专利名称：实用“燃”铝电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于燃料电池领域里金属－空气型电池。
目前公知的可便携的实用电源主要有二类一类是化学型的以锌锰电池、镍镉电池和铅酸电池等为代表的电池类，另一类是燃料机械型的以汽油发电机、柴油发电机为代表。以锌锰和镍镉电池为例，虽然使用携带方便，但存在着比能量低和回收困难，所以有用资源浪费大而且镉又是对人体有害的物质。铅酸电池虽然能充电使用，但存在着充电时间长、体积大重量沉和使用周期短，另外铅和硫酸也都是对人体和环境有害的物质。汽油和柴油发电机则存在着噪音、油烟污染、燃料的运输储备和机械维修保养等诸多问题。金属－空气型电池曾被认为是一种干净高效的电源，因为大气之中的氧是取之不尽的，从金属在电池中氧化时具有的理论比能量来看以铝为阳极的金属－空气电池是铅酸电池的近40倍，是锌锰电池的20多倍。美国海军曾研制过一种发电装置，它以铝粉为″燃料″以海水为电解液，采用氧电极，在无噪声的条件下发出可观的电能，但这种装置存在着体积大、成本高和使用不方便等问题。
本实用新型的主要目的是使这种金属－空气型电源实用化，使其能作为一种轻便可携的电源，并且不产生污染。
本实用新型的另一目的是设计一种积木化可组合的结构，通过组合可在较大范围内调整电源的输出功率和电压以满足不同负载的需要。
本实用新型的目的是这样实现的在绝缘容器内有电解液、铝合金阳极板和空气催化电极，为使大气能渗入空气催化电极参与化学反应，用空气催化电极板将容器分成网格状的结构，其中有互相绝缘的多个电液室和外侧的空气通道使每块空气催化电极板的外面一侧与大气接触内面一侧与电解液接触，空气催化电极本身是良好的导电体，与电解液中的铝合金阳极板相对排列，板状的或由板状加工成其它形状的铝合金阳极板可更换。本实用新型工作时的化学反应如下
为了提高电源的输出功率和电压由多个上述结构的单电池组件通过一个连接装置，串联组合成为一个实用″燃″铝电源。
由于采用上述方案，该电源可在无电网地区使用，它没有机械转动，不产生高温和噪音，没有有害物质和重金属的污染，是一种安全和干净的能源，它的电解液可直接使用海水或盐水所以又是一种轻便和廉价的电源发生器。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是实用″燃″铝电源第一种实施例的结构示意图，它由三个单电池组件合成。
图2是图1中单电池组件的俯视图。
图3是图1中单电池组件的剖视图。
图4是图1中立柱的局部剖视图。
图5是图1中立柱的横截面图。
图6是本实用新型的第二种实施例便携灯的示意图。
图7是图6的剖视图。
图8是本实用新型第三种实施例槽型电源发生器示意图。
图9是图8中电源箱和插件的剖视图。
下面是本实用新型三种实施例的结构说明图1－图5是本实用新型的第一种实施例，它由A、B、C三个单电池组件与立柱和底座组成如图1，每个单电池组件1有一圆形容器外壳4，容器被空气催化电极6分割成四个电液室8和四个空气通道7的网格状结构，四个电液室8互相绝缘并内盛电解液，四个直角形的铝合金阳极板5在电液室中与空气催化电极6相对安装并可更换，四条空气通道7被空气催化电极6分割开，空气通道上下都与大气相通使空气催化电极6一面与大气接触另一面与电解液接触，组件1中间有一轴套9内有正负电极弹簧片10、11，单电池组件中四组电极串联后与弹簧片10、11相连接如图2和3。使用时将灌好电解液的单电池组件A、B、C分别插入底座上的立柱2，电解液可以是含10～30％NaCI或2～5％NaOH或5～20％KOH的水溶液，立柱2上的滑槽内有铜导体如图4和5能自动将单电池组件A、B、C串联好并通过底座上的接线柱和单电池组件上的接点12将电压引至负载。
图6－7是本实用新型的第二种实施例，它有一圆形容器外壳17被二块空气催化电极24分成二个电液室23，两室中间是一空气通道22上下都与大气相通，空气催化电极24一面与大气接触另一面与电解液接触，可更换的两块铝合金阳极板20分别在两个电液室中，其引线分别插入隔离架18上两边的孔中，中心孔为输出正电极，另一侧孔为输出负电极，可直接插入灯具作为便携式应急灯使用。
图8－9是本实用新型的第三种实施例，它有一槽形电源箱32内被隔板30分割成多个互相绝缘的电液室31，每室有一插槽可插入单电池组件29，多个单电池组件被插入后串联可输出较高的功率和电压。图9中单电池组件29上没有电液室，两块空气催化电极板26与27的中间区域是空气通道35，其下口是密封的，上口与大气相通。铝合金阳极板33、34是板状带孔电极，消耗完后可更换。本实用新型的特点是灵活方便可根据负载的要求插入相应数量的单电池组件。
下面是本实用新型更详细的说明。
