海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电单体的制作方法

本发明涉及一种应用于海上发电的漂浮式纵向强排风金属-空气发电体，属于新能源技术领域。

背景技术：

目前我国在海上和海岛上工程作业较多，作业设备功率较大，由于这些海上作业平台和海岛远离陆地，陆上电网无法联通到岛上或平台上，目前主要采用大功率柴油机发电机组发电供电。采用柴油机或采油机发电机组供电，均消耗大量柴油，通过陆路车辆和海上轮船运输柴油过程中耗能较多，燃烧过程中污染严重，在海上和海岛上储存大量柴油还存在一定的安全隐患，需要特别的防护措施。并且石油作为一种重要的能源物质，是世界上消费最大的基础经济资源，对一个国家的经济发展以及国家安全起着重要的作用。最新数据显示，我国原油对外依存度已经达到了68％。因此需要开发一种新型的电能生产方式，在满足用电需求的前提下节约能源，减少污染物排放。利用潮汐能、太阳能、风能等发电设备功率密度低，仅能满足照明、水泵等小型电器设备用电，满足不了大功率设备用电需求。本发明利用金属-空气电池发电原理，设计出了以海水为电解液的海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体，解决了目前因太阳能、潮汐能、风能发电功率密度低，不能满足海上作业平台和海岛上大功率设备用电需求的实际问题。海上漂浮式铝-空气发电系统，充分利用自然流动的丰富海水为电解液，省去了电解液运输过程以及循环流动的泵功率的耗能，采用重量轻、功率密度大的铝-空气电池代替柴油机发电机组，减少能源消耗以及运输过程中的耗能，降低燃油燃烧过程产生的污染物排放，同时便于储存，对于材料运输、加工、存储等过程中系统性节能减排具有重要的实际意义。

技术实现要素：

本发明设计的海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体，主要结构为单金属电极和双空气电极组成的发电单体。金属电极位于两个空气电极之间，金属电极两侧与空气电极构成两个电池，增大了金属电极的利用率。金属电极长为l，高为h，空气电极尺寸与其相同。本发明中的金属电极和空气电极，高h大于长l，纵向置于海水中。空气侧位于海面以下较深的位置，随着电化学反应的进行，空气侧的氧气不断被消耗，需要对空气侧进行换气以补充氧气。空气侧安装有抽风扇，利用电池所发电能的一部分对空气侧进行强制排风，保证充足的氧气供应。金属电极厚度为d，根据不同的发电周期可选用不同厚度的金属电极。金属电极上装有两个或以上的电极端子，电极端子与汇流排相连，然后将电流导出，构成发电系统或连接至用电器。

本文发明的海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体，主体结构漂浮于海面，四周装有防浪板避免空气电极的空气侧进水，影响电化学反应的进行。同时空气电极的空气侧装有百叶窗式防水装置，防止降雨对空气电极造成不良影响。空气电极空气侧腔体，底部设置有集流槽。海水或雨水进入空气侧腔体后可以在集流槽内汇聚，在通过空气侧腔体内的排水泵抽出。排水泵在有需要时启动，排水泵使用发电体所发的部分电能。

本发明设计的海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体，可解决海上长时间用电的问题。本发明具有以下优点：

(1)海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体可根据使用时间需求配置不同厚度的金属电极，连续使用时间可长达一年半。使用期内无需进行额外维护。

(2)本发明设计的海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体采用纵置结构，结构紧凑，充分利用海平面以下的空间。单位海洋面积发电功率大。

(3)本发明设计的海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体将海水作为电解质，利用海水流动的能量带走电化学反应生成物，实现金属-空气电池的长时间连续发电。

(4)本发明设计的海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体使用的金属电极包括铝、锌等常见金属，与传统柴油发电系统相比避免了化石燃料的消耗，降低了污染物排放。

本发明的具体结构由附图1、2、3给出。

附图说明

附图1为本海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体的正视图；

附图2为本海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体的俯视图；

附图3为本海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体的左视图和等轴测试图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明设计的海上漂浮式纵向强排风金属-空气发电体由金属电极(1)，空气电极(2)，抽风扇(3)，抽水泵(4)和空气腔体(5)组成。金属电极厚度为d，根据不同的发电周期可选用不同厚度的金属电极。金属电极和空气电极长和高尺寸相同，长为l，高为h，长和高之比l/h较小，即电极高度较大，在海水中呈纵向布置。金属电极和空气电极之间距离为s1，该距离保证金属-空气发电体的正常发电，并使海水可在自然状态下流过电极之间的空隙，带走电化学反应生成物。空气电极和空气腔体壁面间距为s2，该尺寸保证空气腔体内有足够的空气参与电化学反应，并使其中的空气在抽风扇的作用下与外界大气进行充分换气。金属电极上装有两个或以上的电极端子(6)，电极端子与汇流板(7)相连，然后将电流导出，构成发电系统或连接至用电器。四周装有防浪板(8)避免空气电极的空气侧进水，影响电化学反应的进行。同时空气电极的空气侧装有百叶窗式防水装置，防止降雨对空气电极造成不良影响。空气电极空气侧腔体，底部设置有集流槽(9)。海水或雨水进入空气侧腔体后可以在集流槽内汇聚，在通过空气侧腔体内的排水泵抽出。

技术特征：

技术总结
本发明利用金属‑空气电池发电原理，设计出了以海水为电解液的海上漂浮式纵向强排风金属‑空气发电体，解决了目前因太阳能、潮汐能、风能发电功率密度低，不能满足海上作业平台和海岛上大功率设备用电需求的实际问题。海上漂浮式纵向强排风金属‑空气发电体，主要结构为单金属电极和双空气电极组成的发电单体。金属电极和空气电极，高H大于长L，纵向置于海水中。空气侧安装有抽风扇，利用电池所发电能的一部分对空气侧进行强制排风，保证充足的氧气供应。本发明设计的发电体，可长时间发电；纵向布置，充分利用海平面以下的空间；与传统柴油发电系统相比避免了化石燃料的消耗，降低了污染物排放。

技术研发人员：万锐;王义春;张松茂;何星磊
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2018.08.06
技术公布日：2019.01.08