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1
多孔石墨烯的制備方法及石墨烯基鋁空氣電池的制備方法
CN813.4
2013-07-23
2
鋁空氣電池循環過濾系統及方法
CN549.1
2015-09-12
三
壹次性鋁空氣電池
CN431.6
2016-09-12
四
基於水力旋流作用的鋁空氣電池電解液循環系統
CN049.9
2017-03-14
五
鋁-空氣電池組
CN150.7
2015-09-14
1，多孔石墨烯制備方法及石墨烯基鋁空氣電池制備方法的專利分析
現有技術存在的問題:鋁空氣電池因其比能量高、原料豐富、使用安全、穩定性好而受到廣泛關註。以金屬鋁為陽極的鋁空氣電池作為壹種新型電池，已經在市場上出現了二十多年。但鋁-空氣電極仍存在許多問題，如鋁陽極腐蝕析氫、空氣電極極化嚴重、氧膨脹能力低、空氣電極對氧的利用率低等。近年來，針對鋁空氣電極中空氣電極的這些缺點，國內外研究者對鋁陽極的研究日趨成熟，陰極空氣電極成為鋁空氣電池的又壹研究熱點。當空氣電極具有導電性、催化活性、高透氣性和不透液性時，可以大大提高電池的比能量。目前鋁空氣電池的陰極催化劑主要有二氧化錳、鈣鈦礦、金屬有機大環螯合物和貴金屬，但到目前為止這些催化劑還沒有得到廣泛應用。石墨烯材料是壹種由單層石墨片組成的納米材料，具有優異的導電性、力學性能和催化活性，成為眾多物理、化學和材料科學研究者的研究熱點。目前已有報道將石墨烯應用於鋰空氣電池、鈉空氣電池等金屬空氣電池，但尚未有石墨烯應用於鋁空氣電池的報道。因此，將石墨烯作為陰極催化劑應用於鋁空氣電池具有重要意義。
技術特點:多孔石墨烯的制備方法和石墨烯基鋁空氣電池的制備方法屬於材料合成與應用領域。所述多孔石墨烯按照以下步驟制備:以氧化石墨為前驅體，在馬弗爐中對氧化石墨進行高溫熱處理，然後將氧化石墨分散在乙醇中，超聲處理制得石墨烯催化劑。石墨烯基鋁空氣電池的制備方法包括制備空氣電極擴散層、制備石墨烯催化層和組裝空氣電極三個步驟。
有益效果:石墨烯應用於鋁空氣電池後，其恒流放電電壓平臺高於鈣鈦礦、二氧化錳等催化劑，電池的穩定性也明顯提高。另壹方面，石墨烯的制備方法簡單，性能優異，可以大批量生產，降低催化劑的制造成本，提高電池的催化效果。
2.鋁空氣電池循環過濾系統及方法專利分析。
現有技術問題:目前全球能源供應日益匱乏，人們正在積極探索新能源。燃料電池因其高效、清潔等諸多優點，已成為當今世界新能源領域的發展熱點之壹。鋁空氣電池作為燃料電池，以空氣中的氧氣為正極活性物質，以純鋁為負極活性物質。鋁空氣電池因其高能量密度，成為高能量、大功率備用電源的首選。由於使用的電解液不同，鋁空氣電池的反應機理也不同。鋁空氣電池在堿性條件下的主要反應如下:陽極反應:Al+4OH-=Al(OH)4-+3e-陰極反應:O2+2H2O+4e-=4OH-電池的總反應為:4Al+3O2+6H2O+4OH-=4Al(OH)4-有以下腐蝕反應:2A。在中性條件下，反應產物為不溶性氫氧化鋁膠體。目前通常在電解液中加入特殊的抑制劑，使膠體以結晶粉末的形式從正極脫落，以避免其對電池反應的影響。但在堿性條件下，可溶性Al(OH)4-是反應的初始產物，後期有氫氧化鋁析出，所以堿性鋁空氣電池設計復雜，輔助設施多。目前鋁空氣電池的應用技術已經有了很大的進步，但是還沒有大規模應用。主要是壹些相關技術還不是很成熟，還有壹些問題亟待解決。國內關於鋁空氣電池的報道很少，對鋁空氣電池電解液的循環過濾也沒有研究。國外研究中提到，壹般的中高功率大型鋁空氣電池組需要電解液循環系統。在電解液循環過程中加入特殊的抑制劑，使電池的反應產物三水鋁石結晶析出，過濾除去，但分離裝置及其工藝未知，也沒有相關的研究和報道。國內對鋁空氣電池的相關研究和報道很少，遠遠落後於國外對鋁空氣電池的研究。因此，有必要設計壹種電解液循環過濾系統，通過特殊的方法將三水鋁石從電解液中分離出來，以保證電池反應的順利進行，延長電池的工作時間。
