[发明专利]栅闸式海水电池

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种利用海水作为电解质溶液的化学电池，尤其是涉及一种使用直插式电极板、栅闸式框架结构的海水电能发生器。

 

背景技术

海水电池是化学电池中的一种，它利用金属在作为电解质溶液的海水中的氧化还原反应，自发地将化学能转变为电能。

目前公知的海水电池，无论是直插式或螺旋式结构，大都采用电解铝作为阴极电极板，采用电解铜作为阳极电极板，造价较为昂贵，且存在着供电时间短、拆卸、更换较为困难等缺陷，影响到海水电池的工作时间和应用范围。

 

发明目的

本发明的目的，在于设计出一种比各类公知海水电池成本更为低廉、维护更为便捷、工作时间更为长久、且可大规模阵列使用的海水电流发生器，赋予海水电池以更大的应用范围和更宽广的使用空间。

 

发明内容

本发明在综合目前公知海水电池基础上，克服现有电池的缺陷，扬优避劣，推陈出新，力求在减轻单位体积、提高延长电池工作时间的同时，最大限度地降低电池生产成本和运行成本，设计出一种以自然海水作为电解质溶液、且结构尽可能简单、成本尽可能低廉，维修尽可能便捷、能够循环使用、阵列使用的电流发生器。

本发明所依据的原理是电化学原理，主要特征是：

当将分子活动相对比较活泼的金属（如锌、铝等）与分子活动相对比较不活泼的导体材料（如铜、石墨等）同时浸泡于海水之中时，比较活泼的金属就会与具有电解质溶液特征的海水发生氧化反应，释放出电子，成为原电池的负极；从活泼金属中释放出来的电子，通过海水定向流向分子活动较为不活泼的导体材料，该导体材料即获得电子而成为原电池的正极；当两极之间的电动势具有电位差时，就产生电能。

原电池形成电能的能力，取决于组成原电池结构物质的电化学反应能力。其中：电能电压的高低，与电化学反应的速度有关，尤其是与活泼材料的纯度、电解质溶液电离子浓度、电解质溶液的温度有关；电能电流的大小，与参与电化学反应的电极面积大小有关，尤其是与活泼金属浸泡在电解质溶液中的面积有关。

两极材料与电解质溶液之间所进行电化学反应所释放的化学能，是电池两极中的电能来源；当海水中所含的电离子浓度处于不饱和状态时，两极材料之间的电化学反应就继续进行；当海水所含的电离子浓度处于饱和状态??时，两极材料之间的电化学反应停止。该原理所引伸出来的意义是：在大自然海水中，所含电离子浓度永远处于不饱和状态，只要浸泡在海水中的两极材料不消失，两极材料之间的电化学反应就永远进行下去。

根据上述原理，我们可以设计和生产出各种类型不同的化学电池，包括本发明所述的栅闸式海水电池，使之能够在日常生活生产中发挥出应有的作用。

本发明根据原理而采用的技术方案是：

⑴产品的负极材料使用铝金属，该材料分子活动特性较为活泼，能够在海水中与氯离子、氢氧根发生电化学反应而释放出电子，且该材料市场价格较为低廉，取材容易。

⑵产品的正极材料使用石墨板材，该材料分子活动特性较不活泼，但能够在电解质溶液中轻易地吸纳电子而成为电池的正极，且该材料价格低廉，便于刨削加工。

⑶将正负极零件均圆角长方体，以便于零件的加工制作，尤其便于使用价格低廉的熔铸铝制作成电池的负极板。

⑷在石墨电极板两个大的立面上设置定位槽，在铝电极板两个大的立面上设置限位槽，使这些电极板便于固定在特定位置，不致于左右摇晃，或失去平衡。

⑸在所有电极板上端左右两角设置吊装孔，便于电极板的安装和更换；必要时，用于电极板位置的固定。

⑹栅闸板根据电极板的水平截面形状而确定自己的水平截面形状，与电极板的定位槽、限位槽、吊装孔相配合，确保电极板能够有序地定距地安插到海水电池中，不致于左右摇摆或脱落；同时，栅闸板最大限度地预留出电极板沉浸海水的空间，确保电极板之间的电化学反应顺利进行。

⑺将承载电极板的浮箱设计为多个独立小格的联合体，除中心小格用于悬挂电极板外，其余小格均为独立的密封体（共用箱体顶板），以规避箱体破裂沉没的风险；必要时，各密封小格填充泡沫塑料，确保海水电池不致因为浮箱破裂而沉没。

⑻浮箱维护罩使用弹性的封口扣，一方面防止海水从浮箱顶板灌入渗透，另一方面便于操作人员对海水电池内部的检查维护。

与目前公知的海水电池相比，本发明所形成的海水电池，可以取得下列有益效果：

1，成本低廉──本发明产品的消耗品铝电极板可直接使用废旧铝金属熔化浇铸，成本低廉。

2，制作简易──本发明产品仅由电极板、浮箱两个模块组成，结构简单、制造简易。