專利名稱：金屬/空氣海水電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種由以金屬為陽極、空氣電極為陰極，海水為電解液的電池、升壓器、過充電保護(hù)器及蓄電池組成的電源裝置。
海洋里需要用電源的設(shè)備很多，如各種航標(biāo)信號(hào)燈浮等。目前所用的電源大部分為鋅／空氣堿性電池、鉛酸蓄電池等，其價(jià)格貴、體積大、比能量低，還易腐蝕設(shè)備，這些電源的更換也給使用者帶來許多困難，尤其是在惡劣的氣候條件下，困難更是不可想象。為此已設(shè)計(jì)出一些金屬／空氣(或氧)海水電池，如挪威曾研制金屬鎂／海水中溶解氧的電源裝置(G，Haevold International power sourcesSymposium 34th 1990)和《金屬-空氣-海水組合電源》(公開號(hào)209878)，它們均由單體電池、升壓器和蓄電池構(gòu)成，但前者所用的海水中溶解氧有限，造成電池體積很大，比能量低；后者則因隨電池放電時(shí)間延長，電極間距離增大，而且反應(yīng)產(chǎn)物不易排出，因而電池性能不斷下降，難以滿足長期穩(wěn)定的輸出功率?！逗Ｋ蚴雏}鋁 -空氣電池及其制造方法》(公開號(hào)1108007)中雖采用楔形陽極，但下滑不順，經(jīng)反應(yīng)后反應(yīng)面電極間距離增大，而且反應(yīng)產(chǎn)物不易排除，因而性能下降，工作時(shí)間一般較短，難于長期輸出穩(wěn)定的功率。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述電池所存在的問題，旨在設(shè)計(jì)一種陽極容易憑重力順利下滑，靠海水浪涌能帶走反應(yīng)產(chǎn)生的懸浮物，有能耐海水沖擊且不易淹死的陰極，能耐腐蝕、不易生長附著海生物的金屬／空氣海水電源裝置，而且體積小，比能量大，連續(xù)工作壽命長。
本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)方式為，金屬／空氣海水電源裝置包括金屬／空氣海水單體電池、升壓器、過充電保護(hù)器、蓄電池。海水單體電池的金屬陽極3上段為長方體，下段為楔形體，置于二空氣陰極之間，空氣陰極9由防水透氣層、催化層和導(dǎo)電網(wǎng)復(fù)合而成，陰極靠空氣室7一側(cè)緊貼有固定在電池殼體4上的增強(qiáng)塑料網(wǎng)板8。電池殼體底部有陽極限位銷10，陽極周圍的電池殼體上有連接固定桿1和定位凸臺(tái)11。電池殼體吃水線6上方開有窗孔5，下部有反漏斗形底端漏隙19，電池殼體的空氣室下方有一個(gè)儲(chǔ)水腔體18。
下面參照
本實(shí)用新型。
圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本實(shí)用新型構(gòu)成方框圖。
參照?qǐng)D1，將活潑金屬，如鎂合金、鋁合金等，制作成上段為長方體、下段為楔形體的陽極板3。上段長方體的外表涂有防腐防污涂料，以防止陽極板被海洋大氣腐蝕和外界污染。下段楔形體的兩個(gè)斜面在浸入海水后處于兩個(gè)陰極9之間，兩斜面為反應(yīng)面。
電池殼體4底部有陽極限位銷10，陽極3周圍的電池殼體上有連接固定桿1和定位凸臺(tái)11，連接固定桿1可轉(zhuǎn)動(dòng)，定位凸臺(tái)形狀可為半園柱體或半球體，以利于陽極定位和因反應(yīng)消耗后靠重力能順利下滑，保持陰陽極之間的距離，使電池能長期穩(wěn)定地工作。
電池殼體4的吃水線6的上方開有窗孔5，窗孔寬度為殼體寬度的0．1～0．9，高度為殼體高度的0．1～0．9。電池殼體4下部有底部漏隙19，其形狀為下大上小的反漏斗狀，以利用海水浪涌通過底端漏隙19集流沖刷陽極反應(yīng)面，使陽極反應(yīng)生成的懸浮物上浮，從窗孔5排走。這樣有利于陽極反應(yīng)面不斷更新外露，使電池能長期穩(wěn)定工作。
陰極9由夾有銅集流網(wǎng)的防水透氣層、催化層復(fù)合而成。陰極粘嵌在電池殼體4的下部。電池殼體4上有緊貼著陰極9的固定在殼體上的增強(qiáng)塑料網(wǎng)板8。這樣增強(qiáng)了陰極耐海水沖擊和壓力的能力，使陰極可以有更好的防滲漏性能。電池殼體的空氣室7下方有一個(gè)儲(chǔ)水腔體18，即使陰極略有滲漏，可滲漏入空氣室的少量水貯存在腔體18中而不會(huì)淹沒陰極。這樣電池能更適應(yīng)海上環(huán)境工作。
