开放式镁合金燃料电池.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910007104.4

申请日:

2009.02.01

公开号:

CN101794890A

公开日:

2010.08.04

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01M 6/32申请公布日:20100804|||公开

IPC分类号:

H01M6/32

主分类号:

H01M6/32

申请人:

张志平; 张凯尧

发明人:

张志平; 张凯尧

地址:

276000 山东省临沂市兰山区中丘路4号7号楼2单元503B室

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种开放式镁合金燃料电池,包括金属阳极(4)、金属阴极(5)及带催化剂的透水粘合层(6)压合在一起做成的单元发电体(1)、(2)、(3)等元件串接组成。这种燃料电池直接把电池电极板串联后暴露在空气中,在被水淋湿或浸泡后产生一定的电力,提供给低电压、小电流条件下工作的用电负载使用,可以做为雨天安全提示、水中娱乐、海上救援、儿童玩具、管道漏水告警等各种场合条件下的小功率应用电源。

权利要求书

1: 一种开放式镁合金燃料电池,包括金属阳极(4)、金属阴极(5)及带催化剂的透水粘合层(6)压合在一起做成的单元发电体(1)、(2)、(3)等元件串接组成,其特征在于:所述的金属阳极(4)为镁合金阳极,阴极(5)为空气阴极,带催化剂透水粘合层(6)为含锰催化剂的粘合层,所述的金属阳极(4)与金属阴极(5)通过带催化剂的透水粘合层(6)压合在一起,成为单元发电体。将单元发电体(1)、(2)、(3)依次叠加在一起并用绝缘固定螺丝杆(10)和固定螺母(11)固定旋紧,构成开放式镁合金燃料电池。
2: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于:所述的金属阳极(4)为镁合金板状体,含镁量大于60%,使用的材料厚度根据预期的使用期限设定,一般在0.2-1.0mm厚度之间选择。
3: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于:所述的金属阴极(5)为密织铜网或镀镍铁网,采用直径0.10mm线材编织而成,线与线之间编织时留出0.1-0.3mm空气隙,以利于金属阴极吸收空气中的氧分子发电。
4: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于:所述的带催化剂的透水粘合层(6)由纱网上涂覆锰粉、活性炭、PUA粘合剂的混合物加温压制而成,所述各组分的重量百分比含量为:活性炭30-50,二氧化锰30-50,PUA粘合剂20-30。
5: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于:所述的单元发电体制作还可以采取将金属阳极(4)、金属阴极(5)、带催化剂的透水粘合层(6)分别制作冲压成型后组装在一起的方法实施。
6: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于所述的绝缘固定螺杆可以使用硬质塑料、增强尼龙、胶木、树脂材料、层压纤维等多种绝缘材料制作。
7: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于:所述的单元发电体固定方法可以使用绝缘固定螺杆(10)和固定螺母(11)配合旋紧紧固的方法进行固定。
8: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于:所述的单元发电体固定方法可以使用防倒退绝缘固定螺杆(13)、止退固定垫片(14)配合的方法将单元发电体压紧后推入止退固定垫片(14)卡住的方法固定。
9: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于:所述的单元发电体固定方法可以使用热熔型绝缘固定杆(15)将单元发电体压紧后在热熔型绝缘固定杆(15)端部加热融化封住的方法进行固定。
10: 根据权利要求1所述的开放式镁合金燃料电池,其特征在于:所述的单元发电体可以根据需要冲制成圆形、方形、椭圆形、长方形等各种不同的形状。

说明书


开放式镁合金燃料电池

    【技术领域】

    本发明涉及燃料电池,特别涉及的是一种燃料电池的极板平时不浸泡在电解液里而是完全暴露在空气中,遇水后发电使用的开放式镁合金燃料电池。

    背景技术

    现有的铝、镁空气燃料电池,由其使用的性质决定要能够给负载提供最大的限度的工作电流和具有多次重复使用的放电特性,所以都采取了把燃料电池的极板放在密闭的容器中加入中性盐水做电解质产生电力的方法,如果电解液泄漏或干涸都会造成电池无法正常输出电流带动负载工作。

