Los estudiantes del Instituto de Tecnología de Harbin han estado obsesionados con las matemáticas durante 20 años, pero nadie los reconoce. ¿Qué opinas?

Número de serie

Título

Número de solicitud

Fecha de solicitud

1

Método de preparación de grafeno poroso y método de preparación de batería de aluminio-aire a base de grafeno

CN813.4

2013-07-23

2

Sistema y método de filtración por circulación de batería de aire de aluminio

CN549.1

2015-09-12

三

Batería desechable de aluminio-aire

CN431.6

2016-09-12

Cuatro

Basado sobre sistema hidráulico de circulación de electrolitos de batería Aluminio-aire con flujo ciclónico

CN049.9

2017-03-14

五

Aluminio - Air Battery Pack

CN150.7

2015-09-14

1, patente para el método de preparación de grafeno poroso y el método de preparación de grafeno- Análisis de baterías de aluminio-aire

Problemas con las tecnologías existentes: las baterías de aluminio-aire han recibido una amplia atención debido a su alta energía específica, ricas materias primas, uso seguro y buena estabilidad. Como nuevo tipo de batería, las baterías de aluminio-aire con aluminio metálico como ánodo llevan más de 20 años en el mercado. Sin embargo, el electrodo de aluminio-aire todavía tiene muchos problemas, como el desprendimiento de hidrógeno debido a la corrosión del ánodo de aluminio, la polarización severa del electrodo de aire, la baja capacidad de expansión de oxígeno y la baja utilización de oxígeno por parte del electrodo de aire. En los últimos años, en vista de estas deficiencias de los electrodos de aire en los electrodos de aluminio-aire, los investigadores nacionales y extranjeros se han vuelto cada vez más maduros en su investigación sobre los ánodos de aluminio, y los electrodos de aire catódicos se han convertido en otro punto de investigación en baterías de aluminio-aire. Cuando el electrodo de aire tiene conductividad, actividad catalítica, alta permeabilidad al aire e impermeabilidad a los líquidos, la energía específica de la batería se puede mejorar enormemente. En la actualidad, los catalizadores catódicos para baterías de aluminio-aire incluyen principalmente dióxido de manganeso, perovskitas, quelatos macrocíclicos organometálicos y metales preciosos, pero hasta ahora estos catalizadores no se han utilizado ampliamente. El material de grafeno es un nanomaterial compuesto por una sola capa de láminas de grafito. Tiene una excelente conductividad eléctrica, propiedades mecánicas y actividad catalítica, y se ha convertido en un punto de investigación para muchos investigadores en física, química y ciencia de materiales. Ha habido informes sobre el uso de grafeno en baterías de metal-aire, como baterías de litio-aire y baterías de sodio-aire, pero no ha habido informes sobre el uso de grafeno en baterías de aluminio-aire. Por tanto, es de gran importancia aplicar el grafeno como catalizador catódico en baterías de aluminio-aire.

Características técnicas: El método de preparación de grafeno poroso y el método de preparación de batería de aluminio-aire a base de grafeno pertenecen al campo de la síntesis y aplicación de materiales. El grafeno poroso se prepara de acuerdo con los siguientes pasos: usar óxido de grafito como precursor, someter el óxido de grafito a un tratamiento térmico a alta temperatura en un horno de mufla, luego dispersar el óxido de grafito en etanol y tratamiento ultrasónico para preparar un catalizador de grafeno. El método de preparación de la batería de aire de aluminio a base de grafeno incluye tres pasos: preparar la capa de difusión del electrodo de aire, preparar la capa catalítica de grafeno y ensamblar el electrodo de aire.

Efectos beneficiosos: después de aplicar grafeno a las baterías de aluminio-aire, su plataforma de voltaje de descarga de corriente constante es más alta que la perovskita, el dióxido de manganeso y otros catalizadores, y la estabilidad de la batería también mejora significativamente. Por otro lado, el grafeno tiene un método de preparación sencillo y un rendimiento excelente. Puede producirse en grandes cantidades, reduciendo el coste de fabricación del catalizador y mejorando el efecto catalítico de la batería.