電池殼體4上部有進(jìn)氣口2，在進(jìn)氣口2處粘貼有防水透氣膜13，使外界空氣可與氣室7中空氣交換，而濺在殼體上的水不能進(jìn)入氣室7。陽極兩邊的電池殼體是對(duì)稱的，二個(gè)殼體用不銹鋼連接桿12連接固定起來，將陽極3夾在中間。升壓器17和過充電保護(hù)器、蓄電池都放在陽極上方電池殼體形成的空間中。二個(gè)陰極引線通過并聯(lián)接線15并聯(lián)，與陽極導(dǎo)線14一起分別接到升壓器17的輸入正、負(fù)端上。電源裝置的輸出線16將電流不斷輸給負(fù)載。
參照?qǐng)D2，當(dāng)本電源裝置的吃水線以下浸入海水，單體電池20的陽極和陰極就發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生0．5～1．5V的電壓，經(jīng)過由脈沖振蕩電路、開關(guān)變換電路、整流輸出電路構(gòu)成的升壓器17將電壓按需要提升到4～250V，給蓄電池21充電，蓄電池給用電裝置23供出適用的電流。為使蓄電池避免過充電，裝置中設(shè)有過充電保護(hù)器22。
本裝置浸入海水后，陰極9消耗空氣室中的氧，氧從進(jìn)氣口不斷由大氣供給，陽極的反應(yīng)面上活潑金屬反應(yīng)生成金屬氫氧化合物，懸浮在陽極反應(yīng)面周圍，利用海水的浪涌，通過底端漏隙19集流沖刷陽極的反應(yīng)面，使陽極反應(yīng)面更新，使反應(yīng)生成的懸浮物上浮，從窗孔5處排走，同時(shí)由于陽極楔形體尖端部被反應(yīng)消耗掉，靠重力使陽極3沿定位凸臺(tái)11順利下滑到陽極限位銷處，保持陽極與陰極之間的距離。這樣陽極不斷反應(yīng)消耗，靠重力又不斷下滑供給，反應(yīng)產(chǎn)物不斷靠海水從底端向上從窗孔5排走，使陽極與陰極間距離保持不變，從而使單體電池能長期穩(wěn)定地輸出所需的功率。本實(shí)用新型體積小，比能量大于700Wh／kg，連續(xù)工作壽命可達(dá)一年以上，能適應(yīng)海上環(huán)境使用。是一種深受歡迎的海上電源裝置。
權(quán)利要求1.金屬／空氣海水電源裝置，包括金屬／空氣海水單體電池、升壓器、過充電保護(hù)器、蓄電池，海水單體電池的金屬陽極(3)上段為長方體，下段為楔形體，置于二空氣陰極之間，空氣陰極(9)由防水透氣層、催化層和導(dǎo)電網(wǎng)復(fù)合而成，其特征在于陰極靠空氣室(7)一側(cè)緊貼有固定在電池殼體(4)上的增強(qiáng)塑料網(wǎng)板(8)，電池殼體底部有陽極限位銷(10)，陽極周圍的電池殼體上有連接固定桿(1)和定位凸臺(tái)(11)，電池殼體吃水線(6)上方開有窗孔(5)，下部有反漏斗形底端漏隙(19)，電池殼體的空氣室下方有一個(gè)儲(chǔ)水腔體(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于窗孔(5)寬度為殼體寬度的0．1～0．9，高度為殼體高度的0．1～0．9。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于定位凸臺(tái)(11)可為半園柱體、半球體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于電池殼體與海水接觸部位涂有防海生物附著生長的涂料，陽極的上段長方體表面涂有防腐防污涂料。
專利摘要金屬/空氣海水電源裝置包括單體電池、升壓器、過充電保護(hù)器、蓄電池。單體電池的金屬陽極上段為長方體,下段為楔形體,置于二空氣陰極間。陰極一側(cè)有增強(qiáng)塑料網(wǎng)板,增強(qiáng)防海水滲漏和沖擊能力。電池殼體上方開有窗孔,下部有底端漏隙,方便陽極反應(yīng)生成的懸浮物由海水帶走。電池殼體底部有限位銷、周圍有連接固定桿和定位凸臺(tái),方便陽極下滑,保持正負(fù)極間距離,使輸出功率穩(wěn)定。本裝置體積小,比能量>700Wh/kg,連續(xù)工作壽命>1年。
文檔編號(hào)H01M12/06GK2304188SQ97240780
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月6日
發(fā)明者王曉黎, 田蕓, 汪振道, 蔡年生, 劉能弟, 鄔云龍 申請(qǐng)人:深圳市興海神科技有限公司