CN101383427B - 一种化学能转变电能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于为电动车提供电能的一种化学能转变电能的方法，该方法生产正极铅膏：将铅粉500公斤与乙炔黑0.3公斤干混，再加入氧化水12公斤和纯水40公斤，再加入硫酸50公斤，混合；生产负极铝膏：将铅粉500公斤加入氧化水12公斤、纯水35公斤、硫酸43公斤、腐植酸3.5公斤，混合；生产电解液：将纯水1275升加入浓硫酸285升，混合；在充、放电反应比例中，正极铅膏kg∶电解液L∶负极铅膏kg＝1∶3∶1.25。三层螺旋轴式电能反应器包括桶状壳体、添加仓、排放仓和反应室。在工艺上减少了涂膏、阴干，节省人力、物力。对120安时的电容量充电，只需2个小时，无废气排放，所用化合物可重复循环使用，能长期连续输出额定的电压和电流，寿命长，效率高。

Description

一种化学能转变电能的方法

技术领域

本发明涉及为电动车提供电能的一种化学能转变电能的方法。

背景技术

在中国专利文献中公开了日本株式会社杰士汤浅“铅蓄电池的制造方法”专利技术，公告号1886860，公开日，2006年12月27日。专利摘要：具备正极、负极、隔板及电解液的铅蓄电池，上述电解液含挥发性有机酸，电解液含挥发性有机酸含量在上述每1立升电解液中250mg/L以下，这样就能改变铅蓄电池的性能。

在此方法中，是把能贮存正、负电荷的铅质载体，按放电池容量所需，将定量的正、负铅质载体，置入中介介质硫酸液中，充电时按电池容量充入电荷，放电时则按电池容量，从初期高电压，大电流逐渐对用电器放出，当电池放电功率低于用电器额定功率所需时，用电器将无法运转；此时需对电池重新充电至额定容量，方能对用电器再次供电。

上述电池制造方法制造出的电池在使用过程中，有下列缺点：

1无法长期连续输出额定的电压和电流。

2电池内的正、负电荷载体只能在电池内充电，在充电过程中该电池无法对用电器输出电能。

3电池内的正、负电荷载体是按电池容量所需，定量固封在容器内的正、负极板上，在充、放电过程中电荷载体容易脱落和晶化，影响电池使用寿命。

4由于正、负极板和介质，是密封安装在容器内，出现故障时无法维修。

5电池内正、负电荷载体是静置于正、负极板上，在充、放电过程中无法做到深充、深放；使电荷载体使用率降低。

发明内容

本发明的目的是要提供一种化学能转变电能的方法，该方法能长期连续输出额定的电压和电流，且寿命长，效率高。

本发明的目的是这样实现的：该方法包括生产正极铅膏、生产负极铅膏、生产电解液。

生产正极铅膏：将铅粉500公斤与乙炔黑0.3公斤干混，再加入氧化水12公斤和纯水40公斤，再加入硫酸50公斤，混合均匀，出膏备用；

生产负极铅膏：将铅粉500公斤加入氧化水12公斤、纯水35公斤、硫酸43公斤、腐植酸3.5公斤，混合均匀，出膏备用；

生产电解液：将纯水1275升加入浓硫酸285升(浓硫酸的密度1.835克/立方厘米)，混合均匀，冷却，备用；

电能转变为化学能：将正极铅膏装入三层螺旋轴式电能反应器的正极铅膏添加仓，将负极铅膏装入三层螺旋轴式电能反应器的负极铅膏添加仓，将电解液装入三层螺旋轴式电能反应器的电解液添加仓，启动微电机，将带动三层螺旋轴旋转，使正极铅膏、负极铅膏及电解液分別旋入各自的反应室，再用充电器对正极铅膏和负极铅膏充电，充足电荷后通过三层螺旋轴另一端分别旋入正极铅膏排放仓、负极铅膏排放仓及电解液排放仓，通过添加仓不断的添加旋入、排放仓三层螺旋轴同步排放，使反应室的充电反应连续进行；