2. Análisis de patentes del sistema y método de filtración por circulación de baterías de aluminio-aire.

Problemas técnicos existentes: en la actualidad, el suministro mundial de energía es cada vez más escaso y la gente está explorando activamente nuevas fuentes de energía. Debido a su alta eficiencia, limpieza y muchas otras ventajas, las pilas de combustible se han convertido en uno de los puntos calientes del desarrollo en el campo de las nuevas energías en el mundo actual. Como pila de combustible, la batería de aluminio-aire utiliza oxígeno del aire como material activo positivo y aluminio puro como material activo negativo. Las baterías de aluminio-aire se han convertido en la primera opción como fuentes de energía de respaldo de alta energía y potencia debido a su alta densidad de energía. Debido a los diferentes electrolitos utilizados, los mecanismos de reacción de las baterías de aluminio-aire también son diferentes. Las principales reacciones de las baterías de aluminio-aire en condiciones alcalinas son las siguientes: Reacción anódica: Al+4OH-=Al(OH)4-+3e-Reacción catódica: O2+2H2O+4e-=4OH-La reacción total de la batería es: 4Al+ 3O2+6H2O+4OH-=4Al(OH)4- tiene la siguiente reacción de corrosión: 2A. En condiciones neutras, el producto de la reacción es un coloide de hidróxido de aluminio insoluble. En la actualidad, se suelen añadir inhibidores especiales al electrolito para hacer que el coloide se caiga del electrodo positivo en forma de polvo cristalino y evitar su impacto en la reacción de la batería. Sin embargo, en condiciones alcalinas, el Al(OH)4- soluble es el producto inicial de la reacción y el hidróxido de aluminio precipita más tarde. Por lo tanto, el diseño de la batería alcalina de aluminio-aire es complicado y tiene muchas instalaciones auxiliares. En la actualidad, la tecnología de aplicación de las baterías de aluminio-aire ha avanzado mucho, pero aún no se ha aplicado a gran escala. La razón principal es que algunas tecnologías relacionadas aún no están muy maduras y todavía quedan algunos problemas que deben resolverse con urgencia. Hay pocos informes sobre baterías de aluminio-aire en China y no hay investigaciones sobre la filtración por circulación del electrolito en baterías de aluminio-aire. En investigaciones extranjeras se menciona que los paquetes de baterías de aluminio-aire a gran escala de potencia media y alta en general requieren un sistema de circulación de electrolitos. Se añaden inhibidores especiales durante el proceso de circulación del electrolito para cristalizar la gibbsita, el producto de reacción de la batería, y filtrarla. Sin embargo, se desconoce el dispositivo de separación y su proceso, y no existen estudios ni informes relevantes.

Hay muy pocos estudios e informes nacionales sobre baterías de aluminio-aire, que están muy por detrás de las investigaciones extranjeras sobre baterías de aluminio-aire. Por lo tanto, es necesario diseñar un sistema de filtración de circulación de electrolito para separar la gibbsita del electrolito mediante un método especial para garantizar el buen progreso de la reacción de la batería y extender el tiempo de funcionamiento de la batería.

