铝空气电池电解液循环及热管理系统研究

铝空气电池作为金属空气电池的一种,除具有着比能量高、安全性好、绿色环保等优点外,还可以通过更换铝板进行“机械式充电”,同时铝的来源广泛、价格低廉,因此铝空气电池吸引了人们的大量关注,有着巨大的应用前景。然而铝空气电池存在着放电产物Al(OH)3在电池内部堆积和放电产生的热量无法及时排出的问题。放电产物的大量堆积会增加电池的内阻并降低电解液电导率,导致电池放电性能下降,同时也会对空气电极的寿命造成影响。而且铝空气电池在放电过程中会有严重的发热问题,热量如不及时排出,会造成电解液温度的快速升高,导致铝电极自腐蚀加速,同时带来一定的安全隐患。针对铝空气电池的放电产物处理问题,设计了一种基于反冲洗过滤的电解液循环过滤系统,该系统对铝空气电池的放电产物有着较强的分离能力。在16h的实际运行中,放电产物的去除率达到了85.3%,同时该系统还具有结构简单,易于维护的优点。聚丙烯酰胺作为絮凝剂加入电解液中可以使放电产物加速沉降,同时不会对铝空气电池正负极的放电性能造成影响,配合所设计的电解液循环过滤系统可以在电解液循环过程中及时分离放电产物,可以在很大程度上解决放电产物堆积的问题。对于铝空气电池发热量较大的问题,设计了一种基于热管换热的散热系统,并且建立了相关散热系统的仿真模型。通过电解液散热实验和模拟仿真分析对所设计的散热系统进行了散热效果测试,结果表明,所设计的散热系统的散热效果良好,可以对电解液温度的升高进行有效控制。研究了风扇风速对散热效果的影响,仿真结果表明风速的增加有助于散热效率的提高,但风速增大到一定程度时,散热效率的提升幅度逐渐降低。