[發(fā)明專利]一種水能電池

有效

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• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102867969A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 傅興成
• 申請（專利權）人: 傅興成
• 主分類號: H01M6/30
• 分類號: H01M6/30
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 柯奇君

技術領域

本發(fā)明涉及電池領域，尤其是一種水能電池。

背景技術

電池在工業(yè)、農業(yè)、國防、科學技術等國民經(jīng)濟與社會發(fā)展各個領域，以及在日常生活與工作中使用十分普遍。傳統(tǒng)的電池，包括酸性干電池、堿性電池、鉛蓄電池、鋰電池、銀鋅電池、鎘鎳電池等。

酸性干電池：多為酸性鋅錳電池，正極為碳棒（石墨棒）、二氧化錳（MnO2），負極為鋅片或鋅筒（Zn）、電解質為氯化銨（NH4Cl）、氯化鋅（ZnCl2）及淀粉糊狀物等。

堿性電池：是高容量的干電池，以MnO2為正極，Zn為負極，氫氧化鉀（KOH）為電解液。

鉛蓄電池：正極材料上涂有棕褐色的氧化鉛（PbO），負極材料是海綿狀的金屬鉛（Pb），兩極浸沒在硫酸（H2SO4）溶液中。

銀鋅電池：正極外殼填充氧化銀（Ag2O）和石墨，負極蓋填充鋅汞合金（Zn-Hg），電解質為KOH溶液。

鎘鎳電池：負極材料涂有氧化鎳（NiO2），正極材料為鎘（Cd），電解質KOH。

鋰電池：負極材料涂有MnO2，正極材料為金屬鋰（Li），電解質是非水性電解質，如烷基碳酸鹽、二乙基碳酸鹽等。

為便于比較，將幾種傳統(tǒng)電池的電極與電解質材料列于表1，表1是傳統(tǒng)的電池種類及其電極與電解質材料。

表1

上述各類傳統(tǒng)電池已經(jīng)獲得廣泛應用，在許多方面是成功的。但是需要指出，這些電池大多包含有重金屬（如鉛、鎘、汞等）以及強酸（如H2SO4）、強堿（如KOH等），因此，就環(huán)保性能而言，這些傳統(tǒng)電池存在明顯的欠缺。

為了研究發(fā)展更為環(huán)保的電池技術，國內外研究者進行了有益的探索，除了太陽能電池等之外，近年來還發(fā)明了諸如海水電池、水能電池等電池技術。幾種代表性的海水電池和水能電池如下所述。

海水電池航海標志燈：1991年，我國首創(chuàng)以鋁、空氣、海水為能源的新型電池，以海水為電解液，鋁為負極，碳棒等為正極，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。將該型電池用于航海標志燈，只要把燈放入海水中數(shù)秒鐘，就會發(fā)出光亮。

海水電池：如海水電池（專利號02134342），負極為純鎂或鎂合金，正極為氯化銀（AgCl）、氯化銅（CuCl），海水為電解液，可用于防災、軍事、海事及民用。

鎂海水電池：如海水電池（專利號200310113951），以鎂或鎂合金作為負極，不活潑金屬作為正極，直接浸沒在海水中（以海水作為電解質），即可產生電力。這類海水電池沒有壓力容器，也即不是嚴格意義上的完整電池。

水能鐘：近年來，市場上出現(xiàn)了一類水能電池驅動的電子鐘，如實用新型專利號201120396863，其電源部分為水能電池供電裝置，設有柱狀容器，柱狀容器的一端伸入電解液容器內電解液液面的上方，柱狀容器另一端設有正極金屬片和負極金屬片，正極金屬片和負極金屬片的一端位于柱狀容器內，另一端伸入電子鐘的底座中供電，柱狀容器內填充有與正極金屬片和負極金屬片接觸的碳粉，柱狀容器端設有帶孔的端蓋，柱狀容器內設有與碳粉相接觸的吸水海綿。但是，這類水能電池的電量很小，一般只能用于驅動液晶顯示表頭，無法用于諸如LED照明等需要大電量（大電流）的場合。

日本NoPoPo水能電池：近年來，日本發(fā)明了一種名為NoPoPo的水能電池，它的中央是碳棒正極，周圍是用紙袋包住的MnO2粉末，電池外殼是鎂合金，作為負極，添加液可以是自來水、雨水、果汁等。

這類NoPoPo水能電池，可以產生相當于同類5號堿性電池三分之一的電量，是目前較為成功的水能電池之一。只是一旦開始使用，它只能工作很短的時間；而且失效之后，作為負極的鎂合金電池外殼會因為腐蝕而破損，造成里面的電池物質泄漏，甚至可能造成電器損壞；另外，這類水能電池的價格相對較高，每節(jié)NoPoPo水能電池目前的市場價為600日元，約合人民幣40~50元。

為便于直觀比較，將現(xiàn)有海水電池和水能電池的種類及電極與電解液材料列于表2，表2是現(xiàn)有海水電池與水能電池的種類及其電極與電解液材料。

表2