Características técnicas: Un sistema de filtración por circulación de batería de aluminio-aire, que incluye un tanque de almacenamiento de líquido, una bomba presurizada, una batería de aluminio-aire, un intercambiador de calor, un sensor de temperatura, un tanque de sedimentación del producto de reacción de la batería. y un filtro. La característica es que un dispositivo ultrasónico y un dispositivo de adición de semillas están instalados en el tanque de sedimentación, y el tanque de almacenamiento de líquido está equipado con un dispositivo de reposición automática de electrolitos. 2. El sistema de filtración por circulación de baterías de aluminio-aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la salida del tanque de almacenamiento de líquido está conectada a la entrada de la pila de baterías de aluminio-aire a través de una bomba presurizada, y la salida de la batería de aluminio-aire La pila de batería pasa a través de un intercambiador de calor. El sensor de temperatura está conectado a la entrada del tanque de sedimentación del producto de reacción de la batería, y la salida del tanque de sedimentación del producto de reacción de la batería está conectada a la entrada del tanque de almacenamiento de líquido a través de un filtro y una presión. indicador. 3. Un método para la filtración por circulación de baterías de aluminio-aire que utiliza el sistema de filtración por circulación de baterías de aluminio-aire de la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza porque incluye los siguientes pasos: Paso 1: Después de que la pila de baterías de aluminio-aire comienza a funcionar , la bomba de presión trabaja bajo la fuente de alimentación de la pila de baterías de aluminio-aire, el electrolito se introduce en la pila de baterías de aluminio-aire desde el tanque de almacenamiento de líquido. Paso 2: el electrolito de reacción que fluye desde la pila de baterías de aluminio-aire es; se calienta en el intercambiador de calor y, después de alcanzar 40-80 °C, ingresa al tanque de sedimentación del producto de reacción de la batería, después de que el electrolito alcanza 1/2-2/3 del volumen del tanque de sedimentación del producto de reacción de la batería, la bomba presurizadora deja de funcionar y el líquido se detiene el suministro Paso 3: Después de que el electrolito ingresa al tanque de sedimentación del producto de reacción de la batería, el dispositivo ultrasónico comienza a funcionar y agrega cristal semilla de Al(OH)3 al mismo tiempo para que la gibbsita se asiente rápidamente bajo la triple acción de la temperatura. onda ultrasónica y cristal semilla, paso 4, el electrolito sedimentado ingresa al filtro y, bajo la acción del filtro, se filtra adicionalmente, de modo que la gibbsita se elimina por completo y, al mismo tiempo, la bomba presurizada puede continuar funcionando, por lo que que el electrolito a tratar continúe ingresando al tanque de sedimentación del producto de reacción de la batería para su sedimentación. Paso 5: El electrolito filtrado se recogerá en el tanque de almacenamiento de líquido, al mismo tiempo, debido a la disminución en la concentración de electrolito después de la reacción; , es necesario reponer el electrolito de alta concentración para mantener una concentración constante. 4. El método de filtración por circulación de baterías de aluminio-aire de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque en el segundo paso la temperatura es de 80°C. 5. El método de filtración por circulación de baterías de aluminio-aire de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el tiempo de ultrasonidos es de 60 minutos. 6. El método de filtración por circulación de batería de aluminio-aire de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el tiempo ultrasónico es de 40-60 minutos. 7. El método de filtración por circulación de baterías de aluminio-aire de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el tiempo de ultrasonidos es de 60 minutos. 8. El método de filtración por circulación de batería de aluminio-aire de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la cantidad agregada del cristal semilla es de 5-30 g/L. 9. El método de filtración por circulación de batería de aluminio-aire de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque. la cantidad agregada del cristal semilla es 20 g/L. 10. El método de filtración en ciclo de batería de aluminio-aire según la reivindicación 3, caracterizado porque la concentración del electrolito de alta concentración es 15 mol/L.

El efecto técnico es: se instalan un dispositivo ultrasónico y un dispositivo de siembra de cristales en el tanque de sedimentación, de modo que la gibbsita producida durante la reacción de la batería de aluminio-aire tiene una capacidad de filtración extremadamente fuerte y la eficiencia del tanque de almacenamiento de líquido puede reponerse automáticamente; Electrolito de alta concentración para garantizar una concentración constante del electrolito cuando la batería está funcionando.

3. Breve análisis de las patentes de baterías desechables de aluminio-aire

Problemas técnicos existentes: en la actualidad, el suministro mundial de energía es cada vez más escaso y la gente está explorando activamente nuevas fuentes de energía. Debido a su alta eficiencia, limpieza y muchas otras ventajas, las pilas de combustible se han convertido en uno de los puntos calientes del desarrollo en el campo de las nuevas energías en el mundo actual. Como tipo de celda de combustible, la batería de aluminio-aire tiene las ventajas de una alta densidad de energía, abundantes fuentes de materiales de ánodo de aluminio, ausencia de contaminación, alta confiabilidad y buena seguridad. Por lo tanto, se destaca entre muchas celdas de combustible y sus perspectivas de aplicación. son favorecidos por países de todo el mundo. Estados Unidos, Canadá, la antigua Yugoslavia, India, el Reino Unido y otros países están investigando activamente. Gracias al exitoso desarrollo de electrodos de aire con buen rendimiento, la investigación sobre baterías de aluminio-aire ha logrado grandes avances. La investigación sobre baterías de aluminio-aire de potencia grande, mediana y pequeña en el extranjero ha logrado grandes avances.

