[發(fā)明專利]一種液態(tài)金屬生物質(zhì)電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710769426.7
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109428104B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路金蓉;劉靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01M8/16
• 分類號(hào): H01M8/16
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明涉及液態(tài)金屬應(yīng)用領(lǐng)域，公開(kāi)了一種液態(tài)金屬生物質(zhì)電池，其包括：電解質(zhì)槽及填充于電解質(zhì)槽中的第一液態(tài)金屬、第二液態(tài)金屬和生物電解質(zhì)溶液，所述電解質(zhì)槽具有柔性可變形性，所述第二液態(tài)金屬置于所述生物電解質(zhì)溶液中，所述第一液態(tài)金屬置于所述生物電解質(zhì)溶液表面。本發(fā)明采用液態(tài)金屬在酸解溶液中與水的氧化還原反應(yīng)作為電池工作基本原理，液態(tài)金屬作為陽(yáng)極進(jìn)行電子的傳輸，輸出電能。本發(fā)明對(duì)比當(dāng)前微生物燃料電池，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，安全高效等特點(diǎn)，為微生物燃料電池提供了新的發(fā)展前景，并且本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾娊赓|(zhì)槽具有柔性可變形性，適配液態(tài)金屬電極具有的可流動(dòng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液態(tài)金屬應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種液態(tài)金屬生物質(zhì)電池。

背景技術(shù)

當(dāng)今世界的迅速發(fā)展，伴隨著大量能源的消耗，能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻，如何在有限的資源下高效地利用好現(xiàn)有的能源產(chǎn)出已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。眾所周知，電力系統(tǒng)中，電能的削峰填谷，新能源等間歇能源的高效利用并網(wǎng)發(fā)電都需要高效的儲(chǔ)能技術(shù)作為支撐。大容量的儲(chǔ)能技術(shù)主要分為化學(xué)儲(chǔ)能(如鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等)、物理儲(chǔ)能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)和電磁儲(chǔ)能(如超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容器等)三大類。其中化學(xué)儲(chǔ)能(電池技術(shù))由于具有能量轉(zhuǎn)換效率高、對(duì)環(huán)境和空間要求低以及成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為未來(lái)智能電網(wǎng)中大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的首選。目前幾種主流的用于儲(chǔ)能的電池技術(shù)主要包括鉛酸電池、鈉硫電池、鋰離子電池和全釩液流電池等。其中鉛酸電池的能量密度低，充放電速度慢，循環(huán)壽命短，且對(duì)環(huán)境污染大；鈉硫電池由于采用β-氧化鋁固體電解質(zhì)，其制造成本高且熱穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生破裂而導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故；鋰離子電池的電流密度低且制造成本較高；液流電池也面臨著電解液、電極極板特別是離子交換膜等關(guān)鍵材料的技術(shù)問(wèn)題和儲(chǔ)能價(jià)格偏高的問(wèn)題。這些都在一定程度上限制了其在電網(wǎng)儲(chǔ)能方面的應(yīng)用，而另一種為電網(wǎng)儲(chǔ)能量身定做的，成本低廉、放電速率高、壽命長(zhǎng)并且非常安全的電池技術(shù)已經(jīng)誕生——液態(tài)金屬電池技術(shù)。

目前，地球上的廢水、垃圾的處理成為一項(xiàng)很大的難題，如何有效并環(huán)保的處理這些日常、工業(yè)垃圾成為科研的一大重任。近幾年來(lái)，微生物電池的出現(xiàn)，為人們提供了一種新的途徑來(lái)將這些廢物轉(zhuǎn)化成為可應(yīng)用的能量。

對(duì)于上述微生物電池和液態(tài)金屬電池技術(shù)，目前并無(wú)技術(shù)結(jié)合，本申請(qǐng)創(chuàng)新的將兩項(xiàng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的是提供一種液態(tài)金屬生物質(zhì)電池，利用日常、工業(yè)垃圾、廢水等廢物轉(zhuǎn)化為可應(yīng)用的能量，供液態(tài)金屬電池的電解質(zhì)溶液使用，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中微生物電池和液態(tài)金屬電池的技術(shù)空白。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬生物質(zhì)電池，包括：電解質(zhì)槽及填充于所述電解質(zhì)槽中的第二液態(tài)金屬、第一液態(tài)金屬和生物電解質(zhì)溶液，所述電解質(zhì)槽具有柔性可變形性，所述第二液態(tài)金屬置于所述生物電解質(zhì)溶液中，所述第一液態(tài)金屬置于所述生物電解質(zhì)溶液表面。

其中，所述生物電解質(zhì)溶液為廢水中的微生物液體。

其中，所述第二液態(tài)金屬為鉍合金、銦合金、錫合金、鎵銦合金、鎵銦錫合金、鉍銦錫合金或者上述金屬組成的合金；所述第一液態(tài)金屬為不同于所述第二液態(tài)金屬的鉍合金、銦合金、錫合金、鎵銦合金、鎵銦錫合金、鉍銦錫合金或者上述金屬組成的合金。

其中，所述電解質(zhì)槽為柔性可變形性合成塑料制成。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的一種液態(tài)金屬生物質(zhì)電池，采用液態(tài)金屬在酸解溶液中與水的氧化還原反應(yīng)作為電池工作基本原理，液態(tài)金屬作為陽(yáng)極進(jìn)行電子的傳輸，輸出電能。本發(fā)明對(duì)比當(dāng)前微生物燃料電池，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，安全高效等特點(diǎn)，為微生物燃料電池提供了新的發(fā)展前景，并且本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾娊赓|(zhì)槽具有柔性可變形性，適配液態(tài)金屬電極具有的可流動(dòng)性。

附圖說(shuō)明