專利名稱：開放式鎂合金燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，特別涉及的是一種燃料電池的極板平時(shí)不浸泡在電解液里
而是完全暴露在空氣中，遇水后發(fā)電使用的開放式鎂合金燃料電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鋁、鎂空氣燃料電池，由其使用的性質(zhì)決定要能夠給負(fù)載提供最大的限度 的工作電流和具有多次重復(fù)使用的放電特性，所以都采取了把燃料電池的極板放在密閉的 容器中加入中性鹽水做電解質(zhì)產(chǎn)生電力的方法，如果電解液泄漏或干涸都會(huì)造成電池?zé)o法 正常輸出電流帶動(dòng)負(fù)載工作。 中國(guó)專利03220233. 4電動(dòng)車專用高能鋁空氣電池、中國(guó)專利200710073300. 2改 性鋁、鎂合金燃料電池、中國(guó)專利01278570. 9不用充電的鋁空氣電池等有關(guān)燃料電池的相 關(guān)專利文獻(xiàn)中都無一例外的是將燃料電池的極板放在盛有中性鹽水電解液的容器中建立 正常的化學(xué)反應(yīng)發(fā)電條件。在已知的文獻(xiàn)中，把燃料電池的極板完全暴露在空氣中，淋水后 發(fā)電提供小功率電力的燃料電池的相關(guān)報(bào)導(dǎo)與制作技術(shù)未曾檢索到，市場(chǎng)上更沒有類似技 術(shù)制造的產(chǎn)品出售。由于僅僅局限于把燃料電池放置在容器中密閉起來才能使用，使得燃 料電池的實(shí)際應(yīng)用范圍與場(chǎng)合都受到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在拓展燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域與使用范圍，提供一種直接把燃料電池電極 板串聯(lián)后暴露在空氣中，淋水后發(fā)電的開放式結(jié)構(gòu)的鎂合金燃料電池，這種燃料電池可以 在被淡水、海水淋濕或者浸泡后產(chǎn)生一定的電力，提供給低電壓、小電流條件下工作的用電 負(fù)載使用，比如驅(qū)動(dòng)LED管發(fā)光、壓電蜂鳴器發(fā)音等，做為下雨天能見度不良時(shí)的閃光安全 提示、水中娛樂、海上救援、兒童玩具、小范圍照明、管道漏水告警等多種場(chǎng)合條件下的小功 率應(yīng)用電源。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種開放式鎂合金燃料電池，該燃料電池包括金 屬陽極、陰極及帶催化劑的透水粘合層，其特征在于所述金屬陽極為鎂合金陽極，陰極為 空氣陰極，帶催化劑透水粘合層為含錳催化劑的粘合層，所述的金屬陽極與陰極通過帶催 化劑的透水粘合層壓合在一起，成為單元發(fā)電體。根據(jù)實(shí)際需要將數(shù)個(gè)單元發(fā)電體依次疊 加在一起并用絕緣螺絲桿固定就構(gòu)成了具有實(shí)用價(jià)值的開放式鎂合金燃料電池，遇水后可 以為不同的小功率負(fù)載提供工作電流。 所述的金屬陽極為鎂合金板狀體，含鎂量大于60%，使用的材料厚度根據(jù)預(yù)期的 使用期限設(shè)定，一般在0. 2-1. 0mm厚度之間選擇。 所述的金屬陰極為密織銅網(wǎng)或鍍鎳鐵網(wǎng)，采用直徑O. 10mm線材編織而成，線與線 之間編織時(shí)留出0. 1-0. 3mm空氣隙，以利于金屬陰極吸收空氣中的氧分子發(fā)電。
所述的帶催化劑的透水粘合層由紗網(wǎng)上涂覆錳粉、活性炭、PUA粘合劑的混合物加 溫壓制而成，所述各組分的重量百分比含量為
活性炭30-50
二氧化錳30-50
PUA粘合劑20-30 本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于它有效克服了現(xiàn)有燃料電池極板必須密封在容器內(nèi)加入電解 液使用的局限，拓展了燃料電池的使用范圍與空間，適合于各種需要遇水后發(fā)電使用的場(chǎng) 合。對(duì)水質(zhì)的要求不高，雨水、自來水、河水、海水、酒水等各種水源澆淋在電池上后都能夠 產(chǎn)生不同程度的電力，提供給小功率用電的負(fù)載使用。該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)品可以廣泛的應(yīng)用在下 雨天發(fā)光安全提示、水中娛樂、海上救援、兒童玩具、小范圍近距離照明、花卉發(fā)光、管道漏 水告警等各種場(chǎng)合滿足不同的需求，同時(shí)具有制作工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、易于推廣應(yīng)用，對(duì) 環(huán)境基本無污染的特點(diǎn)。 下面結(jié)合附圖可以對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以詳細(xì)的說明


