CN103682385A - 便携式水电池元件及以其组成的水电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种供电装置，特别是一种便携式水电池元件及以其组成的水电池装置。水电池元件包括构成正极的碳化布、与碳化布电气性连接的正极引出电极、与碳化布紧密连接的含盐布、与含盐布紧密连接的吸水性纸、与吸水性纸紧密连接并构成负极的负极金属件、与负极金属件电气性连接的负极引出电极、以及将碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压着的热收缩管。水电池装置包括壳体，壳体内设有一个或以上前述的水电池元件，壳体设有注水孔供注水至壳体内以使水电池元件的吸水性纸吸水。

Description

便携式水电池元件及以其组成的水电池装置
技术领域
本发明涉及一种供电装置，特别是一种便携式水电池元件及以其组成的水电池装置。
背景技术
随着社会环保意识的提高，市面上出现了不少环保供电装置，例如是水电池。CN201616475U公开了一种水电池，其包括金属制的负极内筒体、填充在负极内筒体内的氧化物质粉末填充材料、以及插入粉末填充材料内的碳质棒状正极集电体。使用时，只需将水注入负极内筒体，水渗透和扩散到粉末填充材料，继而起到氧化反应的催化作用，使负极内筒体的内周面氧化并产生离子，负极内筒体和正极集电体之间产生电位差，并产生电力。不过，由于水在粉末材料的渗透和扩散速度较难控制，故这种水电池的电流和电压表现并不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可以长期保存、方便储存和搬运、只需注入只需注入水或其他电解驱动液或其它中性液体便可快速供电、且初期及长期使用时的电压及电流特性都非常好的便携式水电池元件及其装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种便携式水电池元件，其特征在于：它包括构成正极的碳化布、与碳化布电气性连接的正极引出电极、与碳化布紧密连接的含盐布、与含盐布紧密连接的吸水性纸、与吸水性纸紧密连接并构成负极的负极金属件、与负极金属件电气性连接的负极引出电极、以及将碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压着的热收缩管。
其中，含盐布为含浸了盐的多层织棉布。碳化布是由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布。含盐布的含盐浓度在5％以上。负极金属件为一对金属固定板，其将紧密连接的碳化布、含盐布和吸水性纸夹紧固定。便携式水电池元件还包括正极支持板，正极引出电极固定于正极支持板上，碳化布紧密连接固设正极引出电极的正极支持板的周围。
本发明亦提供了一种水电池装置，包括壳体，壳体内设有一个或以上前述的水电池元件，壳体设有注水孔供注入液体至壳体内以使水电池元件的吸水性纸吸水。壳体还设有外部引出线出口。在其中一个实施例中，水电池装置还包括水箱和压下装置；水箱设于壳体上方，其内部预先储水，并设置有排出口，排出口内设有密封排出口的闭止膜；壳体的注水孔设置突出的注水管，注水管上端形成尖端并对应排出口设置；压下装置将水箱下移使注水管尖端刺穿排出口的闭止膜以将水箱内的水注入至壳体内。此外，还可设有可拆除的阻止水箱压下的压下阻止装置。
本发明亦提供了另一种水电池装置，其包括壳体，壳体内设有由一个或以上前述的水电池元件组成的水电池元件组、水电池元件组移动装置；壳体底部由下而上顺序叠设有吸水性纸、含盐布和吸水性海棉；壳体设有注水孔供注入液体至壳体底部；水电池元件组移动装置将水电池元件组在远离壳体底部的上方位置和接触壳体底部的下方位置之间移动。水电池元件组包括多个水电池元件，两端设有塑料制保持板夹紧设于中间的多个水电池元件。预设数量的水电池元件之间设有隔板，隔板之间在水电池元件的下侧设有吸水性海棉。
本发明的有益效果如下：
1.本发明的电能化学电子式为Mg+Cu2Cl2+6H2O→2Cu+MgCl2·6H2O，水电池元件的开始电压为1.60～1.80V，工作电压为1.4～1.5V，其电荷量比同体积锌锰干电池大一倍左右。它有良好的温度适应性，能在-20～60℃条件下使用，在储存期中其电荷量下降率每年仅3％左右，因此其储存寿命可长达5年。
