專利名稱：組合式海水電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用海水作為電解質溶液的電流發(fā)生裝置，尤其是涉及一種使用 多個電極組串聯(lián)組合的海水電池。
背景技術：
海水電池是指一種利用海水作為電解質溶液的電流發(fā)生裝置，屬于化學電池的一 種。目前公知的一些海水電池雖然有供電平穩(wěn)、供電時間長等優(yōu)點，但普遍存在著電流小、 功率低、結構復雜、造價昂貴等缺陷，影響到該類電池的廣泛使用。本發(fā)明在綜合各類海水電池優(yōu)缺點的基礎上，深入發(fā)掘海水電池的發(fā)電機制，揚 優(yōu)避劣，推陳出新，力求在盡可能減少裝置體積的同時，提高電能輸出功率，設計出一種高 效節(jié)能、成本低廉、操作便捷的海水電流發(fā)生器，為我國的現(xiàn)代化發(fā)展做出應盡的義務。
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的，在于克服目前公知海水電池的現(xiàn)有缺陷，設計出結構緊湊、體積精悍、 功率強大、維修方便的海水電流發(fā)生裝置，賦予海水電池以更大的應用范圍和更寬廣的使 用空間。

發(fā)明內容
海水電池屬于化學電池中的一種，利用金屬的氧化還原反應，自發(fā)地將化學能轉 變?yōu)殡娔?，所依?jù)的原理是
1，電化學反應原理在化學電池中，當將分子活動相對比較活潑的金屬與分子活動相 對比較不活潑的金屬同時跟電解質溶液接觸時，比較活潑的金屬與電解質溶液發(fā)生氧化反 應，釋放出電子，成為電池的負極；從比較活潑金屬中釋放出的電子，經過電解質溶液定向 流向比較不活潑的金屬，使比較不活潑的金屬得到電子而成為正極；當正極與負極之間的 電動勢形成電位差時，就產生了電流。2，化學電能原理化學電池形成電能的能力，取決于組成電池結構物質的電化學 反應能力。其中電能電壓的高低，與電化學的反應速度有關；電能電流的大小，與參與電 化學反應的面積大小有關。3，電化學過程原理兩極金屬與電解質溶液之間所進行電化學反應所釋放的化學 能，是電池電源的能量來源。當電解質溶液處于不飽和狀態(tài)時，兩極金屬的電化學反應繼續(xù) 進行；當電解質溶液處于飽和狀態(tài)時，兩極金屬的電化學反應停止。4，電路迭加原理電路中有多個電動勢時，逐個計算各電動勢單獨存在時的電流， 然后取其代數(shù)和。5，電路連接原理直流電池串聯(lián)使用時，電壓相加，電流不變；直流電池并聯(lián)使用時，電流相力口，電壓不變。根據(jù)這些原理，我們可以設計制造出各式各樣的海水電流發(fā)生裝置，包括本發(fā)明所述的海水電池，使之能夠在日常的生活生產和國防建設中得到廣泛應用。本發(fā)明為實現(xiàn)原理而采用的技術方案是
將分子活動相對比較活潑的鋁金屬與分子活動相對比較不活潑的銅金屬同時浸于海 水之中，使鋁金屬與具有電解質溶液特征的海水發(fā)生氧化還原反應，釋放出電子，成為電池 的負極；從鋁金屬中釋放出來的電子，通過海水定向流向銅金屬，使銅金屬獲得電子而成為 正極。當兩極之間的電動勢具有電位差時，即產生電流。具體設計方案是