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖2是本發(fā)明的單元發(fā)電體分別制作后組合示意圖。 附圖3是本發(fā)明固定單元發(fā)電體的帶防倒退功能的固定螺桿使用示意圖。 附圖4是本發(fā)明固定單元發(fā)電體的熱熔型絕緣固定螺桿使用示意圖。 參照附圖1，1、2、3單元發(fā)電體，4金屬陽極，5金屬陰極，6帶催化劑的透水粘合層，
7導(dǎo)電墊圈，8負(fù)極焊片，9正極焊片，10絕緣固定螺桿，11固定螺母，12負(fù)載，13防倒退絕緣
固定螺桿，14止退固定墊片、15熱熔型絕緣固定螺桿。
具體實(shí)施例方式
先制作單元發(fā)電體1、2、3，方法如下在工作臺(tái)平面鋪上金屬陰極銅網(wǎng)5，接著再 鋪一層細(xì)紗網(wǎng)，將活性炭、二氧化錳、PUA粘合劑按一定比例攪拌均勻后涂覆在紗網(wǎng)上面，稍 微曬干水分后覆上金屬陽極4，在板上面用壓力機(jī)均勻施加一定的壓力，在壓力下加熱金屬 陽極4至9(TC保持4小時(shí)，使金屬陽極4、金屬陰極5和帶催化劑的透水粘合層6牢固的粘 合在一起制成單元發(fā)電板。冷卻后按實(shí)際需要把單元發(fā)電板沖制成圓形、方形、橢圓形或長(zhǎng) 方形等形狀的小單元發(fā)電體，然后把單元發(fā)電體按附圖1中所示的1、2、3順序用絕緣固定 螺桿10穿上，穿接時(shí)，先穿進(jìn)負(fù)極焊片8，然后再依次穿進(jìn)單元發(fā)電體1、2、3，每個(gè)單元發(fā)電 體中間穿入導(dǎo)電墊圈7進(jìn)行空間隔離形成空氣隙和實(shí)現(xiàn)電氣連接，穿完單元發(fā)電體后最后 穿入正極焊片9，然后用固定螺母11緊固，做成本開放式鎂合金空氣燃料電池。
每個(gè)單元發(fā)電體發(fā)電時(shí)發(fā)出的空載電壓1.3-1.6v，每平方厘米發(fā)電體面積輸出電 流"3-5ma，如工作負(fù)載R12所需的工作電流為3vl0ma，則單元發(fā)電體制作面積3-4cm2，三 片單元發(fā)電體串接后空載電壓"4v，接入負(fù)載后降為3v左右基本符合工作要求。其他工作 負(fù)載設(shè)定條件依此類推。 參照?qǐng)D2，本發(fā)明所述的單元發(fā)電體制作還可以采取將金屬陽極4、金屬陰極5、帶 催化劑的透水粘合層6分別制作沖壓成型后組裝在一起的方法實(shí)施。 開放式鎂合金燃料電池應(yīng)用時(shí)由于受到工作條件和電池尺寸的影響限制，發(fā)電量 略低于在密閉容器內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)的同等發(fā)電極板面積的燃料電池的發(fā)電量，所以開放式鎂合金燃料電池在大多數(shù)情況下適應(yīng)于帶動(dòng)低電壓小電流的小功率用電負(fù)載。 參照?qǐng)D1、2、3、4，所述的絕緣固定螺桿可以使用硬質(zhì)塑料、增強(qiáng)尼龍、膠木、樹脂材
料、層壓纖維等多種絕緣材料制作；所述的單元發(fā)電體固定方法可以采取圖1、2中螺桿螺
母配合旋緊緊固；圖3中使用防倒退絕緣固定螺桿13、止退固定墊片14配合的方法將單元
發(fā)電體壓緊后推入止退固定墊片14卡住的方法固定；圖4中使用熱熔型絕緣固定桿15將
單元發(fā)電體壓緊后在熱熔型絕緣固定桿15端部加熱融化封住的方法進(jìn)行固定。 本發(fā)明的工作原理說明如下當(dāng)開放式鎂合金燃料電池受到水淋或浸泡后帶催化
劑的透水粘合層6內(nèi)大量吸水形成電解液將金屬陽極4與陰極5接通，金屬陽極4遇水后提
供出鎂原子，鎂原子進(jìn)入電解液后變成陽離子同時(shí)釋放出相應(yīng)數(shù)量的電子，金屬陰極5吸
附出空氣中的氧分子并將其轉(zhuǎn)化成氧離子。 一個(gè)氧分子轉(zhuǎn)換成二個(gè)氧離子，氧離子吸收電
子后與水分子結(jié)合生成氫氧離子，氫氧離子與金屬陽離子結(jié)合生成氫氧化鎂。當(dāng)燃料電池
接通負(fù)載時(shí)，其產(chǎn)生的電能由金屬陽極4形成輸出電流通過負(fù)載12作功后返回金屬空氣電
極5，完成了從化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)換利用過程。 應(yīng)用舉例 1、花籃發(fā)光在開放式鎂合金燃料電池外接LED閃爍發(fā)光二極管后布置在花籃 里，當(dāng)給花籃里的鮮花灑水后燃料電池淋水發(fā)電，帶動(dòng)LED閃閃發(fā)光，起到使人們賞心悅目 的視覺效果。 2、兒童玩具發(fā)光把發(fā)光管嵌入兒童動(dòng)物玩具的眼里(例如青蛙等)，開放式鎂合 金燃料電池安在動(dòng)物肚內(nèi)，當(dāng)把玩具放到水里時(shí)，燃料電池浸水發(fā)電，帶動(dòng)小動(dòng)物的眼睛閃 閃發(fā)光，增加樂趣。 