2.本发明的水电池装置在非工作状态下壳体内无需注入水等液体，因此搬运及保管都非常的容易；由于没有液体的存在，故水电池元件不会发生反应，可以长期保存。
3.本发明的水电池元件结构，只需要少量液体与吸水性纸相触可使其工作发电，因此能在任何场合在临时使用时加清水或海水使之活化，活化后5秒或半小时内即可使用；而且，由于利用了多层织棉布作为含盐布，故初期电压和初期电流大幅增大，而因时间变化而导致的电压和电流下降亦非常少，因此工作电压十分平稳，使用寿命一次可达1488小时。
4.此外，本发明的水电池元件的热收缩管结构使碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压贴，因此负极和正极间的距离基本上可保持一定。另外，因热收缩管的组装使碳化布和正极引出电极间的电气性连接及负极金属件与负极引出电极间的电气性连接变得可能，而且，组装工序仅需通过热收缩管的装配就能确实的实施，因此制作工序非常容易，制造成本也非常便宜。
5.本发明能供LED灯、野外照明、安全照明、小型供电照明、1V-28V所有直流电器供电、礼品供电、直流充电器、电源储存器、观赏用电器供电以及危急或者迫切需要照明等使用，用途广泛。
6.本发明的水电池元件的主要原料是碳粉和清水，不含重金属物质，不会对环境造成污染，而且可以多次回收利用，生产成本也大大降低。
附图说明
图1是实施例一的结构示意图。
图2(A)至2(F)示出了实施例一的具体结构。
图3示出碳化布种类、含盐布的含盐浓度与初期电压的关系。
图4示出碳化布种类、含盐布的含盐浓度与初期电流的关系。
图5示出含盐布的含盐浓度在10％时的碳化布种类、放置时间与电压的关系。
图6示出含盐布的含盐浓度在20％时的碳化布种类、放置时间与电压的关系。
图7示出含盐布的含盐浓度在10％时的碳化布种类、放置时间与电流的关系。
图8示出含盐布的含盐浓度在20％时的碳化布种类、放置时间与电流的关系。
图9示出含盐布的层数、含盐布的含盐浓度与初期电压的关系。
图10示出含盐布的层数、含盐布的含盐浓度与初期电流的关系。
图11示出含盐布的含盐浓度在10％时的含盐布层数、放置时间与电压的关系。
图12示出含盐布的含盐浓度在20％时的含盐布层数、放置时间与电压的关系。
图13示出含盐布的含盐浓度在10％时的含盐布层数、放置时间与电流的关系。
图14示出含盐布的含盐浓度在20％时的含盐布层数、放置时间与电流的关系。
图15示出使用含盐布和不含盐布时的开始发电时间和电压的关系。
图16示出使用含盐布和不含盐布时的开始发电时间和电流的关系。
图17示出使用含盐布和不含盐布时的放置时间和电压的关系。
图18示出使用含盐布和不含盐布时的放置时间和电流的关系。
图19示出电极面积与电压及电流的关系。
图20示出引出电极的数量与电压及电流的关系。
图21示出实施例二的立体图。
图22示出实施例二中设于壳体内的8个水电池元件的立体图。
图23示出实施例二的设于壳体内的8个水电池元件的接线状态图。
图24示出实施例三的立体图。
图25示出实施例四的立体图。
图26示出实施例五的部件组装图。
图27示出实施例五的结构示意图。
图28示出实施例六的立体图。
图29示出实施例六在非工作状态时的内部结构图。
图30示出实施例六在准备工作状态时的内部结构图。
图31示出实施例六在工作状态时的内部结构图。
图32示出实施例六的水电池示件组的立体图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一：
图1至2示出了本发明水电池元件的一个实施例。如图所示，本实施例的水电池元件10包括构成正极的碳化布14、与碳化布14电气性连接的正极引出电极12、与碳化布14紧密连接的含盐布15、与含盐布15紧密连接的吸水性纸16、与吸水性纸16紧密连接并构成负极的负极金属件17、与负极金属件17电气性连接的负极引出电极18、将碳化布14、正极引出电极12、含盐布15、吸水性纸16、负极金属件17及负极引出电极18相互压着的收缩盖板部材20、以及正极支持板11，正极引出电极12固定于正极支持板11上，碳化布14紧密连接固设正极引出电极12的正极支持板11的周围。