Características técnicas: Batería desechable de aluminio-aire, que se caracteriza porque incluye al menos una única batería compuesta por un electrodo de aluminio, un electrodo de aire, un agente higroscópico, un electrolito y una carcasa de batería. y el agente higroscópico está hecho de material higroscópico. Consiste en una membrana de intercambio iónico, la superficie del material higroscópico y el electrolito está cubierto por la membrana de intercambio iónico, un lado del agente higroscópico está unido a la superficie del electrodo de aluminio; y el otro lado está en contacto con el electrodo de aire, y la distancia entre el electrodo de aluminio y el electrodo de aire pasa a través de los controles fijos de la carcasa de la batería.

Efecto técnico: la batería puede absorber la humedad del aire y generar electrolito por sí misma sin agregar electrolito, lo que reduce la calidad de la batería y hace que la batería tenga una densidad de energía ultraalta.

4. Análisis de patente del sistema de circulación de electrolitos de batería de aluminio-aire basado en hidrociclón.

En la tecnología existente, las pilas de combustible de aluminio-aire utilizan oxígeno del aire como material activo positivo. Utilizando aluminio o aleación de aluminio de alta densidad de energía y alta pureza como electrodo negativo de la batería, y utilizando KOH y NaOH como electrolitos, una gran cantidad de energía química contenida en el aluminio metálico se convierte en energía eléctrica.

En comparación con otras fuentes de energía química, las baterías de aluminio-aire tienen las siguientes ventajas únicas: en primer lugar, la energía específica es alta, que en teoría puede llegar a 8718 Wh/kg, y actualmente puede alcanzar 300 ~ 400 Wh/kg, lo que es mucho más alto que otras baterías. En segundo lugar, el voltaje de descarga de las baterías de aluminio-aire es muy estable y la potencia de salida instantánea es alta.

Una de las cuestiones clave que afectan al uso de baterías de aluminio-aire es el tratamiento de los productos de reacción de electrolitos. Al mismo tiempo, el electrodo de aluminio sufrirá una reacción de autocorrosión en una solución alcalina durante el proceso de descarga, y el producto de la reacción de flujo y la reacción de corrosión es aluminato. El aluminato generará partículas de hidróxido de aluminio y óxido de aluminio bajo ciertas condiciones, que son difíciles de filtrar directamente en el electrolito. Un contenido excesivo de productos de corrosión del aluminio en el electrolito puede provocar la pasivación del ánodo de aluminio y el envenenamiento del electrodo de aire, lo que resulta en una caída en el voltaje de la batería de aluminio-aire. Además, cuanto más Al (OH) 3 se acumula en el electrolito, el electrolito se volverá viscoso, lo que no favorece la difusión de los productos de reacción y reduce la capacidad específica de la batería de aluminio-aire.

En la actualidad, existen pocos informes nacionales sobre el tratamiento y separación de productos de reacción en el electrolito de baterías de aluminio-aire. Los diseños existentes también tienen un alto consumo de energía, alto costo, gran volumen e incapacidad. de hidróxido de aluminio y partículas de alúmina para el Reciclaje y otros temas.

Características técnicas: Sistema de circulación de electrolitos con batería de aluminio-aire basado en la acción del hidrociclón, que se caracteriza por estar compuesto por un pack de baterías de aluminio-aire, un barril de almacenamiento de electrolito, una bomba de diafragma y un dispositivo de recogida de precipitaciones. La parte superior del barril de almacenamiento de líquido está equipada con una salida de líquido y la parte inferior está equipada con una válvula de drenaje. La salida de líquido está conectada a la entrada de la bomba de diafragma a través de una tubería que consta de un ciclón y un dispositivo de recolección de sedimentos. una caja de recolección de sedimentos. La entrada de líquido del ciclón es acelerada por el líquido. La tubería está conectada a la salida de la bomba de diafragma. La salida de líquido en la parte superior del ciclón está conectada a la entrada de líquido del paquete de baterías de aire de aluminio. a través de la tubería. La salida de líquido del paquete de batería de aire de aluminio está conectada al barril de almacenamiento de electrolito a través de la tubería. La salida de líquido está conectada a la caja de recolección de sedimentos a través de la tubería de flujo inferior del ciclón. parte de la caja de recolección de sedimentos está equipada con una salida de líquido y el fondo está equipado con una válvula de drenaje. La salida de líquido está conectada a la tubería entre el barril de almacenamiento de electrolito y la bomba de diafragma a través de un tubo ramal, y el tubo ramal está provisto de una válvula unidireccional y una válvula de tubería.