3、雨天安全指示把內(nèi)部裝有開放式鎂合金燃料電池和LED閃光管的小型警示 牌用不干膠貼在雨衣或車輛擋泥瓦、保險(xiǎn)杠上面，下雨時(shí)燃料電池遇水發(fā)電，驅(qū)動(dòng)發(fā)光管閃 爍，提示行人和機(jī)動(dòng)車輛規(guī)避，保持安全距離，在能見度低的條件下或夜晚時(shí)指示作用直觀顯著。 4、漏水告警把開放式鎂合金燃料電池與報(bào)警裝置組合后安裝在管道接縫處下 端，管道接頭漏水后滴到燃料電池上發(fā)出電流驅(qū)動(dòng)告警器發(fā)出閃光或報(bào)警聲音，提醒維護(hù) 人員及時(shí)檢查維護(hù)修理。 本發(fā)明具有制作工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于推廣應(yīng)用，對(duì)環(huán)境基本無污染的特點(diǎn)， 開放式鎂合金燃料電池技術(shù)的推廣與應(yīng)用將會(huì)給人們?nèi)粘Ｉ钪械脑S多方面帶來一定的 便利與樂趣。
權(quán)利要求
一種開放式鎂合金燃料電池，包括金屬陽極(4)、金屬陰極(5)及帶催化劑的透水粘合層(6)壓合在一起做成的單元發(fā)電體(1)、(2)、(3)等元件串接組成，其特征在于所述的金屬陽極(4)為鎂合金陽極，陰極(5)為空氣陰極，帶催化劑透水粘合層(6)為含錳催化劑的粘合層，所述的金屬陽極(4)與金屬陰極(5)通過帶催化劑的透水粘合層(6)壓合在一起，成為單元發(fā)電體。將單元發(fā)電體(1)、(2)、(3)依次疊加在一起并用絕緣固定螺絲桿(10)和固定螺母(11)固定旋緊，構(gòu)成開放式鎂合金燃料電池。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的金屬陽極(4) 為鎂合金板狀體，含鎂量大于60%，使用的材料厚度根據(jù)預(yù)期的使用期限設(shè)定， 一般在 0. 2-1. 0mm厚度之間選擇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的金屬陰極 (5)為密織銅網(wǎng)或鍍鎳鐵網(wǎng)，采用直徑O. 10mm線材編織而成，線與線之間編織時(shí)留出 0. 1-0. 3mm空氣隙，以利于金屬陰極吸收空氣中的氧分子發(fā)電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的帶催化劑的透 水粘合層(6)由紗網(wǎng)上涂覆錳粉、活性炭、PUA粘合劑的混合物加溫壓制而成，所述各組分 的重量百分比含量為活性炭30-50， 二氧化錳30-50， PUA粘合劑20-30。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的單元發(fā)電體制 作還可以采取將金屬陽極(4)、金屬陰極(5)、帶催化劑的透水粘合層(6)分別制作沖壓成 型后組裝在一起的方法實(shí)施。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的絕緣固定螺桿可 以使用硬質(zhì)塑料、增強(qiáng)尼龍、膠木、樹脂材料、層壓纖維等多種絕緣材料制作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的單元發(fā)電體固 定方法可以使用絕緣固定螺桿(10)和固定螺母(11)配合旋緊緊固的方法進(jìn)行固定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的單元發(fā)電體固 定方法可以使用防倒退絕緣固定螺桿(13)、止退固定墊片(14)配合的方法將單元發(fā)電體 壓緊后推入止退固定墊片(14)卡住的方法固定。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的單元發(fā)電體固 定方法可以使用熱熔型絕緣固定桿(15)將單元發(fā)電體壓緊后在熱熔型絕緣固定桿(15)端 部加熱融化封住的方法進(jìn)行固定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開放式鎂合金燃料電池，其特征在于所述的單元發(fā)電體可以根據(jù)需要沖制成圓形、方形、橢圓形、長(zhǎng)方形等各種不同的形狀。
全文摘要
一種開放式鎂合金燃料電池，包括金屬陽極(4)、金屬陰極(5)及帶催化劑的透水粘合層(6)壓合在一起做成的單元發(fā)電體(1)、(2)、(3)等元件串接組成。這種燃料電池直接把電池電極板串聯(lián)后暴露在空氣中，在被水淋濕或浸泡后產(chǎn)生一定的電力，提供給低電壓、小電流條件下工作的用電負(fù)載使用，可以做為雨天安全提示、水中娛樂、海上救援、兒童玩具、管道漏水告警等各種場(chǎng)合條件下的小功率應(yīng)用電源。
文檔編號(hào)H01M6/32GK101794890SQ20091000710
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月1日
發(fā)明者張凱堯, 張志平 申請(qǐng)人:張志平;張凱堯