⑴使用分子活動比較不活潑的銅金屬作為本發(fā)明所述海水電池的正極，使用分子活動 比較活潑、且取材容易、價格低廉的鋁金屬作為本發(fā)明所述海水電池的負極，最大程度降低 本發(fā)明產品的運行成本。⑵將作為電池負極的鋁金屬與作為電池正極的銅金屬，均制成螺旋盤繞形態(tài)的金 屬板，兩者形狀相同、大小一致，使之在一定單位體積內達到表面積的最大化。(3)將6片銅金屬板與6片鋁金屬板間隔盤繞插入定位柱中，形成正、負電極組；正、 負電極組金屬板之間的間隔距離為銅金屬板厚度的1至4倍，確保兩個電極組在互不短路 的前提下在海水中產生最大程度的電能。⑷在電極組上方，設置絕緣定位板，以固定各個部件之間的方位關系；
(5)在絕緣定位板上方，使用電極連接條和緊固螺絲，分別對同一電極組的電極板進行 并聯(lián)連接，以積聚產生較大的電流；同樣，在正、負電極組上端，各設置一接線柱，以將電極 組所產生電能導引到外電路，從而形成能夠獨立運行的電流發(fā)生器。(6)使用4個電流發(fā)生器形成矩形陣列，以串聯(lián)方式連接各個電流發(fā)生器的正、負 極接線柱，在陣列電流輸出端獲取累加的電壓，從而形成整個電流發(fā)生器模塊。(7)在陣列電流發(fā)生器上方，設置浮筏模塊，以懸掛電流發(fā)生器在海水中漂?。煌瑫r 以密封形式，保障電流發(fā)生器輸出電路不因海水受潮而短路。(8)在浮筏頂面設置檢查蓋，以方便用戶對電流發(fā)生器進行維護，或更換電極板。⑶在浮筏頂面邊緣位置設置把手，作為連結其它同類電流發(fā)生裝置的依憑所在， 以便形成大規(guī)模發(fā)電場。與目前公知的一般電池相比，本發(fā)明所形成的電流發(fā)生裝置，可以取得下列明顯 有益效果
1，造價低廉——本發(fā)明所形成產品僅為電極板、浮筏二個模塊組成，直接以海水作為 電解質，結構簡單、制造簡易、造價低廉。2，工作可靠——本發(fā)明產品浸于海水中工作，幾乎不受日光照射和潮汐漲落、波 浪起伏等外界影響，發(fā)電平穩(wěn)，工作可靠。3，功率強勁——本發(fā)明產品采用并聯(lián)形式連接電流發(fā)生器中的多片電極板，同時 又以串聯(lián)方式連接多個電流發(fā)生器，大幅度提高產品的發(fā)電功率。4，適應性強——本發(fā)明產品不但可以在含鹽濃度高的海域中使用，而且可在一切 含有氯化鈉(NaCI)、氯化鉀(KGI)等金屬鹽成分的水域中使用，不分晝夜、不計氣候，可以 用低廉運行成本向外提供連續(xù)不間斷的穩(wěn)定電源。5，使用時間長——本發(fā)明產品連續(xù)工作時間可達三個月到一年，消耗的只是作為 負極活潑材料的鋁金屬和作為電解質溶液的海水。由于海水在自然界取之不盡，故用戶只需配備足夠負極鋁金屬板，即可多次反復安裝使用。5，應用范圍廣——本發(fā)明所形成的產品，除了單機可用作一定量的動力、照明、信 號電源之外，還可以使用多個單機產品組成陣列，直接應用于海上作業(yè)、海水養(yǎng)殖、海上救 生、海上航運、海上娛樂等行業(yè)，以及適應在抗災防災、野外應急、無線定位等場合的使用。另外，本發(fā)明產品還有使用簡單、工作環(huán)境安靜，維護簡單等特點，市場空間廣闊， 具有極高的經濟附加價值和社會價值。下面，結合一實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步介紹。