下面就本实施例的各个部件作进一步说明：
正极支持板11是由例如是塑料等的绝缘材料做成的平板。
正极引出电极12是连接于正极支持板11的一面或两面的平板，其以例如是铜等的导电性金属材料做成。如图2(A)所示，正极引出电极12与正极引线13一端进行焊接，以进行电气性连接。
如图2(B)所示，碳化布14紧密粘贴在正极支持板11上，并纵向地围绕正极支持板11缠绕。碳化布14优选是由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布。作为示例，本实施例的碳化布14采用新日本特克斯株式会社提供的碳化布，这种碳化布不是用刚直的碳纤维织成的，而是使用由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布加热碳化后制成，由于原料纤维布自身柔软并具有自由的方向性，因此纤维不只朝面方向伸展，也朝厚度的方向充分的配合，因此不仅仅是面方向，而且在厚度方向也具有非常良好的导电性、诱电特性、热传导性及压缩强度。根据实验证明，使用本发明的碳化布可提供较佳的电压及电流特性，实验详情如下：
实验一：
以表1的材料制成水电池元件10的样品一、样品二和样品三，其中样品一的碳化布14是新日本特克斯株式会社提供的由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布(即本实施例的碳化布)，并测量各样品的端子电压和端子电流值，端子电压相当于以起电压和内部电阻导致的电压降下计算的值，实验结果如图3至图8所示。
表1：
如图3和图4所示，与市场销售的一般的碳化布A和B相比，使用本实施例的碳化布在初期电压和初期电流都要高很多。而且，如图5至图8所示，比起使用市场销售的一般的碳化布A和B，使用本实施例的碳化布时，随着放置时间的增加，电压及电流的减少都较小。由此可见，使用本实施例的碳化布能得到非常优越的电气特性。
如图2(C)所示，含盐布15与碳化布14紧密贴合，并纵向地围绕碳化布14缠绕。在本实施例中，含盐布15是将脱脂布浸渍在饱和食盐水中使之干燥后构成的，一旦浸湿其盐份就会溶解出作为电解液媒体起作用。为达到更佳的电压及电流特性，本实施例的含盐布15是由一枚由2层以上的复数层织棉布构成的，其含盐浓度为5％以上。根据实验证明，含盐浓度为5％以上的多层织棉布可提供较佳的电气特性，实验详情如下：
实验二：
以表2的材料制成水电池元件10的样品一、样品二和样品三，其中作为正极的碳化布14是新日本特克斯株式会社提供的由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布，并测量各样品的端子电压和端子电流值，端子电压相当于以起电压和内部电阻导致的电压降下计算的值。需注意的是实际制品中的正极及负极的尺寸并不限制于上述样品的尺寸，各种尺寸的正极和负极都适用。实验结果如图9至图14所示。
表2：
Figure BDA00003074085100061
如图9和图10所示那样，作为构成含盐布15的棉布，与使用1层织棉布相比，使用2层织棉布时的初期电压和初期电流都要高很多，如果使用3层织棉布的话就更高。而且，从图11至图14可知，作为构成含盐布的棉布，与使用1层织棉布相比，使用2层织棉布时，随着放置时间的增加，电压及电流的减少都较小；使用3层织棉布时，随着放置时间的增加，电压及电流的减少就更小了。由此可见，与使用1层织棉布相比，使用2层织棉布能得到更好的电气特性，使用3层织棉布的话更能得到好的电气特性。换而言之，含盐布15使用复数层织棉布为最理想。根据实验结果推测，通过使用复数层织棉布使各层间含有更多的盐成分，因此电气特性也提高。而且从图9和图10可知，使用了复数层(即2层或3层)织棉布的含盐布15时，如果含盐浓度在5％以上的话，就能得到足够大的初期电压和初期电流。另外，这个测试例只测试到含盐浓度到25％为止的情况，初期电压在含盐浓度为15％已为饱和状态，因此推测即使超过25％以上也能得到良好的特性。而且，初期电流也随着含盐浓度的上升而增大，因此可预期即使超过25％也能得到良好的特性。进一步从图11至图14可知，若使用复数层织棉布的含盐布15，则与含盐浓度为10％时相比，含盐浓度为20％时可在较长的放置时间后维持较佳的电压和电流特性。根据上述的实验结果，使用复数层织棉布的含盐布15时，只要含盐浓度在5％以上就能得到良好的电压和电流特性。
