專利名稱：一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及運用在閥控式鉛酸蓄電池上的閥。
背景技術(shù)：
本實用新型所應(yīng)用的鉛酸蓄電池用途一般有后備型、儲能型、高溫型、動力型、啟動型等。其中后備型、儲能型和高溫型電池為浮充使用條件，電池浮充時容易出現(xiàn)電流過大、內(nèi)部溫度過高等缺陷。這些缺陷直接導(dǎo)致電池?zé)崾Э囟鴫勖K止。動力型、啟動型電池為循環(huán)使用條件，電池使用過程中有較多的水被電解產(chǎn)生氫氣氧氣而排出電池，電池經(jīng)常由于失水過多而出現(xiàn)壽命終止。使用環(huán)境中氫氣濃度達(dá)到一定值后容易爆炸引起事故；為增加電池壽命必須要補加水。如果免維護(hù)型的鉛酸蓄電池需要經(jīng)常補加水，那就失去了免維護(hù)蓄電池設(shè)計初衷了。使用催化劑增加電池壽命，提高電池性能的原理是:電池正極產(chǎn)生的一部分氧在抵達(dá)負(fù)極之前與充填電池內(nèi)氣體空間的多余的氫直接被催化劑化合，其結(jié)果降低了電池內(nèi)部的氧循環(huán)效率，從而使得電池正極極化降低和負(fù)極極化的增加，減少正版柵的腐蝕，內(nèi)部循環(huán)時損失的氧不會從電池中損失，這些氧會通過催化劑直接再化合成水，并保留在電池內(nèi)部，催化氧化合技術(shù)使得電池避免失水及使浮充電流降低。然而，如何在鉛酸蓄電池內(nèi)合適地設(shè)置催化劑一直是難以解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，以為催化劑在鉛酸蓄電池中的設(shè)置提供一種良好和方便的方式。為此，本實用新型采用以下技術(shù)方案:它包括閥體，所述閥體的上部分中空，在所述上部分中安裝鉛酸蓄電池的氣壓安全裝置，所述閥體的下部分設(shè)置催化劑的安裝座，在安裝座和氣壓安全裝置之間設(shè)置與氣壓安全裝置連通的透氣孔；所述安裝座中設(shè)有催化劑的安裝孔，在安裝孔內(nèi)設(shè)置催化劑，催化劑的外側(cè)設(shè)置過濾層；所述催化劑為催化氫氣氧氣反應(yīng)生產(chǎn)水的催化劑。在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案:所述氣壓安全裝置包含有上防爆片和下防爆片，閥體中在上防爆片和下防爆片之間具有通氣道。所述防爆片的孔徑最小為20 μ m,最大孔徑為50 μ m,孔率為50%_80%。所述閥體上部分的上端具有上防爆片的安裝通道，所述閥體在上防爆片的安裝通道的底端設(shè)有向上開口的安裝槽，所述氣壓安裝裝置設(shè)有上防爆片支撐架，上防爆片支撐架安裝在安裝槽上，上防爆片放在上防爆片支撐架上，上防爆片上蓋有內(nèi)部排氣蓋，內(nèi)部排氣蓋上還有上排氣蓋，所述安全催化閥的頂部設(shè)有修飾蓋，所述修飾蓋與閥體連接。所述閥體的上部分和下部分螺紋連接，所述通氣孔處在下部分上，所述安裝孔孔口向下。[0013]所述閥體的上部分的下端具有下防爆片的安裝通道并具有下防爆片的定位臺階，所述定位臺階面向下。所述下部分的材質(zhì)為聚苯醚PPE或聚苯硫醚PPS，所述安裝孔口處的安裝孔壁向內(nèi)彎曲將所述過濾層固定在安裝孔口內(nèi)。所述防爆片的材質(zhì)為聚四氟乙烯PTFE、聚丙烯PP或聚乙烯PE。閥體內(nèi)的不同部件之間的接觸面具有硅油層、硅脂層或凡士林層。