化学能转变电能：把充足电量的正极铅膏、负极铅膏及电解液分别装入添加仓内，启动驱动电机，将带动三层螺旋轴旋转。即将正极铅膏、负极铅膏及电解液分別旋入各自的反应室，把正极导体输出线和负极导体输出线分别接在用电器的正负极上，正极铅膏、负极铅膏及电解液即对用电器发生放电反应，完成放电反应后的正极铅膏、负极铅膏及电解液通过三层螺旋轴不断旋转，分别旋入正极铅膏的排放仓、负极铅膏排放仓、电解液排放仓。通过添加仓三层螺旋轴不断旋进、排放仓三层螺旋轴同步旋出，使反应室的放电反应所输出的电功率维持恒值。

在充、放电反应比例中，正极铅膏(kg)∶电解液(L)∶负极铅膏(kg)＝1∶3∶1.25。

本发明也可以对正极铅膏、负极铅膏及电解液充电后，分别库存在容器中备用。

本发明和原铅蓄电池放电相比：原蓄电池在放电时，先从栅极板的表层开始放电，初期电压、电流均较大，随着放电时间的延续，电压、电流会越来越小，无法提供额定的电压、电流。本发明可以把预先充足电量的正、负铅膏及电解液，加入到三层螺旋轴式电能反应器内，即可对外输出额定的电压和电流。

本发明也同样适应锂蓄电池、镊氢蓄电池、银锌蓄电池、锌锰一次性电池上的充、放电使用。

本发明所述的三层螺旋轴式电能反应器包括桶状壳体、添加仓、排放仓和反应室，桶状壳体上部设有正极铅膏添加仓、电解液添加仓、负极铅膏添加仓、负极铅膏排放仓、电解液排放仓和正极铅膏排放仓；桶状壳体下部为反应室，三层螺旋轴位于反应室内，空心轴位于三层螺旋轴内，外金属管状电极位于三层螺旋轴与桶状外壳之间，内金属管状电极位于三层螺旋轴与空心轴之间，空心轴一端与桶状壳体一端固定相连，三层螺旋轴一端穿过桶状壳体的另一端与电机驱动器相连。三层螺旋轴的内螺纹与空心轴之间为正极铅膏反应室，三层螺旋轴的中螺纹槽为电解液反应室，中螺纹槽内装有板阀，板阀轴连接有板阀轴齿轮，板阀轴齿轮与连接在桶状壳体上的内齿轮相啮合，三层螺旋轴的外螺纹与桶状壳体之间为负极铅膏反应室。正极铅膏反应室、电解液反应室和负极铅膏反应室之间的隔板均由网孔状材料制成。

隔板均能阻挡膏状物进入电解液反应室，但允许电解液的分子、电子、离子通过，并分别进入正极铅膏反应室和负极铅膏反应室，浸渍正极膏状物和负极膏状物，完成化学能与电能的反应；内金属管状电极和外金属管状电极用于正极、及负极电的输送。添加到反应室的铅膏在和各自的导体滑动运动中，同时做化学能与电能的反应。

本发明所用的三层螺旋轴式电能反应器和原铅蓄电池相比较：原铅蓄电池使用寿命约500次后，因栅极板上的铅膏膨涨、收缩易脱落、晶化等原因而无法使用。现在改进后铅膏在铅极管管壁上，在滑动中进行充、放电反应，使铅膏有足够的膨涨、收缩空间，无法形成晶块，延长蓄电池的使用寿命，可达3000次以上。

本发明的三层螺旋轴式电能反应器和原铅蓄电池相比：原铅蓄电板和铅膏均是固定安装在容器内的。若有一块极板出现故障，则整块蓄电池无法使用。本发明的三层螺旋轴式电能反应器若出现故障，则可打开反应器维修，更换其中的零部件后，仍不影响反应器的正常使用。