实验三：
以表2的材料制成水电池元件10的样品一和样品二，其中作为正极的碳化布14是新日本特克斯株式会社提供的由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布，并测量各样品的端子电压和端子电流值，端子电压相当于以起电压和内部电阻导致的电压降下计算的值。需注意的是实际制品中的正极及负极的尺寸并不限制于上述样品的尺寸，各种尺寸的正极和负极都适用。实验结果如图15至图18所示。
表2：
从图15和图16可知，与使用不含盐的棉布相比较，使用含盐的棉布时可得到较大的电压和电流，而且开始发电亦快很多。另外，从图17和图18可知，与使用不含盐的棉布相比较，使用含盐的棉布时，随着放置时间的增加，电压及电流的减少都较小。因此，与使用不含盐的棉布比较，使用含盐的棉布能得到更好的电气特性。
如图2(D)所示，吸水性纸16与含盐布15紧密层叠贴合，并横向地围绕与含盐布15缠绕。在本实施例中，吸水性纸16是用密度1％以下的天然纸浆制成的纸，吸水性纸16只要接触少量液体，液体便会像毛细管现象那样被吸水性纸16吸收，并使含盐布15全部浸湿，而含盐布15中含有的盐会溶出到液体内，作为正极与负极间的电解液媒体发挥作用。
负极金属件17在本实施例中为一对镁金属板，如图2(E)所示，一对镁金属板夹紧吸水性纸16，一对镁金属板各自的面紧密层叠贴合吸水性纸16。在其它实施例中，负极金属件也可以采用其它高离子化倾向的金属制成，如铝、锂等；而且，负极金属件17也不只限于一对金属板，亦可以只在吸水性纸16的单面层叠紧密贴合一块金属板或其它金属材料。
负极引出电极18在本实施例中是以例如铜等导电材料制成的铆钉，其插入作为负极金属件17的一对镁金属板以作固定。如图2(E)所示，各负极引出电极18与负极引线19的一端进行焊接，以实现电气性连接。
热收缩管20将碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压着，具体方法如下：将正极支持板11、正极引出电极12、碳化布14、含盐布15、吸水性纸16、负极金属件17及负极引出电极18相互层叠的层积体用胶布暂时固定，然后将这个暂时固定的层积体放入热收缩管20内通过加热使热收缩管20收缩；通过这样，如图2(F)所示，暂时固定的层积体全体被收热收缩管20坚固的固定在里面，形成水电池元件10。因热收缩管20使正极支持板11、正极引出电极12、碳化布14、含盐布15、吸水性纸16、负极金属件17及负极引出电极18相互坚固的压合固定，因此负极和正极的距离基本上可保持一定。另外，热收缩管20的装配使碳化布14和正极引出电极12的电气性连接变得可能。而且，这个连接作业只要装配热收缩管20就能确实的实施，作业工程变得非常容易，制造成本也很便宜。
图19显示了水电池元件10的电极面积与电压及电流的关系，图20示出了水电池元件10中例如是负极上的引出电极的数量与电压及电流的关系。如图所示，即使电极的面积变化，电压特性及电流特性都不会变化；但是一旦使装在负极或正极上的引出电极的数量变化的话，特别是电流特性就会有很大的变化。使用者可根据所需要的电压和电流容量对电极的面积和数量进行适当的设定。
实施例二：
图21至23示出了本发明的水电池装置的一个实施例。如图所示，本实施例的水电池装置包括壳体50，壳体50内设有8个如实施例一所述的水电池元件。壳体50包括用塑料材料制成的上面开口长方体箱体51，以及关闭箱体51的盖子52。
箱体51的一个侧面51a上设有断面呈《凹》形的凹状凸部53a和断面呈《凸》形的凸状凸部54a，其相对的侧面51b上设有断面呈《凹》形的凹状凸部53b和断面呈《凸》形的凸状凸部54b。凹状凸部53a和凸状凸部54a或凹状凸部53b和凸状凸部54b与其他箱体的凸状凸部和凹状凸部可各自嵌合而互相组合，以进行多个水电池装置的排列。
盖子52上有设有注水孔52a和外部引出线出口52b，注水管55插入注水孔52a，正引线56a及负引线56b插入外部引出线出口52b。注水孔52a在注水管55插入后用粘接剂等密封其间隙，外部引出线出口52b在正引线56a和负引线56b插入后用粘接剂等密封。在本实施例中，注水管55在其突出上端做倾斜开口，形成很锐利的尖端。