圖1，是本發(fā)明一實施例的結構組成圖。 圖2，是本發(fā)明一實施例的電流發(fā)生器零件圖。圖3，是本發(fā)明一實施例的電流發(fā)生器立體圖。圖4，是本發(fā)明一實施例的電流發(fā)生器模塊立體圖。圖5，是本發(fā)明一實施例的浮筏模塊零件圖。圖6，是本發(fā)明一實施例的產品剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明作為產品一項技術方案，通過相應模塊的組合，可得到具體實施，其組織結 構如圖1所示。圖1中，本發(fā)明所述的海水電池，由電流發(fā)生器、浮筏兩個模塊組成；不同的模塊 又包含不同的零部件，其中
電流發(fā)生器模塊一一包含著電流引出線、電極連線兩種零件和電流發(fā)生器一個部 件；電流發(fā)生器部件又包含著定位柱、銅電極組、鋁電極組、絕緣定位板、電極防水墊圈、電 極連接條、連接條緊固螺絲、電極接線柱8種零件。 浮筏模塊——包含著浮筏箱體、電流發(fā)生器墊圈、頂板墊圈、浮筏頂板、檢查蓋 墊圈、頂板緊固螺絲、浮筏把手、浮筏檢查蓋、引出線防水墊圈、檢查蓋緊固螺絲10種零件。在本發(fā)明產品中，電流發(fā)生器模塊是整個海水電池的主體部分，而電流發(fā)生器模 塊中的電流發(fā)生器，是整個模塊中的核心。電流發(fā)生器中各零件之間的裝配關系，如圖2所
7J\ ο圖2中，電流發(fā)生器由定位柱(1)、銅電極組(8)、鋁電極組(2)、絕緣定位板(7)、 電極防水墊圈(3)、電極連接條(6)、連接條緊固螺絲(4)、電極接線柱(5) 8種零件組成；其 中，銅電極組(8)與鋁電極組(2)中的電極板，依次交叉間隔旋轉插入到定位柱(1)周圍；絕 緣定位板(7)通過電極防水墊圈(3)，嵌套到各電極板的頂端，并通過緊固螺絲固定到定位 柱(1)頂端；絕緣定位板(7)的頂面與電極組上端頂面齊平，電極連接條(6)以并聯(lián)方式，通 過緊固螺絲分別連接銅、鋁電極組(2)中電極板，一對電極接線柱(5)分別固定于銅、鋁電 極組的頂端，作為電極組電流的輸出端，從而構成整個電流發(fā)生器。在本實施例中，不同的電極組由六片相應不同材料的電極板環(huán)形陣列組成，其中， 銅電極組(8)由銅電極板組成，鋁電極組(2)由鋁電極板組成。在產品運行過程中，銅電極 板獲得電子而成為電流發(fā)生器正極，鋁電極板失去電子而成為電流發(fā)生器負極。
本發(fā)明實施例電極板有如下特點
銅電極板的主要材料成分為銅金屬，鋁電極板的主要材料成分為鋁金屬。 銅電極板與鋁電極板形狀相同，均呈螺旋盤繞形態(tài)，螺旋頂面半徑與螺旋底面 半徑相等，螺旋高度為螺旋半徑的2至4倍，螺旋圈數(shù)為0. 7至1. 3。 銅電極板與鋁電極板的水平截面均為矩形，矩形長度是矩形寬度的10至30倍。電流發(fā)生器中的定位柱(1)，是銅、鋁電極板在裝配時的依附所在。定位柱(1)由 有機絕緣材料組成，柱體立面設12道螺旋槽，自定位柱(1)頂面沿柱體立面盤旋而下，直到 定位柱(1)底端；螺旋槽的寬度、圈距、圈數(shù)、方向，均與電極組電極板相對應，深度為電極 板厚度的0. 8至1倍。本實施例中電流發(fā)生器模塊的組成結構，如圖3所示。
