[发明专利]高效环保型生物相容性离子电池装置

说明书

本发明涉及高效环保型生物相容性离子电池装置，一种利用反应形成沉积物、气体或水溶液无法电离的物质制作高效的生物友好型环保离子电池装置，所述离子电池采用的固体盐均为环保型材料，不会对生态环境造成影响。采用所述离子电池作为电源的电子设备具有良好的生物相容性，能够用于穿戴式设备和医疗装置中。

技术领域

本发明涉及一种利用反应形成沉积物、气体或水溶液无法电离的物质制作高效的生物友好型环保离子电池装置，更具体地，涉及一种仅在吸附室中反应生成沉淀物、气体或水溶液无法电离的物质的高效生物友好型环保反向电渗析电池装置。

背景技术

反向电渗析（Reverse Electrodilysis，RED）是一种利用两种不同浓度溶液之间所具有的化学势能直接转换为电能的技术，使用该技术的能量产生装置通过将高浓度盐水和低浓度盐水加入由阳离子交换膜和阴离子交换膜交替堆叠的电解池，以产生离子流以产生电能。

根据Nernst方程，离子的浓度梯度引起的最大开路电压满足单价离子的下式。

电压与离子交换膜的选择性系数（α），离子交换膜叠层的数量（N）以及高盐和低盐溶液中离子的活度系数比的对数值成正比。因此，为了保持电压恒定，通常通过泵供应高和低浓度盐溶液。如果不采用驱动泵，则存在随着时间的流逝电压迅速降低的问题，这是因为随着离子电流的流动，高浓度盐水和低浓度盐水的浓度比降低。

由N个单元膜电池所组成的反向电渗析电堆的理论欧姆电阻(Rohm)由电堆内阴阳离子交换膜电阻、稀、浓溶液流道电阻、电极电阻构成，

式中，R_AEM、R_CEM分别为阴阳离子交换膜电阻，R_r、R_s分别为稀浓溶液流道电阻，R_ele为电极内阻，当N较大时电极内阻相对较小，可忽略不计。R_AEM、R_CEM标定电阻与膜类型和品牌有关，在实际使用时还与膜两侧溶液浓度有关，同时离子交换膜上结垢行为导致离子交换膜的面电阻增加, 降低电流效率。

在使用RED发电的情况下，会使用大量的高浓度溶液（海水）和淡水。因此，取水设施，预处理设施和储存设施（溶液储存罐）等基础设施应运而生。另外，由于传统的RED交替地向每个单元供应高浓度溶液（海水）和淡水，因此它们各自需要泵，流量计，传导仪和压力计，其结构复杂。因此，传统的RED装置具有安装规模大的缺点，并且在制造小型或便携式发电装置方面具有局限性。

对紧急电源的需求不断增加，例如各种户外活动，如露营，士兵的户外训练或遇险事故的发生。因此，对于能够紧凑地携带并且具有高发电效率的发电装置的需求不断增长。

发明内容

根据以上背景技术，本发明的目的是构建一种高效环保型生物相容性离子电池装置，通过使反向电渗析电池中相邻高浓度盐室内两种不同固体盐溶液离子通过离子交换膜后进入相邻吸附室内发生反应，结合成难电离的物质——沉淀、气体、弱电解质、非电解质或水溶液不能电离的物质，使高浓度盐溶液室与吸附室内溶液的浓度比尽可能的保持在较高水平，最终形成的离子电池的电压能够在较长时间内保持在一个相对较高的水平，提高离子电池中反应物的利用度。所述离子电池采用的固体盐均为环保型材料，不会对生态环境造成影响。采用所述离子电池作为电源的电子设备具有良好的生物相容性，能够用于穿戴式设备和医疗装置中，对小型化反向电渗析电池装置的实用化具有重要意义。

为实现上述目的以及其他相关目的，本发明一种高效环保型生物相容性离子电池装置，其特征在于，至少包括：阴、阳电极，阳离子交换膜和阴离子交换膜，固体盐室和吸附室；