箱体51用盖体52盖住，并用粘接剂密封后，壳体50除了注水管55以外是防水的。另外，壳体50的尺寸可根据内部装入的水电池元件10的尺寸及数量进行适当的选择，本实施例的壳体50尺寸为长85mm、阔25mm、高60mm。壳体50的形状也不一定限制为长方形，也可以是筒形形状、锥形形状、球形形状或者其他任意的形状。
8个水电池元件10相互重叠排列，各个水电池元件10的正极引线及负极引线相互并联连接或串联连接并焊接。各个水电池元件10的正极引线和负极引线的接线状态也并不限定于本例，根据必要各种接线状态也是可适用的。内部装入的水电池元件10的个数、接线形态可根据必要的电压及电流容量进行适当的设定。在图22及图23中显示的接线状态中，一个水电池装置可获得1.4V x4＝5.6V、1160mA的输出。
本实施例的操作方式如下：
在水电池装置的非工作状态时，在壳体50内没有注入淡水、食盐水、海水等液体，由于不存在液体，因此搬运和保管都变得非常容易。而且，如果不注入液体的话基本上不会发生反应，所以长时间的保存变得可能。
要使水电池装置进入工作状态时，通过注水管55向壳体50内注入少量的(根据容器大小来定量)的自来水等的液体，壳体50的底部因而积存一点点的液体，这液体被吸水性纸16吸收并浸润含盐布15全体，而含盐布15中含有的盐因此会溶解到这个液体内，作为含盐布15和吸水性纸16与正极的碳化布14及作为负极金属件17的1对镁金属板之间的电解液媒体起作用。作为负极金属件17的1对镁金属板周围的氢离子会产生放电反应，另一方面，碳化布14上对氢离子不会反应的电子会从作为负极金属件17的1对镁金属板通过含盐布15及吸水性纸16向正极的碳化布14移动，产生电力。由于碳化布14与含盐布15紧密相贴设置，含盐布15又与吸水性纸16紧密相贴设置，吸水性纸16又与离子化倾向高的材料形成的作为负极金属件17的1对镁金属板紧密相贴设置，因此只需要少量的液体与吸水性纸16接触，就可以让水电池装置开始工作。水电池装置的起电力降低时追加注入液体就可以恢复起电力。而且，因为含盐布15使用的是1枚由2层以上的多层织棉布使其含有食盐的布，因此，可得到非常高的初期电压和初期电流。而且，经过较长的放置时间后的电压及电流的降低也非常小。在本实施例中，因碳化布14使用的是特殊的碳化布，因此初期电压及初期电流的都很高，经过较长的放置时间后的电压及电流的降低也很小。
实施例三：
图24示出了水电池装置的壳体的另一个实施例。与实施例二的壳体50相比，本实施例的壳体80的箱体81的侧面81a和81b的长度变短了，而且侧面81c和81d的长度变长了，另外，这些侧面81a、81b、81c和81d上各自设有一个凹状凸部83a和一个凸状凸部84a、一个凹状凸部83b和一个凸状凸部84b、一个凹状凸部83c和一个凸状凸部84c、以及一个凹状凸部83d和一个凸状凸部84d。
实施例四：
图24示出了水电池装置的壳体的另一个实施例。与实施例二的壳体50相比，本实施例的壳体90的箱体91的侧面91a、91b、91c和91d的长度都变长了，而且，这些侧面91a、91b、91c及91d上各自设有两个凹状凸部93a和两个凸状凸部94a、两个凹状凸部93b和两个凸状凸部94b、一个凹状凸部93c和一个凸状凸部94c、及一个凹状凸部93d和一个凸状凸部94d。当然，凸状凸部和凹状凸部的数量和位置不只限于这些样式，其他各种式样也是可适用的。
实施例五：
图26至27示出了水电池装置的另一个实施例。本实施例将三个实施例二的水电池装置100a，100b，100c组合成一个在紧急时刻能够迅速且容易的注水使其工作的紧急电源装置。三个水电池装置100a，100b，100c并列配置并通过凹状凸部和凸状凸部相互嵌合进行固定，将各个水电池装置100a，100b，100c的正负引线进行适当的结线后得到最终的引线106。紧急电源装置设有与水电池装置100a，100b，100c的数量相配的三个水箱107a，107b，107c，这些水箱107a，107b，107c的内部预先储存了例如是30cc的淡水、食盐水、海水等的液体。各个水箱设置排出口(例如水箱107a设置排出口107a1)。这些排出口内部设有密封排出口的闭止膜(图中未示)，闭止膜例如是铝箔制的膜。闭止膜可被尖锐的物体刺穿而破裂，使水箱内的水从排出口排出。