本发明和原铅蓄电池充电时间上相比较：原铅蓄电池在充电时需要很长的时间，如120安时的铅蓄电池，完全充足需8个小时，其原因是固定式栅极板充电时，先从栅极板蓄电表层结晶、膨涨、转变活性物，而转变成活性物的结晶层是电的不良导体，致使栅极板内层电阻变大，充电时间较长。

本发明的三层螺旋轴式电能反应器，蓄电为膏状铅化合物，充电时铅膏浸渍在电解液中，在螺旋槽的旋转中不断翻动，不会形成表层结晶活性物，只能形成颗粒结晶活性物，使深层电阻变小，减少充电时间，若对120安时的电容量充电，本发明只需2个小时。

本发明的三层螺旋轴式电能反应器是一种可安装交通运输车辆上的化电学能转变电能并可逆转的反应装置，整体结构简单，体积较小，维修方便，生产成本低。适应于各种交通运输工具。且无噪音，无圬染，无废气排放，所用化合物可重复循环使用。

本发明可使用放电反应的化合物资源广泛，一次性放电反应的化合物和重复使用的放电反应的化合物均能在本发明技术上使用。

本发明也可以对重复使用的化合物充入电能，对化合物充电时和上述放电反应相反，把外金属管状电极和内金属管状电极分别接在充电器的电极极柱上，在加料仓内分别加入低电量的化合物和液体介质，三层螺旋轴将加料仓内的低电量化合物及液体介质旋入反应室进行充电反应，充足电能的化合物及液体介质在控制器的检测、控制下，驱动三螺旋轴旋出已充足电能的化合物及液体介质进入排料仓。

本发明三层螺旋轴式电能反应器可以多个单体串联组装、并联组装、串并连组装，能满足不同的负载和不同的条件下使用。

本发明在工艺上减少了涂膏、阴干等多个环节。节省了较多的人力、物力。

附图说明

图1是本发明的三层螺旋轴式电能反应器结构示意图。

图中1.三层螺旋轴、2.蜗轮、3.微电机、4.蜗轮轴、5.齿轮室壳体、6.第一端盖、7.第一密封圈、8.内壁旋排料孔、9.正极铅膏排放仓、10.排料孔、11.第二端盖、12.第二密封圈、13.内金属管状电极、14.液体排放孔、15.电解液排放仓、16.液体一号泵、17.第三密封圈、18.第三端盖、19.外螺纹、20.负极铅膏排放仓、21.板阀、22.板阀轴、23.第四端盖、24.外金属管状电极、25.桶状壳体、26.中螺纹槽、27.内螺纹、28.第五端盖、29.第一接线柱、30.负极铅膏添加仓、31.第四密封圈、32.第六端盖、33.液体二号泵、34.板阀轴齿轮、35.内齿轮、36.第五密封圈、37.电解液添加仓、38.第七端盖、39.内螺旋旋槽、40.正极铅膏添加仓、41.第二接线柱、42.第八端盖、43.空心轴固定端盖、44.空心轴、45.第一导线、46.第二导线、47.电子控制器、48.第三导线、49.第四导线。

具体实施方式

在图1中，桶状壳体25上部横向顺序设有正极铅膏添加仓40、电解液添加仓37、负极铅膏添加仓30、负极铅膏排放仓20、电解液排放仓15和正极铅膏排放仓9。

桶状壳体25下部为反应室。三层螺旋轴1位于反应室内，空心轴44位于三层螺旋轴1内，外金属管状电极24位于三层螺旋轴1与桶状壳体25之间，内金属管状电极13位于三层螺旋轴1与空心轴44之间，空心轴44右端与桶状壳体25右端固定相连，三层螺旋轴1左端穿过与桶状壳体25的左端与电机驱动器的蜗轮2相连。三层螺旋轴1的内螺纹27与空心轴之间为正极铅膏反应室，三层螺旋轴1的中螺纹槽26为电解液反应室，三层螺旋轴1的外螺纹19与桶状壳体25之间为负极铅膏反应室。正极铅膏反应室、电解液反应室和负极铅膏反应室之间的隔板均由网孔状材料制成。