图1中的单电池组件1通过立柱2插在有电流指示的底座3上。图2展示了单电池组件1有四个电液室8和四个空气通道7。在有机绝缘材料的轴套9的内孔壁上有正极弹簧片10和负极弹簧片11。空气催化电极板6镶入注塑槽内粘合在轴套9和外壳4之间，确保电解液在电液室8内不外溢。两个相互垂直粘合的空气催化电极6与电液室8内的可更换铝合金阳极板5构成一对正负电极，由四对正负电极与四个电液室和空气通道构成一个单电池组件1。每个电液室8内放入含10～30％的食盐(NaCl)水或含2～5％的火碱(NaHO)水或5～20％的氢氧化钾水溶液后，每对电极可输出1.5～2伏的电压，四对电极串联则每个单电池组件1可输出6～8伏的电压。输出电压正极取自接点12负极取自底座3上的接线柱。立柱2是单电池组件合成的联接装置，它能自动将各组件的正负极串联。立柱2由外圆筒13和内芯柱14构成，外圆筒13两边有正负极滑槽16，两个滑槽16的宽度不同以防插反。单电池组件的正极弹簧片10和负极弹簧片11分别插入立柱2的两个滑槽16内，内芯柱14表面贴有铜箔15a和15b，可将立柱2上的组件A、B、C…，自动串联接好。详细结构可见图4和图5。图6为实用型的便携灯。该灯的圆形外壳17和盖25和隔离架18可采用各种有机聚合物塑料注塑成型。空气通道22在外壳17底部开口以保证空气流通，使大气从一对空气催化电极24渗入电液室参与电化反应。在一个电液室23内铝合金阳极板20与空气电极24间隔在1～10毫米之间形成一对正负电极，两个分离的电液室中两对电极串联接，使输出电压能点燃灯具19。引出线21是导电良好的铜箔，插入隔离架18上的接点上。使用时将10～30％的食盐(NaCl)水装入两个电液室23，插上灯具19即可发光，用完后将盐液倒掉冲净即可，间歇使用时将铝合金阳极板20从电液室23中取出，灯即灭，电极板20放入灯即亮。图8是槽形电源发生器结构示意图，每个电液室内有一个插件29，由骨架28、两个空气催化电极板26和27、两个铝合金阳极板33和34构成，铝合金阳极板是可更换的板状固体结构，其上有两个长孔。插件29的凸槽能将电液一分为二，骨架28可以是任何的有机聚合注塑件，二对电极内部串联，形成一个电液室有二对串联电极的插件，插件中间是空气通道35，其上口与大气相通，周围和下部密封以防插入时电液的渗透。槽型电源箱32和内部的隔板30可注塑一次成型，采用廉价的疏水性良好的有机聚合物塑料如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯和有机硅等可使各电液室之间互相绝缘。电液室的数量要根据负载电压来确定，通讯设备、电视机、电动车辆和机器人等要求多电液室电极串联以保证有较高的电压。对于照明、玩具、报警用具、计算机和模型教具等保证低电压供电同时减少电液室和电极数量可降低成本。电池组件A、B、C……的内部结构相同。立柱上电池组件的多少可根据负载电压的大小而定。
权利要求1.一种实用“燃”铝电源，在绝缘外壳内有电解液、空气催化电极和铝合金电极，其特征是在每个单电池组件中有一个以上的空气通道和二个以上电液室由此而形成网格状结构，使空气催化电极一面与大气接触另一面与电解液接触，浸没于电解液中的铝合金阳极是固体板状结构并可更换，由多个单电池组件通过一个连接装置合成为一个实用“燃”铝电源。
2.根据权利要求1所述的实用″燃″铝电源，其特征是多个单电池组件通过一个立柱连接，该立柱有二个不同宽度的正负极滑槽，槽内有连接导体能自动将立柱上的单电池组件串联接。
3.根据权利要求1所述的实用″燃″铝电源，其特征是在一个容器内有一个空气通道，通道二侧是空气催化电极，空气催化电极的另一面分别是二个电液室，空气催化电极的上方有一隔离架与外壳注为一体，隔离架上有连接插孔。
4.根据权利要求1所述的实用″燃″铝电源，其特征是多个单电池组件由一个带有插槽的矩形容器实现合成，矩形容器内分割成多个互相绝缘的电液室，每个电液室有一个插槽可插入一个单电池组件。
5.根据权利要求1所述的实用″燃″铝电源，其特征是每个单电池组件是由二对以上相互串联好的电极、二个以上的电液室和最少有一条空气通道组成。
6.根据权利要求1所述的实用″燃″铝电源，其特征每个是单电池组件是由二对以上相互串联好的电极和最少有一条空气通道组成。
7.根据权利要求1所述的实用″燃″铝电源，其特征是电解液可以是含10～30％NaCI或2～5％NaOH或5～20％KOH的水溶液。
专利摘要本实用新型属于燃料电池领域里金属-空气型电池。这种实用“燃”铝电源有绝缘外壳，壳内有电解液、空气催化电极和铝合金电极，其特点是在每个单电池组件中有二个以上空气催化电极和铝合金阳极，铝合金阳电极是以板状安装并可更换，单电池组件内的多网格结构能使多组空气催化电极的一面与大气接触，另一面与电解液接触，由多个单电池组件通过一连接装置合成为一个实用“燃”铝电源，加减单电池组件的数量，可使燃铝电源的输出电压从几伏至几十伏变化，输出功率从几瓦至几百瓦变化，补充被耗尽的铝合金阳极板和水即完成电源的“燃料”添加。可用于军事通讯，海洋观测和照明等野外全天候工作的仪器设备。
文档编号H01M12/06GK2114897SQ91227849
公开日1992年9月2日 申请日期1991年11月9日 优先权日1991年11月9日
发明者韩伟 申请人:韩伟