水电池装置100a，100b，100c的注水管105a，105b，105c的上端分别密封地插入水箱107a，107b，107c的排出口。水箱107a，107b，107c上设有压下装置108，紧急时将压下装置108向下压下，可同时压下水箱107a，107b，107c，排出口内的闭止膜因注水管105a，105b，105c的尖端插入而破裂，令水箱107a，107b，107c内的液体通过注水管注入到水电池装置100a，100b，100c内。因此，只需按下压下装置108就可以使多个水箱107a，107b，107c的液体同时注入到多个水电池装置100a，100b，100c内，在紧急时可以容易且迅速的使紧急电源装置工作。
另外，在水箱107a，107b，107c的排出口的下方、设置了一个可以拆除的压下阻止装置109，在一般非紧急情况下可以阻止水箱压下。通过设置这个压下阻止装置109，可以防止因错误操作导致紧急电源装置工作的情况。
本实施例的紧急电源装置120可装在盒子121内保管，使之仅在紧急时可工作。
可理解的是，本发明的紧急电源装置并不限定于上述的形态，水电池装置的数量、构造及配列样式、水箱的数量、形状、构造及配置装取方法、压下装置的形状、构造及配置装取方法及压下阻止装置的构造及配置装取方法等都可以进行适合的设计。
实施例六：
图28至32示出了水电池装置的另一个实施例。本实施例的壳体200是用塑料材料制成的长方体，由上面开口的箱体201、封闭其上面开口的盖体202和多个螺丝203构成，螺丝203用作固定盖体202于箱体201上面。箱体201作为容器其内部可容纳水。壳体200的一个面(本实施例是上面200a)设置有使壳体200内部容纳的水电池元件组210在工作位置和工作准备位置之间上下移动的活动把手204，贯通的注水孔205、以及正负引线206用的外部引出线出口207。注水孔205平常由有韧性的闭止栓208闭止。在其它实施例中，也可以在壳体200的侧面安装动作杠杆以取代活动把手204。另外，注水孔205和外部引出线出口207也可设置在壳体200的侧面。在其它的实施例中，为了避免注水过多也可在壳体200侧面的下方设置平常用闭止栓封住的排水口，以排出多余的水分。
壳体200内部收纳的水电池元件组210是由互相进行电气性结线的15个水电池元件10进行层积，并以朝层积方向两端配置的塑料制保持板211和212夹紧，保持板211和212之间用多个8个锁付螺杆213进行固定。而且，水电池元件10的数量和其结线方法可根据必要的电压及电流容量进行适合的设定。
图32是显示水电池元件组210的底面及侧面。如图所示，每3个水电池元件10之间插入隔板214。而且，在水电池元件10的下侧的这些隔板214间还插入了有吸水性的海棉215。
如图29至31所示，在壳体200的箱体201的底面201a上有吸水性纸216、含盐布217和有吸水性的海棉218，由从下而上的顺序重叠着。
水电池装置的操作方式如下：
图29示出水电池装置在非工作状态时的壳体200内部结构。在非工作状态时，壳体200内未注入液体，水电池元件组210可以处于箱体201底面201a的上方，如图所示，也可处于下方位置与海棉218等接触。虽然图中未示，但是水电池元件组210的上部中央配置的支持螺杆219与动作把手204的轴204a连接，动作把手204上下移动时水电池元件组210也能朝上下方向移动。动作把手204通过其弹簧204b的反弹力，如图29所示那样固定在上方位置，便可将水电池元件组210如图30所示保持在上方的位置。作为将动作把手204固定在上方位置的结构，除了利用弹簧的反弹力之外，还可将楔子状的滑块插入动作把手204的弹簧的位置，使动作把手204的轴204a不向下方移动。水电池装置在非工作状态下，壳体200内未注入淡水、食盐水、海水等的液体，因此搬运、保管都非常容易。而且，如果不注入液体的话水电池元件组210基本上不会发生反应，可长时间保存。
