层镁阳极燃料电池装置实海布放。
[0035]实施例2:
[0036]如图1所示，正极装置为钛金属结构，呈中空的圆柱体状上下两层，内外3层分布，直径分别为1.2m, 0.8m, 0.4m，装置添加4根粗细不同的金属骨架加强，保证其强度和稳定性。电池正极材料选用导电碳纤维刷(10)，碳刷直径为60mm，长度为30cm，分为上下两层、内外多层两两紧挨焊接到金属装置上。负极装置由高强厚塑料板(16)、承重环氧玻璃钢棒(6)，镁棒(18)，支撑架(9)组成。镁棒(18)共6根，为商用AZ31B镁合金，尺寸为650mmX C>50mm,镁棒与塑料板之间通过螺纹连接,连接部位加密封垫圈，负极引出导线通过螺钉与镁棒固定接触，导线引出部位通过密封接头(20)加环氧树脂密封。正负极之间采用环氧玻璃钢棒连接，环氧玻璃钢棒长度为30cm。承重环氧玻璃钢棒(6)加连接块(5)与塑料板(16)通过螺栓紧固连接，分布在塑料板的四角处，共8根，长度为0.5m，起到支撑坠石(7)的作用。支撑架(9)共8根，其中4根位于与装置正极最大外圈等圆周位置，通过连接块(5)螺纹连接，保证装置的结构稳定性，另外4根分布在塑料板底面四角内侧，通过连接块(图4中2)螺纹连接，保护镁棒，防止在运输过程中镁棒着地受力。
[0037]考虑到镁棒和电缆连接的安全性，负极每根镁棒独立引出电缆，电缆在集线密封盒中汇总密封。集线密封盒(14)坐落在塑料板(16)上，为了方便线路分布，正极电缆引出部分(11)为正极装置的底部，正负极电缆通过电缆引出接头(11，20)接入集线密封盒(14)，由单股电缆总线(17)引出连接仪器。其中单股电缆总线选用两芯电缆，考虑到两芯电缆较细，强度不足，可以选用多芯单股电缆，其中多芯电缆合并为两芯电缆使用。圆环形坠石(7)外径为2m，高度为15cm，位置如图1所示，通过固定孔(15)与承重环氧玻璃钢棒固定，布放起重时起重坠石，通过重力作用，坠石将镁阳极和塑料板压入海底沉积物中，坠石底部位于海底沉积物/海水分界面(8)处，正极工作在海水中，从而实现海底沉积物层镁阳极燃料电池装置实海布放。
[0038]实施例3:
[0039]如图1所示，正极装置为不锈钢金属结构，呈中空的圆柱体状上下两层，内外3层分布，直径分别为1.6m, 1.2m,0.8m，装置添加4根粗细不同的金属骨架加强，保证其强度和稳定性。电池正极材料选用导电碳纤维刷(10)，碳刷直径为60mm，长度为30cm，分为上下两层、内外多层两两紧挨焊接到金属装置上。负极装置由高强厚塑料板(16)、承重环氧玻璃钢棒(6)，镁棒(18)，支撑架(9)组成。镁棒(18)共8根，为商用AZ31B镁合金，尺寸为650mmX C>50mm,镁棒与塑料板之间通过螺纹连接,连接部位加密封垫圈，负极引出导线通过螺钉与镁棒固定接触，导线引出部位通过密封接头(20)加环氧树脂密封。正负极之间采用环氧玻璃钢棒连接，环氧玻璃钢棒长度为50cm。承重环氧玻璃钢棒(6)加连接块(5)与塑料板(16)通过螺栓紧固连接，分布在塑料板的四角处，共8根，长度为lm，起到支撑坠石
(7)的作用。支撑架(9)共8根，其中4根位于与装置正极最大外圈等圆周位置，通过连接块(5)螺纹连接，保证装置的结构稳定性，另外4根分布在塑料板底面四角内侧，通过连接块(图4中2)螺纹连接，保护镁棒，防止在运输过程中镁棒着地受力。
[0040]考虑到镁棒和电缆连接的安全性，负极每根镁棒独立引出电缆，电缆在集线密封盒中汇总密封。集线密封盒(14)坐落在塑料板(16)上，为了方便线路分布，正极电缆引出部分(11)为正极装置的底部，正负极电缆通过电缆引出接头(11，20)接入集线密封盒(14)，由单股电缆总线(17)引出连接仪器。其中单股电缆总线选用两芯电缆，考虑到两芯电缆较细，强度不足，可以选用多芯单股电缆，其中多芯电缆合并为两芯电缆使用。圆环形坠石(7)外径为3m，高度为20cm，位置如图1所示，通过固定孔(15)与承重环氧玻璃钢棒固定，布放起重时起重坠石，通过重力作用，坠石将镁阳极和塑料板压入海底沉积物中，坠石底部位于海底沉积物/海水分界面(8)处，正极工作在海水中，从而实现海底沉积物层镁阳极燃料电池装置实海布放。
[0041]实施例4:
[0042]如图1所示，正极装置为不锈钢金属结构，呈中空的圆柱体状上下两层，内外3层分布，直径分别为1.2m,0.8m,0.4m，装置添加4根粗细不同的金属骨架加强，保证其强度和稳定性。电池正极材料选用导电碳纤维刷(10)，碳刷直径为60mm，长度为30cm，分为上下两层、内外多层两两紧挨焊接到金属装置上。负极装置由高强厚塑料板(16)、承重环氧玻璃钢棒(6)，镁棒(18)，支撑架(9)组成。镁棒(18)共6根，为商用AZ31B镁合金，尺寸为650mmX C>50mm,镁棒与塑料板之间通过螺纹连接,连接部位加密封垫圈，负极引出导线通过螺钉与镁棒固定接触，导线引出部位通过密封接头(20)加环氧树脂密封。正负极之间采用环氧玻璃钢棒连接，环氧玻璃钢棒长度为30cm。承重环氧玻璃钢棒(6)加连接块(5)与塑料板(16)通过螺栓紧固连接，分布在塑料板的四角处，共8根，长度为0.5m，起到支撑坠石(7)的作用。支撑架(9)共8根，其中4根位于与装置正极最大外圈等圆周位置，通过连接块(5)螺纹连接，保证装置的结构稳定性，另外4根分布在塑料板底面四角内侧，通过连接块(图4中2)螺纹连接，保护镁棒，防止在运输过程中镁棒着地受力。