生产正极铅膏：将铅粉500公斤与乙炔黑0.3公斤干混，再加入氧化水12公斤和纯水40公斤，再加入硫酸50公斤，混合均匀，出膏备用；

生产负极铅膏：将铅粉500公斤加入氧化水12公斤、纯水35公斤、硫酸43公斤、腐植酸3.5公斤，混合均匀，出膏备用；

生产电解液：将纯水1275升加入浓硫酸285升(浓硫酸的密度1.835克/立方厘米)，混合均匀，冷却，备用；

电能转变为化学能：将正极铅膏装入三层螺旋轴式电能反应器的正极铅膏添加仓40，将负极铅膏装入三层螺旋轴式电能反应器的负极铅膏添加仓30，将电解液装入三层螺旋轴式电能反应器的电解液添加仓37，启动微电机3，将带动三层螺旋轴1旋转，使正极铅膏、负极铅膏及电解液分别旋入各自的反应室，再用充电器对正极铅膏和负极铅膏充电，充足电荷后通过三层螺旋轴1左端分别旋入正极铅膏排放仓、负极铅膏排放仓及电解液排放仓，通过添加仓不断的添加旋入、排放仓、三层螺旋轴同步排放，使反应室的充电反应连续进行；

化学能转变电能：把充足电量的正极铅膏、负极铅膏及电解液分别装入添加仓内，启动微电机3，将带动三层螺旋轴1旋转。即将正极铅膏、负极铅膏及电解液分剧旋入各自的反应室，把正极导体输出线和负极导体输出线分别接在用电器的正负极上，正极铅膏、负极铅膏及电解液即对用电器发生放电反应，完成放电反应后的正极铅膏、负极铅膏及电解液通过三层螺旋轴1不断旋转，分别旋入正极铅膏排放仓9、负极铅膏排放仓20、电解液排放仓15。通过添加仓三层螺旋轴1不断旋进、排放仓三层螺旋轴1同步旋出，使反应室的放电反应所输出的电功率维持恒值。

在充、放电反应比例中，正极铅膏(kg)∶电解液(L)∶负极铅膏(kg)＝1∶3∶1.25。

具体工作原理是：

在微电机3驱动蜗轮2转动时，蜗轮2将带动三层螺旋轴1旋转，在负极铅膏添加仓30和正极铅膏添加仓40分别加入能产生放电反应的负极铅膏和正极铅膏，电解液添加仓37内加入能促进负极铅膏和正极铅膏产生放电反应的电解液。三层螺旋轴1在微电机3的带动下，带动内螺纹27和外螺纹19及液体二号泵33同时转动，转动的内、外螺纹将会同步按反应比例要求旋进负极铅膏和正极铅膏进入圆桶状壳体，被旋进的负极铅膏和正极铅膏分别和外金属管状电极24和内金属管状电极13在接触中滑向桶状壳体反应室左端。液体二号泵33也在三层螺旋轴1的带动下按负极铅膏和正极铅膏放电反应比例要求泵入电解液进入中螺旋槽内。安装在中层螺旋槽一端的板阀轴齿轮34，在三层螺旋轴1的驱动下，做圆周运动的同时，和固定在电解液添加仓37仓壁上的内齿轮35啮合，带动板阀21在中螺纹槽26内做圆周运动，控制槽内电解液做同步、同量流通同时，浸渍内、外螺纹槽内的正极铅膏和负极铅膏，完成正极铅膏和负极铅膏的放电反应。产生的电流和电压，分别通过外金属管状电极24和内金属管状电极13上的电极极柱及导线，输送到负载和电子控制器47上。在桶状壳体25的反应室内已完成放电反应的正极铅膏、负极铅膏和电解液，随着三层螺旋轴1的转动，逐渐被排到正极铅膏排放仓9、负极铅膏排放仓20，电解液也通过和三层螺旋轴1同步旋转的液体一号泵16排出，进入电解液排放仓15。电子控制器47是检测该装置中放电反应所输出的电流、电压是否达到负载所需，并能随时调整三层螺旋轴1的转速，以保证内、外螺纹槽所旋进反应室的正极铅膏、负极铅膏及液体泵入量放电反应时，所产生的电流、电压满足负载所需。

