空气流动的燃料电池装置，其是由多个单级电池通过卡合结构固定成一体，其中每个单级电池包括电池外壳、上电解液腔、下电解液腔、位于上电解液腔和下电解液腔之间的电化学反应腔、金属或者合金阳极电极、阳极密封板、阴极固定板、空气阴极电极；其中卡合结构是相邻单级电池之间的上部空间形成散热通道，下部空间形成空气进气通道。本实用新型解决了多级电池一起使用时，电化学反应过程中所产生的热量的散热问题，并为空气阴极电极提供充足的氧气，充分利用了电极材料。
文档编号H01M8/04GK201853771SQ20102058448
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者张学国, 施建, 石辉, 程炳烨, 马润芝 申请人:张学国, 施建, 石辉, 程炳烨, 马润芝