图30示出水电池装置在准备工作状态时的壳体200内部结构。在准备工作状态时，通过注水孔205向壳体200内注入少量的自来水等液体，此液体220积存在壳体200的底部，通过吸水性纸216使壳体200底面200a全部湿透，液体220使含盐布217湿润并溶出盐到液体内，使盐水吸附于海棉218上。之后，将水电池元件组210移动到下方位置与箱体201的底面的201a上的海棉218接触。即，转动动作把手204以使动作把手204与弹簧204b的反弹力相抵抗，从而拧入图中未示的螺丝机构并向下方位置移动，并将水电池元件组210保持在下方的位置。这时，通过毛细管现象将液体220吸收，液体200通过与海棉218接触的海棉215传送给水电池元件组210的各个水电池元件10。水电池元件组210移动到下方位置使海棉218和水电池元件组210的海棉215接触大约1分钟，便可使水电池元件组210充分湿润；当然，较长时间的接触也是可以的。
接下来，如图31所示的那样，通过动作把手204的操作，使水电池元件组210固定在上方位置，水电池装置进入工作状态产生电力。在工作状态中，水电池元件组210与液体220是不接触的。
另外，在本实施形态中，箱体201的开口用盖体202闭止，用螺丝203固定的同时，有必要的话可用粘接剂密封，这样壳体200除了注水孔205和引线206用的外部引出线出口外为防水的。而且，壳体200的尺寸可根据内部收纳的水电池元件10的尺寸和数量进行适当的选择。在本实施例中壳体200的尺寸设定为长200mm、阔120mm、高110mm。壳体的形状也并不限定于直方体形状，也可以是筒形形状、锥形形状、球形形状或其他任意的形状。
使用本实施例的水电池装置，只要从一个注水孔205处注水就可以使水电池元件组210的各个水电池元件10工作，可以产生足够的电压和电流。而且，因为有吸水性纸216和有吸水性的海棉218铺在壳体200的底面200a上，因此保水性良好，一次注水后可以长时间发电。因为是从一个注水孔205处注水，所以注水量的调整也容易。而且，只有在准备工作状态时将水电池元件组210向下方位置移动使其湿润，在工作状态时水电元件组210与液体不接触，所以即使注水量多一点也不会引起电气性的短路。
另外，在本实施例中，壳体200是用塑胶材料制成，但是在其它实施例中也可以是在铝箔上涂PET，塑料或者丙烯等塑料膜或者积层加工成的盖子或袋体。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。特别是，上述实施例虽然说明在要使水电池装置进入工作状态时，通过注水管向壳体内注入少量的(根据容器大小来定量)的自来水等的液体，但应可理解自来水可以其它液体代替，例如海水、电解驱动液、其它中性液体等。

Claims (13)

1.一种便携式水电池元件，其特征在于：它包括
构成正极的碳化布；
与碳化布电气性连接的正极引出电极；
与碳化布紧密连接的含盐布；
与含盐布紧密连接的吸水性纸；
与吸水性纸紧密连接并构成负极的负极金属件；
与负极金属件电气性连接的负极引出电极；以及
将碳化布、正极引出电极、含盐布、吸水性纸、负极金属件及负极引出电极相互压着的热收缩管。
2.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于：含盐布为含浸了盐的多层织棉布。
3.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于：碳化布是由纤维素系纤维的线织成的织布、编布、编织布或不织布为原料纤维布，将其加热碳化后制成的织布、编布、编织布或不织布。
4.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于：含盐布的含盐浓度在5％以上。
5.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于：负极金属件为一对金属固定板，其将紧密连接的碳化布、含盐布和吸水性纸夹紧固定。
6.如权利要求1所述的便携式水电池元件，其特征在于：便携式水电池元件还包括正极支持板，正极引出电极固定于正极支持板上，碳化布紧密连接固设正极引出电极的正极支持板的周围。
7.一种水电池装置，其特征在于：其包括壳体，壳体内设有一个或以上权利要求1所述的水电池元件，壳体设有注水孔供注入液体至壳体内以使水电池元件的吸水性纸吸入液体。