三层螺旋轴1顺时针方向旋转时，负极铅膏添加仓30、正极铅膏添加仓40和电解液添加仓37分别加料后，负极铅膏被外螺纹19旋入负极铅膏反应室，正极铅膏被内螺纹27旋入内螺纹槽。电解液添加仓37内的电解液经液体二号泵33，按反应所需泵入液体进入中螺纹槽26，板阀轴齿轮34在三层螺旋轴1的带动下，在和内齿轮35啮合中，做圆周和自转运动，同时驱动板阀轴22、板阀21在中螺纹槽26内旋转，控制槽内液体做同步、同量流通。同时，浸渍内、外螺纹槽内的正极铅膏和负极铅膏，完成放电反应。被外螺旋19旋入的正极铅膏、负极铅膏与外金属管状电极24内壁紧密滑动接触，产生的电流通过外金属管状电极24输送到第一接线柱29上。正极铅膏添加仓40内的正极铅膏、负极铅膏被内螺纹27旋入桶状壳体25。

当三层螺旋轴旋1转方向和上述方向相反时，本放电反应技术仍能成立。只需将上述的添加仓作为排放仓、排放仓作为添加仓对换使用即可。一号泵和二号泵为同进同出同量同步液体泵，当三层螺旋轴1旋转方向改变时，两只液体泵旋进、旋出的液体方向也将同步改变。外壁紧密滑动接触，产生的电流通过内金属管状电极13输送到第二接线柱41上。电解液添加仓37内的电解液在液体二号泵33的作用下，和负极铅膏添加仓30、正极铅膏添加仓40内的负极铅膏和正负极铅膏，按放电反应比例要求，同步进入三层螺旋轴1，并通过滤孔浸渍内、外螺旋槽中的负极铅膏和正极铅膏，使电能转换顺利进行。

电能的输送是由外金属管状电极24上的第一接线柱29和内金属管状电极13上的第二接线柱41上的连接导线达到目的的。电能输送的大小是由三层螺旋轴1的转速来决定的，在单位时间内，三层螺旋轴1转速快则旋进的量大，输送的电能则大，反之则小。螺旋轴的驱动是由微电机3、蜗轮轴4、蜗轮2和电子控制器47来控制的，电子控制器47一端的第一导线45、第二导线46分别联接在第二接线柱41、第一接线柱29上。另一端通过第三导线48、第四导线49连接到微电机3上。电子控制器47可根据负载所需电能的大小，调节微电机3的转速，使所输送的电能和负载所需达到最佳搭配。

各部件具体安装：在桶状壳体25的反应室内同心滑动安装三层相同螺纹的三层螺旋轴1、内金属管状电极13、外金属管状电极24。三层螺旋轴1的外螺纹9外壁和外金属管状电极24内壁同心滑动接触。外螺纹19的空心管内固定安装有相同螺距的螺纹槽26，螺纹槽26的外壁和外螺纹19的空心管内壁固定安装。在螺纹槽26内安装有多个板阀21，板阀21固定在板阀轴22上，板阀轴22可以在螺纹槽26内带动板阀21旋转。螺纹槽26的内壁固定安装在内螺纹27的外管壁上。在内螺旋27内侧同心安装内金属管状电极13，该电极的外壁和的内螺纹27内壁同心滑动接触，内金属管状电极13的第二接线柱41通过正极铅膏添加仓40引出。在该电极内同心固定安装塑质空心管内衬。该空心管内衬和桶状壳体25右端的第八端盖42固定安装。