圖3中，電流發(fā)生器模塊由4個電流發(fā)生器、3條電極連線和一對電流引出線(13) 組成。其中，4個電流發(fā)生器呈矩形陣列，電極連線A (11)連接電流發(fā)生器A (9)的負極與 電流發(fā)生器B (10)的正極，電極連線B (12)連接電流發(fā)生器B (10)的負極與電流發(fā)生器 C (15)的正極，電極連線C (14)連接電流發(fā)生器C (15)的負極與電流發(fā)生器D (16)的正 極，三條電極連線形成4個電流發(fā)生器的串聯(lián)電路，最后以一對電流引出線(13)分別連接 電流發(fā)生器A (9)的正極和電流發(fā)生器D (16)的負極，從而形成電流發(fā)生器模塊的整體。浮筏模塊，是本發(fā)明實施例用于漂浮的裝置，它可使本發(fā)明產品不致于完全沉浸 水中，同時可保護產品電路免受水浸受潮而引發(fā)短路。本實施例浮筏模塊的零件組成結構如圖4所示。圖4中，浮筏模塊由浮筏箱體(17)、電流發(fā)生器墊圈(26)、浮筏頂板(19)、頂板墊 圈(18)、頂板緊固螺絲(20)、浮筏把手(25)、浮筏檢查蓋(22)、檢查蓋墊圈(21)、引出線防 水墊圈(24)、檢查蓋緊固螺絲(23) 10個部件組成，各個部件可分解成為一個或多個零件； 其中，浮筏頂板(19)墊以頂板墊圈(18)緊扣在浮盤箱體上方，由固定螺絲固定；浮筏把手 (25)安裝于浮筏頂板(19)四周邊緣；浮筏檢查蓋(22)墊以墊圈緊扣在浮筏浮筏頂板(19) 中央，由固定螺絲安裝固定；浮筏箱體(17)、浮筏頂板(19)、浮筏檢查蓋(22)三個部件與電 流發(fā)生器模塊相配合，形成六面封閉的中空密封體。浮筏箱體(17)是浮筏模塊中的主體部件，具有以下特征頂部向內翻邊，底部為 平面封底，底面為圓角正方形，設有4個大小相同、且呈正方形陣列的通孔，通孔與電流發(fā) 生器配合使用，直徑為箱體底面邊長的1/4到1/3，各個通孔之間的距離為通孔直徑的1/2 至1/3，整個通孔陣列的中心與箱體底面的中心重疊。將電流發(fā)生器模塊與浮筏模塊相結合，可形成本發(fā)明的實施例產品，如圖5所示， 具體操作方法是
第一步將電流發(fā)生器模塊中的電流發(fā)生器A (9)、電流發(fā)生器B (10)、電流發(fā)生器C (15)、電流發(fā)生器D (16)，分別套上墊圈，依次裝填到浮筏模塊浮筏箱體(17)的通孔之中， 使電流發(fā)生器電極板懸掛于浮筏箱體(17)下方，并以螺絲緊固結合。第二步根據(jù)電流發(fā)生器模塊的布線規(guī)則，接上電極連線，牽出電流引出線(13)。第三步在浮筏箱體(17)上方置上頂板墊圈(18)，罩上浮筏頂板(19)，使用頂板 緊固螺絲(20)加以結合固定。第四步將浮筏把手(25)安裝到浮筏頂板(19)四周的特定邊緣位置，使之與浮筏頂板(19)、頂板墊圈(18)、浮筏箱體(17)緊固結合。第五步將電流發(fā)生器模塊電流引出線(13)從浮筏頂板(19)通孔中牽出，使之通過檢查蓋墊圈(21)、浮筏檢查蓋(22)，再從引出線防水墊圈(24)中貫通穿出。第六步使用檢查蓋緊固螺絲(23)將浮筏頂板(19)、檢查蓋墊圈(21)、浮筏檢查 蓋(22)三者緊固結合。第七步將引出線防水墊圈(24)嵌套到浮筏檢查蓋(22)特定位置，必要時澆注以 浙青或防水蠟，使整個浮筏模塊成為六面封閉的中空密封體，以保障電流發(fā)生器電路不因 海水而受潮短路。至此，整個實施例產品就基本裝配完成了，其形態(tài)如圖6所示。本發(fā)明在實施過程中，可以根據(jù)實際情況靈活設計出各構件的具體形狀和規(guī)格， 并通過各種不同規(guī)格構件的有機組合，形成多種實施方案，從而開拓出千姿百態(tài)的產品，造 就出廣闊的市場空間。本實施例產生電流的機制是
