[发明专利]可持续供电的流体盐差电池

说明书

技术领域

本发明属于新型盐差电池的设计及制备方法，具体涉及的是一种将盐差和流动的电解质的盐溶液联合在一起的具有高效、清洁、可持续等优点的新型可持续供电的流体盐差电池。

背景技术

能源对于人类社会的生存和发展起着至关重的作用，然而传统化石能源的有限及燃烧后的生成物对环境的污染使可再生新能源的开发备受关注。新能源如太阳能、潮汐能、风能、海洋能及生物质能由于具有清洁、可再生、分布广泛及储量巨大等许多无可比拟的优势而备受能源界的关注、开发及利用。海洋虽然占有陆地面积巨大但受限于位置及技术等原因目前还没有很好的被开发、利用。如果设计一种电池能将海水盐差和持续供应盐溶液两者有机地结合在一起制备出新型可持续供电的流体盐差电池，并使其能够规模化开发和使用，该新型可持续供电的流体盐差电池定能成为本世纪乃至未来规模开发和使用的可再生清洁能源。

基于以上思路，本发明设计将盐溶液和具有持续供应电解质的盐溶液的电化学池联合在一起，设计并制备出一种新型可持续供电的流体盐差电池，该电池具有清洁、可再生、经济适用性强及不受空间位置限制的能够被广泛使用的新型环保电池。

发明内容

本发明的一个目的是为了解决不可再生一次能源的短缺问题以及燃烧后又对环境造成二次污染的问题，提供一种利用廉价的盐溶液利用其溶液中离子的扩散方向和速度的不同制备可再生清洁环保电池的方法。

本发明的另一个目的是提高传统一次能源效率不高及产生能源不可再生的问题。

一种新型可持续供电的流体盐差电池的设计及制造方法，涉及的是一种将持续供应的电解质溶液和盐差联合在一起而制备的新型盐差电池。该新型可持续供电的流体盐差电池由以下四部分所组成：含有电解质注入口和电解质流出口的电化学池、半透膜、电解质溶液以及电极。就此电化学池的结构特征而言，它是由一个容器组成，该容器中间以隔膜分成体积相等的二部分容器，分别为容器一和容器二，其中，要求浓度大的溶液盛放在容器一中，容器二中盛放纯水溶液。此电化学池所用的隔膜为半透膜，其原理示意图如说明书附图1所示。容器一和容器二I以半透膜“4”隔开，此半透膜只允许溶液中的金属阳离子透过而阴离子不能透过，扩散后的阴、阳离子在半透膜的两侧形成电位差，利用该电位差形成电池。由于容器一和容器二中的溶液处于不断流动状态，因此膜两侧始终保持较高的浓度差，该电解质溶液的持续供应是保持电流恒定和持续的保证和基础。电极采用的是化学稳定性极高的铂电极。本新型可持续供电的流体盐差电池特点是，不受外界动力和能源的束缚，仅用依靠不同电解质的浓度梯度就可以持续发电，不受空间限制，其应用前景非常广阔。

所用的半透膜如：功能化的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，聚酰亚胺膜，聚碳酸酯膜，聚苯乙烯膜，聚乙烯膜，聚氯乙烯膜，聚丙烯膜等在内的一切阳离子选择性透过的半透膜。

所用的电解质为：NaCl，CuSO₄，FeNO₃等可溶性的盐酸盐溶液、可溶性的硫酸盐溶液和可溶性的硝酸盐溶液并且要求金属阳离子的半径要小于阴离子的半径。

本新型可持续供电的流体盐差电池能够有效地解决工农业生产中的大量的电力紧张以及根本无电的边疆和山区的用电问题，只要有可溶性的盐溶液，在其流经半透膜时就可以发生阳离子的选择性的透过而发电。我们确信，该新型可持续供电的流体盐差电池在工农业生产和人们生活水平的提高中有关能源问题的解决上定会起到一个有力的保障作用。

本新型可持续供电的流体盐差电池的特点是，不受外界动力和能源的束缚，仅利用不同浓度的电解质溶液就可以发电。且不受空间限制，应用前景非常广阔。

本申请所涉及的新型可持续供电的流体盐差电池，是利用流动的不同浓度的电解质分子产生的浓度梯度进行发电，与传统的盐差电池相比，供电时间有很大延长，理论为无限长时间。本新型可持续供电的流体盐差电池在新能源的开发方面更加具有创新性和应用价值。

发明效果

利用流动电解质溶液中离子的浓度梯度并结合利用半透膜离子扩散原理形成电势差，经外电路直接产生电能而制成新型电池，其经济性，环保性，可再生性效果好。由于流动的电解质溶液不断地供应离子的浓度梯度，所以使产生电流恒定且能不断向外输出。可应用于工业、农业、国防、交通、科研以及民用等行业。特别对于偏远的电力设施不很完备的地区使用该电池更有现实意义。

通过以上分析及可行性论证可知，本发明设想将持续供应不同浓度的电解质溶液用于制备新型可持续供电的液体盐差电池具有来源广泛、清洁、可再生等特性，故本发明的确具有产业上的利用价值。

附图说明