[发明专利]一种水能电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其是一种水能电池。

背景技术

电池在工业、农业、国防、科学技术等国民经济与社会发展各个领域，以及在日常生活与工作中使用十分普遍。传统的电池，包括酸性干电池、碱性电池、铅蓄电池、锂电池、银锌电池、镉镍电池等。

酸性干电池：多为酸性锌锰电池，正极为碳棒（石墨棒）、二氧化锰（MnO2），负极为锌片或锌筒（Zn）、电解质为氯化铵（NH4Cl）、氯化锌（ZnCl2）及淀粉糊状物等。

碱性电池：是高容量的干电池，以MnO2为正极，Zn为负极，氢氧化钾（KOH）为电解液。

铅蓄电池：正极材料上涂有棕褐色的氧化铅（PbO），负极材料是海绵状的金属铅（Pb），两极浸没在硫酸（H2SO4）溶液中。

银锌电池：正极外壳填充氧化银（Ag2O）和石墨，负极盖填充锌汞合金（Zn-Hg），电解质为KOH溶液。

镉镍电池：负极材料涂有氧化镍（NiO2），正极材料为镉（Cd），电解质KOH。

锂电池：负极材料涂有MnO2，正极材料为金属锂（Li），电解质是非水性电解质，如烷基碳酸盐、二乙基碳酸盐等。

为便于比较，将几种传统电池的电极与电解质材料列于表1，表1是传统的电池种类及其电极与电解质材料。

表1

上述各类传统电池已经获得广泛应用，在许多方面是成功的。但是需要指出，这些电池大多包含有重金属（如铅、镉、汞等）以及强酸（如H2SO4）、强碱（如KOH等），因此，就环保性能而言，这些传统电池存在明显的欠缺。

为了研究发展更为环保的电池技术，国内外研究者进行了有益的探索，除了太阳能电池等之外，近年来还发明了诸如海水电池、水能电池等电池技术。几种代表性的海水电池和水能电池如下所述。

海水电池航海标志灯：1991年，我国首创以铝、空气、海水为能源的新型电池，以海水为电解液，铝为负极，碳棒等为正极，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。将该型电池用于航海标志灯，只要把灯放入海水中数秒钟，就会发出光亮。

海水电池：如海水电池（专利号02134342），负极为纯镁或镁合金，正极为氯化银（AgCl）、氯化铜（CuCl），海水为电解液，可用于防灾、军事、海事及民用。

镁海水电池：如海水电池（专利号200310113951），以镁或镁合金作为负极，不活泼金属作为正极，直接浸没在海水中（以海水作为电解质），即可产生电力。这类海水电池没有压力容器，也即不是严格意义上的完整电池。

水能钟：近年来，市场上出现了一类水能电池驱动的电子钟，如实用新型专利号201120396863，其电源部分为水能电池供电装置，设有柱状容器，柱状容器的一端伸入电解液容器内电解液液面的上方，柱状容器另一端设有正极金属片和负极金属片，正极金属片和负极金属片的一端位于柱状容器内，另一端伸入电子钟的底座中供电，柱状容器内填充有与正极金属片和负极金属片接触的碳粉，柱状容器端设有带孔的端盖，柱状容器内设有与碳粉相接触的吸水海绵。但是，这类水能电池的电量很小，一般只能用于驱动液晶显示表头，无法用于诸如LED照明等需要大电量（大电流）的场合。

日本NoPoPo水能电池：近年来，日本发明了一种名为NoPoPo的水能电池，它的中央是碳棒正极，周围是用纸袋包住的MnO2粉末，电池外壳是镁合金，作为负极，添加液可以是自来水、雨水、果汁等。

这类NoPoPo水能电池，可以产生相当于同类5号碱性电池三分之一的电量，是目前较为成功的水能电池之一。只是一旦开始使用，它只能工作很短的时间；而且失效之后，作为负极的镁合金电池外壳会因为腐蚀而破损，造成里面的电池物质泄漏，甚至可能造成电器损坏；另外，这类水能电池的价格相对较高，每节NoPoPo水能电池目前的市场价为600日元，约合人民币40~50元。

为便于直观比较，将现有海水电池和水能电池的种类及电极与电解液材料列于表2，表2是现有海水电池与水能电池的种类及其电极与电解液材料。

表2