催化劑載體為活性炭、三氧化二鋁、泡沫碳、石墨氈或多孔陶瓷，比表面積為700m2/g1100m2/g，粒徑為0.2mm-2mm ;催化劑為金屬鈀，含量為載體重量的0.1%_10%之間，催化劑含量采用梯度分布，越靠安裝孔的內(nèi)部，含量越大；過濾層分為內(nèi)外兩部分，內(nèi)部過濾層為含有金屬堿性物質(zhì)的活性炭，外層過濾層為耐高溫型的多孔材料，孔徑控制在I μ m--50 μ m。由于采用本實用新型的技術(shù)方案，本實用新型采用了極其合理的方式和結(jié)構(gòu)在鉛酸蓄電池中設(shè)置催化劑，將閥的結(jié)構(gòu)特點和氣壓安全裝置的結(jié)構(gòu)與催化劑的設(shè)置結(jié)構(gòu)有機地融合在一起，其組裝和安裝方便，不影響蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且催化劑的使用壽命長、使用效率高，使鉛酸蓄電池內(nèi)部循環(huán)時損失的氧不會從蓄電池中損失，這些氧能充分且容易地接觸到催化劑，與氫氣化合成水，并保留在電池內(nèi)部，使得電池失水與浮充電流相應(yīng)降低。
圖1為本實用新型所提供的實施例的剖視圖。圖2為應(yīng)用本實用 新型的鉛酸蓄電池與不具備催化劑的鉛酸蓄電池的浮充電流對比圖。其中的上部線條顯示不具備催化劑的鉛酸蓄電池的浮充電流，下部線條顯示應(yīng)用本實用新型的鉛酸蓄電池的浮充電流。圖3為應(yīng)用本實用新型的鉛酸蓄電池與不具備催化劑的鉛酸蓄電池的失水對比圖。其中的上部線條顯示不具備催化劑的鉛酸蓄電池的失水，下部線條顯示應(yīng)用本實用新型的鉛酸蓄電池的失水。
具體實施方式
參照附圖1。本實用新型包括閥體1，所述閥體的上部分11中空，在所述上部分中安裝鉛酸蓄電池的氣壓安全裝置，以當(dāng)蓄電池內(nèi)的壓力超過安全值時及時蓄電池內(nèi)的氣體能及時排放。所述閥體I的下部分12設(shè)置催化劑的安裝座2，在安裝座2和氣壓安全裝置之間設(shè)置與氣壓安全裝置連通的通氣孔13 ;所述安裝座2中設(shè)有催化劑的安裝孔20，催化氫氣氧氣反應(yīng)生產(chǎn)水的催化劑安裝在安裝孔20中，催化劑的外側(cè)設(shè)置過濾層；閥體安裝在蓄電池蓋上。當(dāng)蓄電池內(nèi)部氣體氣壓小于安全值時，蓄電池內(nèi)部氣體可以通過催化劑反應(yīng)生成水返回電池電解液中，當(dāng)蓄電池內(nèi)部氣壓超過安全值時，氣壓安全裝置會自動開啟，蓄電池內(nèi)部氣體可通過透氣孔13經(jīng)氣壓安全裝置排出蓄電池。在蓄電池處于正常壓力下或者在壓力上升過程中，催化劑處于氣壓安全裝置的下方，能夠“得天獨厚”地最大效率和幾率地與氧氣和氫氣接觸而充分起到催化反應(yīng)作用，使得蓄電池內(nèi)部的氧氣和氫氣能充分反應(yīng)，減少向外的泄流量，使得電池失水與浮充電流最大可能地降低。所述氣壓安全裝置包含有上防爆片31和下防爆片32，閥體I中在上防爆片31和下防爆片32之間具有通氣道14。所述防爆片的孔徑最小為20 μ m,最大孔徑為50 μ m,孔率為50%_80% ;材質(zhì)為聚四氟乙烯PTFE、聚丙烯PP或聚乙烯PE等。氣壓安全裝置通氣流量控制在300-600ml/min。本實用新型的這種防爆片設(shè)計，除了可以有效防止內(nèi)部液態(tài)硫酸以及酸霧通過氣壓安全裝置排出蓄電池外，還可以阻止氫氣在外部產(chǎn)生明火以及明火通過防爆片蔓延到蓄電池內(nèi)部。氣壓安全裝置具有適合的通氣流量可以快速地降低內(nèi)部壓力而又不會降低防爆性能。氣壓安全裝置的開閥閉閥壓力(安全值)可控制在20KPa-30KPa ;氣壓安全裝置內(nèi)的不同部件之間的接觸面以及所述部件與閥體的接觸面具有硅油層、硅脂層或凡士林層，能賦予氣壓安全裝置優(yōu)異的密封性能，防止外部氣體進(jìn)入蓄電池內(nèi)部。