當將實施例產品置于海水或或其他含有金屬鹽成分(含鹽濃度2% -20%)的湖水時， 海水或湖水自動成為海水電池的電解質溶液，在銅電極板與鋁電極板之間形成通路。當鋁 電極板逐漸被電解質溶液氧化溶解時，釋放出電子，形成負極；從鋁電極板釋放的電子通過 電解質溶液流向銅電極板，使銅電極板獲得電子而成為正極；當銅電極板與鋁電極板之間 的正負極電動勢形成了電位差時，就產生了電流；當將電流發(fā)生器中的6個同一金屬材料 的電極板(電極組)進行并聯(lián)接連時，可以獲得6倍累積迭加的電流；當將4個能夠獨立動 作的電流發(fā)生器進行串聯(lián)連接時，可以獲得4倍累積迭加的電壓；從而整個海水電池產生 可供實際使用的大功率電流。在本實施例產品運行過程中，作為電解質溶液的海水(湖水)不斷被沖刷更新，其 濃度永遠不會呈飽和狀態(tài)，因而本產品的電化學反應可以一直進行下去，直到鋁電極板被 腐蝕殆盡為止。由于上述原因，鋁電極板既是電極，又是燃料。它之所以是電極，是因為裝置中的 負極電流通過它源源不斷地向外流出；它之所以是燃料，是因為它在化學能轉換為電能的 過程中，一點一滴地被氧化消耗殆盡，最終銷解在浩瀚無際的汪洋之中。正因為如此，用戶只需根據(jù)實際情況，及時更換裝置中的鋁電極板，就可以幾乎無 限制在將本發(fā)明產品循環(huán)使用下去。
權利要求
一種海水電流發(fā)生裝置，由電流發(fā)生器、浮筏二個模塊組成，其特征是電流發(fā)生器模塊由四個螺旋柱體狀態(tài)的電流發(fā)生器組成，懸掛固定于浮筏模塊下方；浮筏模塊呈圓角矩形殼體結構，密封固定于電流發(fā)生器上方。
2.根據(jù)權利要求1所述的海水電流發(fā)生裝置，其特征是所述的電流發(fā)生器模塊，由四 個電流發(fā)生器、三條電極連線和一對電流引出線組成；其中，三條電極連線依次串聯(lián)連接四 個電流發(fā)生器的正、負極，形成電流發(fā)生器模塊的主體，一對電流引出線分別連接電流發(fā)生 器模塊主體的正極和負極。
3.根據(jù)權利要求2的海水電流發(fā)生裝置，其特征是所述電流發(fā)生器模塊中的電流發(fā) 生器，由定位柱、銅電極組、鋁電極組、絕緣定位板、電極防水墊圈、電極連接條、連接條緊固 螺絲、電極接線柱8種零件組成；其中，銅電極組與鋁電極組中的電極板，依次交叉間隔旋 轉插入到定位柱周圍；絕緣定位板通過電極防水墊圈，嵌套到各電極板的頂端，并通過緊固 螺絲固定到定位柱頂端；絕緣定位板的頂面與電極組上端頂面齊平，電極連接條以并聯(lián)方 式，通過緊固螺絲分別連接銅、鋁電極組中電極板，一對電極接線柱分別固定于銅、鋁電極 組的頂端，作為電極組電流的輸出端。
4.根據(jù)權利要求3的海水電流發(fā)生裝置，其特征是所述電流發(fā)生器中的銅電極組與 鋁電極組，均由6片相應金屬材料的板材組成；每一金屬板均是電極組中的電極板；電極組 中的電極板呈螺旋盤繞形態(tài)，螺旋頂面半徑與螺旋底面半徑相等，螺旋高度為螺旋半徑的2 至4倍，螺旋圈數(shù)為0. 7至1. 3 ；電極板水平截面為矩形，長度是其寬度的10至20倍。