Efectos técnicos: El sistema tiene una estructura de diseño simple, bajo consumo de energía, fácil mantenimiento y reduce en gran medida el consumo de electrolitos de las baterías de aluminio-aire.

5. Análisis de patentes de pilas de baterías de aluminio-aire

Tecnología existente: en la actualidad, el suministro de energía mundial es cada vez más escaso y la gente está explorando activamente nuevas fuentes de energía. Debido a su alta eficiencia, limpieza y muchas otras ventajas, las pilas de combustible se han convertido en uno de los puntos calientes del desarrollo en el campo de las nuevas energías en el mundo actual. Como tipo de pila de combustible, las baterías de aluminio-aire tienen las ventajas de una alta densidad de energía, abundantes fuentes de materiales de ánodo de aluminio, ausencia de contaminación, alta confiabilidad y buena seguridad. Por lo tanto, se destacan entre muchas pilas de combustible y sus perspectivas de aplicación. son favorecidos por países de todo el mundo. Estados Unidos, Canadá, la antigua Yugoslavia, India, el Reino Unido y otros países están investigando activamente. Gracias al exitoso desarrollo de electrodos de aire con buen rendimiento, la investigación sobre baterías de aluminio-aire ha logrado grandes avances. La investigación sobre baterías de aluminio-aire de gran, mediana y pequeña potencia en el extranjero ha logrado grandes avances.

Características técnicas: Pila de baterías de aluminio-aire, caracterizada porque la pila consta de un panel frontal, una rejilla gruesa, una rejilla, un electrodo de aire, una rejilla reforzada, un exoesqueleto de batería y un grueso exoesqueleto de batería, electrodo de aluminio, soporte de electrodo de aluminio, cubierta posterior y canal de flujo de aire, el exoesqueleto de batería y el exoesqueleto de batería grueso están dispuestos entre el panel frontal y la cubierta posterior, el número del exoesqueleto de batería es al menos uno, y el grueso batería El número de exoesqueletos es uno. Entre el panel frontal y el marco de la batería, y entre la cubierta posterior y el marco grueso de la batería, hay rejillas gruesas, electrodos de aire y rejillas reforzadas en secuencia entre el exoesqueleto de la batería y el exoesqueleto de la batería gruesa, hay rejillas reforzadas, electrodos de aire; , Rejilla, rejilla, electrodo de aire y rejilla reforzada; el electrodo de aluminio se inserta en el portaelectrodos de aluminio, y el portaelectrodos de aluminio se inserta en la parte superior del exoesqueleto de la batería y el exoesqueleto de la batería gruesa mira hacia el; panel frontal y cubierta posterior, y el saliente está en contacto con el panel frontal. Se forma un canal de flujo de aire entre el exoesqueleto de la batería y la cubierta posterior; los dos salientes de rejilla entre el exoesqueleto de la batería y el exoesqueleto de la batería grueso están dispuestos de manera opuesta para formar un flujo de aire; el canal exterior de la batería y los salientes de rejilla reforzados en ambos lados del marco exterior grueso de la batería están colocados uno frente al otro en ambos lados del electrodo de aluminio para formar un canal de aire y una cavidad para el flujo de electrolito y; el exoesqueleto de batería gruesa incluye una entrada de líquido, un canal de entrada de líquido, una cámara de reacción de la batería, un canal de salida de líquido y una salida de líquido en el panel frontal. La entrada está conectada a la entrada del exoesqueleto de la batería y al exoesqueleto de la batería gruesa, y la salida; del panel frontal está conectado a la salida del exoesqueleto de la batería y al exoesqueleto de la batería gruesa.

El efecto técnico es que se pueden conectar varias celdas individuales en serie, lo que simplifica enormemente la estructura de la batería y aumenta el voltaje y la potencia de la batería.