本實用新型的所述閥體上部分的上端具有上防爆片31的安裝通道15，所述閥體在上防爆片31的安裝通道15的底端設(shè)有向上開口的安裝槽16，所述氣壓安裝裝置設(shè)有上防爆片支撐架33，上防爆片支撐架33安裝在安裝槽16上，上防爆片31放在上防爆片支撐架33上，上防爆片上蓋有內(nèi)部排氣蓋34，內(nèi)部排氣蓋34上還有上排氣蓋35，本實用新型安全催化閥的頂部設(shè)有修飾蓋36，所述修飾蓋36與閥體連接。所述內(nèi)部排氣蓋34的作用是將防爆片31固定在閥體11中，所述上排氣蓋35的作用是將內(nèi)部氣體導(dǎo)出閥體并且防止修飾蓋及外部灰塵堵塞氣體通道。在本實施例中，所述閥體的上部分11和下部分12螺紋連接，以方便下防爆片的安裝，并使其與上防爆片能夠處于最佳的位置配合，所述通氣孔13處在下部分上，所述安裝孔20孔口向下。所述閥體的上部分11的下端具有下防爆片32的安裝通道17并具有下防爆片的定位臺階18,所述定位臺階18面向下。所述下部分的材質(zhì)為聚苯醚PPE或聚苯硫醚PPS等耐高溫型阻燃材料，有效防止催化過程中產(chǎn)生熱量熔化閥體，同時又可在制造時受熱使所述安裝孔口處的安裝孔壁向內(nèi)彎曲將所述過濾層固定在安裝孔口內(nèi)，以方便裝配，同時確保過濾層和安裝孔壁的密封。催化劑載體為活性炭、三氧化二鋁、泡沫碳、石墨氈和多孔陶瓷等材料，比表面積為700m2/
g---1100m2/g 粒徑為0.2mm-2mm,這些載體具有較好的比表面積和良好的透氣性能。催化
劑為金屬鈀，含量為載體重量的0.1%_10%之間，催化劑含量采用梯度分布，越靠安裝孔的內(nèi)部，含量越大，使氫氣氧氣均勻地在所有載體上復(fù)合，有效防止局部反應(yīng)速度過快產(chǎn)生大量過熱量燒毀閥體。如圖所示，本實施例中，催化劑載體自孔的外側(cè)至內(nèi)側(cè)被分成三層41、42、43，層41、42、43中的催化劑含量依次遞增。本實用新型中，過濾層被分為內(nèi)外兩部分51、52，內(nèi)部過濾層52為含有金屬堿性物質(zhì)的活性炭，如含有銅、鐵、鎳、鉀等，可以有效吸附或中和硫化氫，防止催化劑中毒、延長催化劑使用壽命等。外部過濾層為耐高溫型的多孔材料，如泡沫碳、聚四氟乙烯PTFE、石墨等疏水材料，孔徑控制在I μ m--50 μ m,有效防止酸霧進(jìn)入催化劑內(nèi)部、防止內(nèi)部外部液體阻塞氣體交換、防止氫氣氧氣產(chǎn)生明火以及控制氣體交換速度。參照圖2、3， 將本實用新型應(yīng)用在鉛酸蓄電池上后，從鉛酸蓄電池高溫試驗數(shù)據(jù)中可以看到，鉛酸蓄電池浮充電流下降30%-50%，鉛酸蓄電池失水量減少50%-70%，本實用新型對防止鉛酸蓄電池?zé)崾Э?、失水等具有明顯的效果。
權(quán)利要求1.一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于它包括閥體，所述閥體的上部分中空，在所述上部分中安裝鉛酸蓄電池的氣壓安全裝置，所述閥體的下部分設(shè)置催化劑的安裝座，在安裝座和氣壓安全裝置之間設(shè)置與氣壓安全裝置連通的透氣孔；所述安裝座中設(shè)有催化劑的安裝孔，在安裝孔內(nèi)設(shè)置催化劑，催化劑的外側(cè)設(shè)置過濾層；所述催化劑為催化氫氣氧氣反應(yīng)生產(chǎn)水的催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于所述氣壓安全裝置包含有上防爆片和下防爆片，閥體中在上防爆片和下防爆片之間具有通氣道。
3.如權(quán)利要求2所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于所述防爆片的孔徑最小為20 μ m,最大孔徑為50 μ m,孔率為50%_80%。