5.根據(jù)權利要求3的海水電流發(fā)生裝置，其特征是所述電流發(fā)生器中的定位柱，由有 機絕緣材料組成，柱體立面設12道螺旋槽，自定位柱頂面沿柱體立面盤旋而下，直到定位 柱底端；螺旋槽的寬度、圈距、圈數(shù)、方向，均與電極組電極板相對應，深度為電極板厚度的 0. 8至1倍。
6.根據(jù)權利要求1所述的海水電流發(fā)生裝置，其特征是所述的浮筏模塊，由浮筏箱 體、電流發(fā)生器墊圈、浮筏頂板、頂板墊圈、頂板緊固螺絲、浮筏把手、浮筏檢查蓋、檢查蓋墊 圈、引出線防水墊圈、檢查蓋緊固螺絲10個部件組成；其中，浮筏頂板墊以頂板墊圈緊扣在 浮盤箱體上方，由固定螺絲固定；浮筏把手安裝于浮筏頂板四周邊緣；浮筏檢查蓋墊以墊 圈緊扣在浮筏浮筏頂板中央，由固定螺絲安裝固定；浮筏箱體、浮筏頂板、浮筏檢查蓋三個 部件與電流發(fā)生器模塊相配合，形成六面封閉的中空密封體。
7.根據(jù)權利要求6所述的海水電流發(fā)生裝置，其特征是所述浮筏模塊中的浮筏箱體， 頂部為向內翻邊結構，底部為平面封底結構，底面為圓角正方形，設4個大小相同、且呈正 方形陣列的通孔，通孔直徑為箱體底面邊長的1/4到1/3，通孔間距為通孔直徑的1/2至 1/3，通孔陣列中心為箱體底面的中心。
8.根據(jù)權利要求1至權利要求7共同所述的海水電流發(fā)生裝置，其特征是電流發(fā)生 器模塊與浮筏模塊之間的方位關系，是懸掛與被懸掛的關系；電流發(fā)生器模塊懸掛于浮筏 模塊的下方，利用海水作為電解質溶液，在鋁電極板與銅電極板之間發(fā)生電解反應，產生電 流；浮筏模塊承載著電流發(fā)生器模塊在海面上漂浮，使電流發(fā)生器中的電極板最大程度與 海水接觸，同時利用中空的密封箱體，保障電流發(fā)生器電路不因海水受潮短路，從而高效、 平穩(wěn)地向外提供電能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用海水作為電解質溶液的電流發(fā)生裝置，尤其是涉及一種使用多個電極組串聯(lián)組合的海水電池。本發(fā)明在綜合各類海水電池優(yōu)缺點的基礎上，深入發(fā)掘海水電池機制，使用以分子活動比較穩(wěn)定的銅金屬材料作為電池正極，使用價格低廉的鋁金屬材料作為電池負極，并聯(lián)多個電極板以增大電流，串聯(lián)多個電極組以提升電壓，以精悍的裝置體積產生大功率的電能，具有造價低廉、運行平穩(wěn)、功率強勁、適應性強、使用時間長、應用范圍廣等特點，除了單機可用作一定量的動力、照明電源外，還可以使用多個單機產品組成陣列，直接應用于海水養(yǎng)殖、海上救生、海上航運、海上娛樂等海面作業(yè)，以及在抗災防災、野外應急、無線定位等場合中的使用，具有廣闊的市場應用前景和較高的經濟實用價值。
文檔編號H01M6/34GK101847727SQ20101017975
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月23日 優(yōu)先權日2010年5月23日
發(fā)明者鐘明華 申請人:鐘明華