其中正极铅膏排放仓9和正极铅膏添加仓40位于同一螺纹上，负极铅膏排放仓20和负极铅膏添加仓30位于另一螺纹上，电解液排放仓15和电解液添加仓37位于三层螺旋轴1的夹心层两端。在电解液排放仓15和电解液添加仓37内分别安装有等量控制的液体泵、板阀齿轮和内齿轮，内齿轮同心固定在液体仓壁上。内螺纹27两端略长于中螺纹槽26。中螺纹槽26两端略长于外螺纹19，且三者同心、同螺距相对固定连结。内、外螺纹及管壁均用多孔透气型材料，中螺纹槽26及板阀21为密极型材料。

桶状壳体25内所用材质为耐酸、耐碱材料。

Claims (1)

1.一种化学能转变电能的方法，该方法包括生产正极铅膏、生产负极铅膏、生产电解液，其特征是：

生产正极铅膏：将铅粉500公斤与乙炔黑0.3公斤干混，再加入氧化水12公斤和纯水40公斤，再加入硫酸50公斤，混合均匀，出膏备用；

生产负极铅膏：将铅粉500公斤加入氧化水12公斤、纯水35公斤、硫酸43公斤、腐植酸3.5公斤，混合均匀，出膏备用；

生产电解液：将纯水1275升加入浓硫酸285升，浓硫酸的密度1.835克/立方厘米，混合均匀，冷却，备用；

电能转变为化学能：将正极铅膏装入三层螺旋轴式电能反应器的正极铅膏添加仓，将负极铅膏装入三层螺旋轴式电能反应器的负极铅膏添加仓，将电解液装入三层螺旋轴式电能反应器的电解液添加仓，启动微电机，将带动三层螺旋轴旋转，使正极铅膏、负极铅膏及电解液分别旋入各自的反应室，再用充电器对正极铅膏和负极铅膏充电，充足电荷后通过三层螺旋轴另一端分别旋入正极铅膏排放仓、负极铅膏排放仓及电解液排放仓，通过添加仓不断的添加旋入、排放仓三层螺旋轴同步排放，使反应室的充电反应连续进行；

化学能转变电能：把充足电量的正极铅膏、负极铅膏及电解液分别装入添加仓内，启动驱动电机，将带动三层螺旋轴旋转，即将正极铅膏、负极铅膏及电解液分别旋入各自的反应室，把正极导体输出线和负极导体输出线分别接在用电器的正负极上，正极铅膏、负极铅膏及电解液即对用电器发生放电反应，完成放电反应后的正极铅膏、负极铅膏及电解液通过三层螺旋轴不断旋转，分别旋入正极铅膏的排放仓、负极铅膏排放仓、电解液排放仓，通过添加仓三层螺旋轴不断旋进、排放仓三层螺旋轴同步旋出，使反应室的放电反应所输出的电功率维持恒值；

在充、放电反应比例中，正极铅膏kg∶电解液L∶负极铅膏kg＝1∶3∶1.25；

所述的三层螺旋轴式电能反应器包括桶状壳体、添加仓、排放仓和反应室，桶状壳体上部设有正极铅膏添加仓、电解液添加仓、负极铅膏添加仓、负极铅膏排放仓、电解液排放仓和正极铅膏排放仓；桶状壳体下部为反应室，三层螺旋轴位于反应室内，空心轴位于三层螺旋轴内，外金属管状电极位于三层螺旋轴与桶状外壳之间，内金属管状电极位于三层螺旋轴与空心轴之间，空心轴一端与桶状壳体一端固定相连，三层螺旋轴一端穿过桶状壳体的另一端与电机驱动器相连。三层螺旋轴的内螺纹与空心轴之间为正极铅膏反应室，三层螺旋轴的中螺纹槽为电解液反应室，中螺纹槽内装有板阀，板阀轴连接有板阀轴齿轮，板阀轴齿轮与连接在桶状壳体上的内齿轮相啮合，三层螺旋轴的外螺纹与桶状壳体之间为负极铅膏反应室，正极铅膏反应室、电解液反应室和负极铅膏反应室之间的隔板均由网孔状材料制成。

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