8.如权利要求7所述的水电池装置，其特征在于：壳体还设有外部引出线出口。
9.如权利要求7或8所述的水电池装置，其特征在于：还包括水箱和压下装置；水箱设于壳体上方，其内部预先储有液体，并设置有排出口，排出口内设有密封排出口的闭止膜；壳体的注水孔设置突出的注水管，注水管上端形成尖端并对应排出口设置；压下装置将水箱下移使注水管尖端刺穿排出口的闭止膜以将水箱内的液体注入至壳体内。
10.如权利要求9所述的水电池装置，其特征在于：还设有可拆除的阻止水箱压下的压下阻止装置。
11.一种水电池装置，其特征在于：其包括壳体，壳体内设有由一个或以上权利要求1所述的水电池元件组成的水电池元件组、水电池元件组移动装置；壳体底部由下而上顺序叠设有吸水性纸、含盐布和吸水性海棉；壳体设有注水孔供注入液体至壳体底部；水电池元件组移动装置将水电池元件组在远离壳体底部的上方位置和接触壳体底部的下方位置之间移动。
12.如权利要求11所述的水电池元件组移动装置，其特征在于：水电池元件组包括多个水电池元件，两端设有塑料制保持板夹紧设于中间的多个水电池元件。
13.如权利要求12所述的水电池元件组移动装置，其特征在于：预设数量的水电池元件之间设有隔板，隔板之间在水电池元件的下侧设有吸水性海棉。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103618096A (zh) * 2013-10-26 2014-03-05 新山胜广 一种便携式水电池元件及其组成的水电池装置
CN109103487A (zh) * 2018-08-10 2018-12-28 环保创新科技有限公司 一种水性电容器电池
TWI661604B (zh) * 2018-03-30 2019-06-01 National Chin-Yi University Of Technology 可攜式鹽水發電照明與定位裝置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015197392A (ja) * 2014-04-02 2015-11-09 ホシデン株式会社 電源を兼ね備えた液体有無検出機器及びそれを備えた空気改良機器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012066962A1 (ja) * 2010-11-17 2012-05-24 三嶋電子株式会社 応用電池及び緊急電源装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85105973A (zh) * 1985-07-30 1986-07-09 谢海莲 水电池
DE10213449A1 (de) * 2002-03-26 2003-10-23 Freudenberg Carl Kg Hydrophiliertes Separatormaterial

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012066962A1 (ja) * 2010-11-17 2012-05-24 三嶋電子株式会社 応用電池及び緊急電源装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103618096A (zh) * 2013-10-26 2014-03-05 新山胜广 一种便携式水电池元件及其组成的水电池装置
TWI661604B (zh) * 2018-03-30 2019-06-01 National Chin-Yi University Of Technology 可攜式鹽水發電照明與定位裝置
CN109103487A (zh) * 2018-08-10 2018-12-28 环保创新科技有限公司 一种水性电容器电池
WO2020030148A1 (en) * 2018-08-10 2020-02-13 Eco Innotech Limited An electrical energy storage device

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