    中国专利03220233.4电动车专用高能铝空气电池、中国专利200710073300.2改性铝、镁合金燃料电池、中国专利01278570.9不用充电的铝空气电池等有关燃料电池的相关专利文献中都无一例外的是将燃料电池的极板放在盛有中性盐水电解液的容器中建立正常的化学反应发电条件。在已知的文献中,把燃料电池的极板完全暴露在空气中,淋水后发电提供小功率电力的燃料电池的相关报导与制作技术未曾检索到,市场上更没有类似技术制造的产品出售。由于仅仅局限于把燃料电池放置在容器中密闭起来才能使用,使得燃料电池的实际应用范围与场合都受到了一定的限制。

    【发明内容】

    本发明旨在拓展燃料电池的应用领域与使用范围,提供一种直接把燃料电池电极板串联后暴露在空气中,淋水后发电的开放式结构的镁合金燃料电池,这种燃料电池可以在被淡水、海水淋湿或者浸泡后产生一定的电力,提供给低电压、小电流条件下工作的用电负载使用,比如驱动LED管发光、压电蜂鸣器发音等,做为下雨天能见度不良时的闪光安全提示、水中娱乐、海上救援、儿童玩具、小范围照明、管道漏水告警等多种场合条件下的小功率应用电源。

    为实现上述目的,本发明提供了一种开放式镁合金燃料电池,该燃料电池包括金属阳极、阴极及带催化剂的透水粘合层,其特征在于:所述金属阳极为镁合金阳极,阴极为空气阴极,带催化剂透水粘合层为含锰催化剂的粘合层,所述的金属阳极与阴极通过带催化剂的透水粘合层压合在一起,成为单元发电体。根据实际需要将数个单元发电体依次叠加在一起并用绝缘螺丝杆固定就构成了具有实用价值的开放式镁合金燃料电池,遇水后可以为不同的小功率负载提供工作电流。

    所述的金属阳极为镁合金板状体,含镁量大于60%,使用的材料厚度根据预期的使用期限设定,一般在0.2-1.0mm厚度之间选择。

    所述的金属阴极为密织铜网或镀镍铁网,采用直径0.10mm线材编织而成,线与线之间编织时留出0.1-0.3mm空气隙,以利于金属阴极吸收空气中的氧分子发电。

    所述的带催化剂的透水粘合层由纱网上涂覆锰粉、活性炭、PUA粘合剂的混合物加温压制而成,所述各组分的重量百分比含量为:

    活性炭30-50

    二氧化锰30-50

    PUA粘合剂20-30

    本发明的贡献在于:它有效克服了现有燃料电池极板必须密封在容器内加入电解液使用的局限,拓展了燃料电池的使用范围与空间,适合于各种需要遇水后发电使用的场合。对水质的要求不高,雨水、自来水、河水、海水、酒水等各种水源浇淋在电池上后都能够产生不同程度的电力,提供给小功率用电的负载使用。该项技术产品可以广泛的应用在:下雨天发光安全提示、水中娱乐、海上救援、儿童玩具、小范围近距离照明、花卉发光、管道漏水告警等各种场合满足不同的需求,同时具有制作工艺简单、造价低廉、易于推广应用,对环境基本无污染的特点。

    下面结合附图可以对本发明的实施例加以详细的说明

    【附图说明】

    附图1是本发明的结构示意图。

    附图2是本发明的单元发电体分别制作后组合示意图。

    附图3是本发明固定单元发电体的带防倒退功能地固定螺杆使用示意图。

    附图4是本发明固定单元发电体的热熔型绝缘固定螺杆使用示意图。

    参照附图1,1、2、3单元发电体,4金属阳极,5金属阴极,6带催化剂的透水粘合层,7导电垫圈,8负极焊片,9正极焊片,10绝缘固定螺杆,11固定螺母,12负载,13防倒退绝缘固定螺杆,14止退固定垫片、15热熔型绝缘固定螺杆。

    【具体实施方式】

    先制作单元发电体1、2、3,方法如下:在工作台平面铺上金属阴极铜网5,接着再铺一层细纱网,将活性炭、二氧化锰、PUA粘合剂按一定比例搅拌均匀后涂覆在纱网上面,稍微晒干水分后覆上金属阳极4,在板上面用压力机均匀施加一定的压力,在压力下加热金属阳极4至90℃保持4小时,使金属阳极4、金属阴极5和带催化剂的透水粘合层6牢固的粘合在一起制成单元发电板。冷却后按实际需要把单元发电板冲制成圆形、方形、椭圆形或长方形等形状的小单元发电体,然后把单元发电体按附图1中所示的1、2、3顺序用绝缘固定螺杆10穿上,穿接时,先穿进负极焊片8,然后再依次穿进单元发电体1、2、3,每个单元发电体中间穿入导电垫圈7进行空间隔离形成空气隙和实现电气连接,穿完单元发电体后最后穿入正极焊片9,然后用固定螺母11紧固,做成本开放式镁合金空气燃料电池。