[0043]考虑到镁棒和电缆连接的安全性，负极每根镁棒独立引出电缆，电缆在集线密封盒中汇总密封。集线密封盒(14)坐落在塑料板(16)上，为了方便线路分布，正极电缆引出部分(11)为正极装置的底部，正负极电缆通过电缆引出接头(11，20)接入集线密封盒
(14)，由单股电缆总线(17)引出连接仪器。其中单股电缆总线选用两芯电缆，考虑到两芯电缆较细，强度不足，可以选用多芯单股电缆，其中多芯电缆合并为两芯电缆使用。圆环形坠石(7)外径为2m，高度为15cm，位置如图1所示，通过固定孔(15)与承重环氧玻璃钢棒固定，布放起重时起重坠石，通过重力作用，坠石将镁阳极和塑料板压入海底沉积物中，坠石底部位于海底沉积物/海水分界面(8)处，正极工作在海水中，从而实现海底沉积物层镁阳极燃料电池装置实海布放。
[0044]实施例5:
[0045]如图6所示，本发明装置组装的电池开路电压为1.80V-1.95V之间，通过升压板可以升压到5V、6V、12V、24V等，电缆由海底引出，驱动工作在海面上的海洋浮标等工作设备长期持续平稳工作，是固定位置海洋监测仪器长久持续驱动的理想电源。
[0046]实施例6:
[0047]本发明专利装置组装的电池开路电压为1.80V-1.95V之间，通过升压板可以升压到5V、6V、12V、24V等，用于驱动工作在海底的水温仪、温深仪、温盐深测试仪，单通道水听器等海洋检测仪器长期持续平稳工作，是固定位置海洋监测仪器长久持续驱动的理想电源。
【主权项】
1.本发明专利公开了一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其装置特征是:分别以导电碳纤维刷阴极、镁合金阳极作为电池正、负极材料，海底沉积物层作为电解质环境，直接把镁阳极及支撑架插入到海底沉积物层，阴极碳纤维刷工作在海水中，其中，负极的镁阳极作为电子供体提供电子，正极碳纤维刷以海水中的溶解氧作为正极氧化剂，构成电池装置。
2.根据权利要求1所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其特征在于:本发明专利设计并优化了装置的正负极电池结构构架，正负极连接方式，电缆连接方式，坠石及支撑设计。
3.根据权利要求2所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其特征在于:装置正极框架为不锈钢或钛金属结构，呈多层中空的圆形结构，电极材料为导电碳纤维刷，分为上下单层或双层、内外多层分布焊接到金属框架上，正极工作在海水中。
4.根据权利要求2所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其特征在于:装置负极结构为镁棒均匀圆周分布在高强厚塑料板上，镁棒与高强塑料板以螺纹连接，连接部位采用防水垫圈及环氧树脂密封。
5.根据权利要求2所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其特征在于:装置正负极之间以高强绝缘材料连接(如，环氧玻璃钢棒，工程塑料等)。
6.根据权利要求2所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其特征在于:装置负极部位设计多根支撑架，分别位于正极装置等圆处及高强塑料板4角内侧处均布。
7.根据权利要求2所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其特征在于:在保证塑料板强度的基础上，装置负极的高强塑料板中间挖空处理。
8.根据权利要求2所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其特征在于:坠石为一个整体圆环形，用于固定电池装置在海底位置，在实际应用中所处位置为海水/海底沉积物层界面处，亦为电池装置在海底沉积物下样深度之标记物。
9.根据权利要求2所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其特征在于:坠石由8根足够长的环氧玻璃钢棒承重，8根承重棒通过连接块与高强环氧板固定连接。
10.根据权利要求1所述的一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置及驱动海洋监测仪器运行，其特征在于:该装置开路电压为1.80V-1.95V之间，经过升压板分别升压到5V，6V，9V，12V，24V，驱动不同海洋监测仪器(水温仪、温深仪、温盐深仪、单通道水听器、小型浮标)长期运行。
【专利摘要】本发明公开了一种海底沉积物层镁阳极燃料电池实海装置，其装置特征是：分别以导电碳纤维刷阴极、镁合金阳极作为电池正、负极材料，海底沉积物层作为电解质环境，在使用过程中直接把镁阳极及支撑架插入到海底沉积物层，阴极碳纤维刷工作在海水中，其中，负极的镁阳极作为电子供体提供电子，正极碳纤维刷以海水中的溶解氧作为正极氧化剂。该电池装置正、负极分开，把镁阳极应用到海底沉积物环境中，能够减少正极碳纤维表面镁盐沉积和污损，保证正极的优异性；同时，能减少镁阳极的自腐蚀，延长镁阳极和电池的使用寿命，供电平稳，是海洋监测仪器长久持续驱动的理想电源。在实海条件下，该装置经过升压设计驱动海洋监测仪器长期运行。
【IPC分类】H01M12-06
【公开号】CN104852106
【申请号】CN201410054688
【发明人】付玉彬, 柴方刚, 英明, 于建
【申请人】中国海洋大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年2月18日