4.如權(quán)利要求2所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于所述閥體上部分的上端具有上防爆片的安裝通道，所述閥體在上防爆片的安裝通道的底端設(shè)有向上開口的安裝槽，所述氣壓安 裝裝置設(shè)有上防爆片支撐架，上防爆片支撐架安裝在安裝槽上，上防爆片放在上防爆片支撐架上，上防爆片上蓋有內(nèi)部排氣蓋，內(nèi)部排氣蓋上還有上排氣蓋，所述安全催化閥的頂部設(shè)有修飾蓋，所述修飾蓋與閥體連接。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于所述閥體的上部分和下部分螺紋連接，所述通氣孔 處在下部分上，所述安裝孔孔口向下。
6.如權(quán)利要求5所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于所述閥體的上部分的下端具有下防爆片的安裝通道并具有下防爆片的定位臺階，所述定位臺階面向下。
7.如權(quán)利要求5所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于所述下部分的材質(zhì)為聚苯醚PPE或聚苯硫醚PPS，所述安裝孔口處的安裝孔壁向內(nèi)彎曲將所述過濾層固定在安裝孔口內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于所述防爆片的材質(zhì)為聚四氟乙烯PTFE、聚丙烯PP或聚乙烯PE。
9.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于閥體內(nèi)的不同部件之間的接觸面具有硅油層、硅脂層或凡士林層。
10.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，其特征在于催化劑載體為活性炭、三氧化二鋁、泡沫碳、石墨氈或多孔陶瓷，比表面積為700m2/g---1100m2/g，粒徑為·0.2mm-2mm ； 過濾層分為內(nèi)外兩部分，內(nèi)部過濾層為活性炭層，外部過濾層為耐高溫型的多孔材料，孔徑控制在I U m—50 μ m。
專利摘要本實用新型提供了一種鉛酸蓄電池用的安全催化閥，它包括閥體，所述閥體的上部分中空，在所述上部分中安裝鉛酸蓄電池的氣壓安全裝置，所述閥體的下部分設(shè)置催化劑的安裝座，在安裝座和氣壓安全裝置之間設(shè)置與氣壓安全裝置連通的透氣孔；所述安裝座中設(shè)有催化劑的安裝孔，在安裝孔內(nèi)設(shè)置催化劑，催化劑的外側(cè)設(shè)置過濾層；所述催化劑為催化氫氣氧氣反應(yīng)生產(chǎn)水的催化劑。本實用新型采用了極其合理的方式和結(jié)構(gòu)在鉛酸蓄電池中設(shè)置催化劑，將閥的結(jié)構(gòu)特點和氣壓安全裝置的結(jié)構(gòu)與催化劑的設(shè)置結(jié)構(gòu)有機地融合在一起，其組裝和安裝方便，不影響蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且催化劑的使用壽命長、使用效率高，使得電池失水與浮充電流相應(yīng)降低。
文檔編號H01M2/12GK202977567SQ201220445019
公開日2013年6月5日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者劉桃松, 吳賢章, 陳建, 黨志敏, 丁平, 王德力, 項文敏, 謝云強 申請人:浙江南都電源動力股份有限公司, 杭州南都電池有限公司, 杭州南都能源科技有限公司