    每个单元发电体发电时发出的空载电压1.3-1.6v,每平方厘米发电体面积输出电流≈3-5ma,如工作负载R12所需的工作电流为3v10ma,则单元发电体制作面积3-4cm2,三片单元发电体串接后空载电压≈4v,接入负载后降为3v左右基本符合工作要求。其他工作负载设定条件依此类推。

    参照图2,本发明所述的单元发电体制作还可以采取将金属阳极4、金属阴极5、带催化剂的透水粘合层6分别制作冲压成型后组装在一起的方法实施。

    开放式镁合金燃料电池应用时由于受到工作条件和电池尺寸的影响限制,发电量略低于在密闭容器内使用标准电解质的同等发电极板面积的燃料电池的发电量,所以开放式镁合金燃料电池在大多数情况下适应于带动低电压小电流的小功率用电负载。

    参照图1、2、3、4,所述的绝缘固定螺杆可以使用硬质塑料、增强尼龙、胶木、树脂材料、层压纤维等多种绝缘材料制作;所述的单元发电体固定方法可以采取图1、2中螺杆螺母配合旋紧紧固;图3中使用防倒退绝缘固定螺杆13、止退固定垫片14配合的方法将单元发电体压紧后推入止退固定垫片14卡住的方法固定;图4中使用热熔型绝缘固定杆15将单元发电体压紧后在热熔型绝缘固定杆15端部加热融化封住的方法进行固定。

    本发明的工作原理说明如下:当开放式镁合金燃料电池受到水淋或浸泡后带催化剂的透水粘合层6内大量吸水形成电解液将金属阳极4与阴极5接通,金属阳极4遇水后提供出镁原子,镁原子进入电解液后变成阳离子同时释放出相应数量的电子,金属阴极5吸附出空气中的氧分子并将其转化成氧离子。一个氧分子转换成二个氧离子,氧离子吸收电子后与水分子结合生成氢氧离子,氢氧离子与金属阳离子结合生成氢氧化镁。当燃料电池接通负载时,其产生的电能由金属阳极4形成输出电流通过负载12作功后返回金属空气电极5,完成了从化学能到电能的转换利用过程。

    应用举例

    1、花篮发光:在开放式镁合金燃料电池外接LED闪烁发光二极管后布置在花篮里,当给花篮里的鲜花洒水后燃料电池淋水发电,带动LED闪闪发光,起到使人们赏心悦目的视觉效果。

    2、儿童玩具发光:把发光管嵌入儿童动物玩具的眼里(例如青蛙等),开放式镁合金燃料电池安在动物肚内,当把玩具放到水里时,燃料电池浸水发电,带动小动物的眼睛闪闪发光,增加乐趣。

    3、雨天安全指示:把内部装有开放式镁合金燃料电池和LED闪光管的小型警示牌用不干胶贴在雨衣或车辆挡泥瓦、保险杠上面,下雨时燃料电池遇水发电,驱动发光管闪烁,提示行人和机动车辆规避,保持安全距离,在能见度低的条件下或夜晚时指示作用直观显著。

    4、漏水告警:把开放式镁合金燃料电池与报警装置组合后安装在管道接缝处下端,管道接头漏水后滴到燃料电池上发出电流驱动告警器发出闪光或报警声音,提醒维护人员及时检查维护修理。

    本发明具有制作工艺简单,造价低廉,易于推广应用,对环境基本无污染的特点,开放式镁合金燃料电池技术的推广与应用将会给人们日常生活中的许多方面带来一定的便利与乐趣。

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一种开放式镁合金燃料电池,包括金属阳极(4)、金属阴极(5)及带催化剂的透水粘合层(6)压合在一起做成的单元发电体(1)、(2)、(3)等元件串接组成。这种燃料电池直接把电池电极板串联后暴露在空气中,在被水淋湿或浸泡后产生一定的电力,提供给低电压、小电流条件下工作的用电负载使用,可以做为雨天安全提示、水中娱乐、海上救援、儿童玩具、管道漏水告警等各种场合条件下的小功率应用电源。 。

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