技術特征:壹種鋁空氣電池循環過濾系統，包括儲液槽、加壓泵、鋁空氣電池堆、熱交換器、溫度傳感器、電池反應產物沈降槽和過濾器，其特征在於沈降槽內安裝有超聲波裝置和加種裝置，儲液槽設有電解液自動補充裝置。2.根據權利要求1所述的鋁空氣電池循環過濾系統，其特征在於，所述儲液罐的出口通過加壓泵與鋁空氣電池堆的入口相連，鋁空氣電池堆的出口通過熱交換器和溫度傳感器與電池反應產物沈降罐的入口相連，電池反應產物沈降罐的出口通過過濾器和壓力表與儲液罐的入口相連。3.壹種利用權利要求1或2所述的鋁空氣電池循環過濾系統對鋁空氣電池進行循環過濾的方法，其特征在於，包括以下步驟:步驟1:鋁空氣電池堆開始工作後，壓力泵在鋁空氣電池堆的供電下工作，電解液從儲液槽引入鋁空氣電池堆；步驟2:從鋁空氣電池堆流出的反應電解液在換熱器中加熱，達到40-80℃後，進入電池反應產物沈降槽，電解液達到電池反應產物沈降槽容積1/2-2/3後，加壓泵停止工作，停止供液；第三步:電解液進入電池反應產物沈降槽後，超聲波裝置開始工作，同時加入Al(OH)3晶種，使三水鋁石在溫度、超聲波、晶種的三重作用下快速沈降；步驟4，沈降後的電解液進入過濾器，在過濾器的作用下進壹步過濾，使三水鋁石被完全去除，同時加壓泵可以繼續工作，使待處理的電解液繼續進入電池反應產物沈降槽進行沈降；第五步:過濾後的電解液會被收集到儲液槽中，同時由於反應後電解液濃度降低，需要補充高濃度電解液以保持濃度恒定。4.根據權利要求3所述的鋁空氣電池循環過濾方法，其特征在於，所述第二步中，溫度為80℃。5.根據權利要求3所述的鋁空氣電池循環過濾方法，其特征在於，所述超聲波時間為60分鐘。6.根據權利要求3所述的鋁空氣電池循環過濾方法，其特征在於，所述超聲波時間為40-60分鐘。7.根據權利要求3所述的鋁空氣電池循環過濾方法，其特征在於，所述超聲波時間為60分鐘。8.根據權利要求3所述的鋁空氣電池循環過濾方法，其特征在於，所述晶種的加入量為5-30g/L..9.根據權利要求3所述的鋁空氣電池循環過濾方法，其特征在於，所述晶種的加入量為20g/L..10.根據權利要求3所述的鋁空氣電池循環過濾方法，其特征在於，所述高濃度電解液的濃度為15 mol/L..
技術效果是:在沈降槽中安裝了超聲波裝置和加晶種裝置，使鋁空氣電池堆反應過程中產生的三水鋁石具有極強的過濾能力和過濾效率；儲液槽可自動補充高濃度電解液，保證電池工作時電解液濃度恒定。
3.壹次性鋁空氣電池專利淺析
現有技術問題:目前全球能源供應日益匱乏，人們正在積極探索新能源。燃料電池因其高效、清潔等諸多優點，已成為當今世界新能源領域的發展熱點之壹。鋁空氣電池作為燃料電池的壹種，具有能量密度高、鋁陽極材料來源豐富、無汙染、可靠性高、安全性好等優點，因此在眾多燃料電池中脫穎而出，其應用前景受到世界各國的青睞。美國、加拿大、前南斯拉夫、印度、英國等國家都在積極研究。由於性能良好的空氣電極的研制成功，鋁空氣電池的研究取得了很大進展。國外大、中、小功率鋁空氣電池的研究取得了很大進展。
技術特征:壹種壹次性鋁空氣電池，其特征在於，至少包括由鋁電極、空氣電極、吸濕劑、電解液和電池殼組成的單體電池，吸濕劑由吸濕材料和離子交換膜組成，吸濕材料和電解液的表面被離子交換膜覆蓋；吸濕劑的壹側附著在鋁電極的表面，另壹側與空氣電極接觸，鋁電極和空氣電極之間的距離通過電池外殼控制固定。
技術效果:電池可以從空氣中吸收水分，在不添加電解液的情況下自行生成電解液，從而降低電池質量，使電池具有超高的能量密度。
4.基於水力旋流的鋁空氣電池電解液循環系統專利分析
現有技術中，鋁-空氣燃料電池以空氣中的氧氣為正極活性物質，以高能量密度的高純鋁或鋁合金為電池負極，以KOH和NaOH為電解質，將金屬鋁中所含的大量化學能轉化為電能。與其他化學電源相比，鋁空氣電池具有以下獨特優勢:壹是比能量高，理論上可高達8718 Wh/kg，目前實際可達300 ~ 400 Wh/kg，遠高於其他電池。二是鋁空氣電池放電電壓非常穩定，瞬時輸出功率高。
影響鋁空氣電池使用的關鍵問題之壹是電解質反應產物的處理。同時，鋁電極在放電過程中會在堿性溶液中發生自腐蝕反應，流動反應和腐蝕反應的產物為鋁酸鹽。鋁酸鹽在壹定條件下會生成氫氧化鋁和氧化鋁顆粒，在電解液中不易直接濾出。電解液中鋁的腐蝕產物含量過高會導致鋁陽極鈍化和空氣電極中毒，從而導致鋁空氣電池電壓下降。而且Al(OH)3在電解液中積累越多，電解液就會變得粘稠，不利於反應產物的擴散，降低鋁空氣電池的比容量。
目前，國內對鋁空氣電池電解液中反應產物的處理和分離報道較少，現有設計也存在能耗高、成本高、體積大、氫氧化鋁和氧化鋁顆粒不能回收等問題。
技術特征:壹種基於水力旋流作用的鋁空氣電池電解液循環系統，其特征在於，由鋁空氣電池組、電解液儲存桶、隔膜泵和沈澱收集裝置組成，電解液儲存桶上部設有出液口，底部設有排汙閥，出液口通過管道與隔膜泵入口相連；沈澱收集裝置由旋流器和沈澱收集箱組成，旋流器的進液口通過液體加速管與隔膜泵的出口相連，旋流器頂部的出液口通過管道與鋁空氣電池組的進液口相連，鋁空氣電池組的出液口通過管道與電解液儲存桶相連，旋流器底部的出液口通過旋流器底流管與沈澱收集箱相連；沈澱收集箱的上部設有出液口，底部設有排汙閥。出液口通過支管與電解液儲存桶和隔膜泵之間的管道相連，支管上設有單向閥和管道閥。
技術效果:該系統設計結構簡單，能耗低，維護方便，大大降低了鋁空氣電池電解液消耗。
5.鋁空氣電池堆的專利分析
現有技術:目前全球能源供應日益匱乏，人們正在積極探索新能源。燃料電池因其高效、清潔等諸多優點，已成為當今世界新能源領域的發展熱點之壹。鋁空氣電池作為燃料電池的壹種，具有能量密度高、鋁陽極材料來源豐富、無汙染、可靠性高、安全性好等優點，因此在眾多燃料電池中脫穎而出，其應用前景受到世界各國的青睞。美國、加拿大、前南斯拉夫、印度、英國等國家都在積極研究。由於性能良好的空氣電極的研制成功，鋁空氣電池的研究取得了很大進展。國外大、中、小功率鋁空氣電池的研究取得了很大進展。
技術特征:壹種鋁空氣電池堆，其特征在於，所述堆由前面板、厚格柵、格柵、空氣電極、加強格柵、電池外骨骼、厚電池外骨骼、鋁電極、鋁電極座、後蓋和氣流通道組成，所述電池外骨骼和厚電池外骨骼設置在前面板和後蓋之間，所述電池外骨骼的數量至少為壹個，所述厚電池外骨骼的數量為壹個。前面板與電池外框之間、後蓋與厚電池外框之間依次設有厚柵、空氣電極和加強柵；在電池外骨骼和厚電池外骨骼之間依次設有加強柵、空氣電極、柵、柵、空氣電極和加強柵；鋁電極插入鋁電極座，鋁電極座插入電池外骨骼和厚電池外骨骼的頂部；厚格柵的凸臺面向前面板和後蓋，凸臺與前面板和後蓋之間形成氣流通道；電池外骨骼和厚電池外骨骼之間的兩個網格的凸臺相對設置，形成氣流通道；電池外框和厚電池外框兩側的加強柵凸臺相對放置在鋁電極兩側，形成空氣通道和電解液流動的空腔；電池外骨骼和厚電池外骨骼包括進液口、進液通道、電池反應腔、出液通道和出液口；前面板的入口與電池外骨骼和厚電池外骨骼的入口連通，前面板的出口與電池外骨骼和厚電池外骨骼的出口連通。
技術效果是多個單體電池可以串聯，大大簡化了電池結構，提高了電池的電壓和功率。