CN104410246A - 一种液态金属运动发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，液态金属通道置于两异性磁极之间。所述液态金属通道中填充液态金属和铜颗粒的均匀混合物及碱溶液。所述碱溶液不仅具有导电作用，而且能促进液态金属流动，防止金属氧化。使用时，将该装置置于人体运动幅度较大的位置，人体运动时会促使液态金属在通道内流动，液态金属通道处于磁极中的液态金属切割磁感线，根据电磁感应原理，液态金属切割磁感线将会产生一个感应电流，从而产生感应电压。产生的感应电压可用来给外部移动电子器件供电。本发明的一种液态金属运动发电装置结构简单，使用方便、安全，适用于给移动电源、手机等移动电子器件供电领域。

Description

一种液态金属运动发电装置

技术领域

本发明涉及一种可随身携带的对移动电子器件持续充电的液态金属运动发电装置。装置结构简单，使用方便、安全，适用于给移动电源、手机等移动电子器件供电领域。

背景技术

目前，移动电源是生活中常见的可随身携带的对移动电子器件如手机、MP3等进行充电的随身电源。移动电源是一个集储电、升压、充电管理于一体的便携式设备。储电介质一般采用锂电电芯，因为锂电电芯体积相对小巧，容量大，市场流通广，价格适中，被广泛用于数码产品。移动电源的充电原理和手机充电原理一样，连接到 5V的USB 电脑接口或USB 充电器上即可进行充电。所以移动电源内部还必须有充电管理系统。充电管理系统能根据锂电的电压，自动调节充电电流。电芯是移动电源的核心部分，也就是移动电源的电量储存器，其实也是由电池组成。常用的有聚合物锂电、18650锂电、AAA镍氢电池。

虽然移动电源在一定程度上为我们的移动电子设备充电提供了方便，但是，随着科技的飞速发展，从而对移动电源的续航时间需求也越长，导致移动电源的体积和重量也在增加。这种现象已经悄然改变了移动电源问世的初衷。此外，移动电源蓄电原理为电能转化为化学能，充电原理是化学能转化为电能，这就使得移动电源内必须包裹的是对人体有一定伤害的化学物质（如聚合物锂电是采用锉合金做正极，采用高分子导电材料、聚乙炔、聚苯胺或聚对苯酚等做负极，有机溶剂作为电解质），密封稍有不当，便会有化合物泄露、移动电源爆炸、着火等危险，危及消费者的人身安全。

为解决上述问题，本发明提供一种液态金属运动发电装置，其发电原理是利用人体能量促使液态金属在通道内流动并切割磁感线产生电流，从而可随时对外部的移动电子器件进行充电，这种充电方式安全、便捷、使用寿命长久。

发明内容

本发明涉及一种液态金属运动发电装置，装置结构简单，使用方便、安全，寿命长。

本发明的技术方案如下：

一种液态金属运动发电装置，其特征在于，如图1和图2所示，其将液态金属通道2置于两异性磁极1之间，通道平面最好与磁感线方向垂直以实现最大的切割磁感线发电效率；

所述液态金属通道2中灌有液态金属4和铜颗粒5的均匀混合物及碱溶液3；

所述液态金属为镓金属、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或铋基合金中的一种；

所述铜颗粒5可提高液态金属的导电效果，降低电阻；同时降低液态金属充注量，降低成本；

所述碱溶液3可防止液态金属氧化，保证液态金属的导电效果，同时增强液态金属在通道内的流动性，保证感应电动势更大；

所述发电装置中液态金属在通道中流动切割磁感线产生的电压通过电极6输出，用于给外部电器或蓄电池充电。

所述异性磁极外可以涂覆一层磁屏蔽材料，可避免磁极与外部磁性物体接触出现消磁及损坏物体的现象。

所述碱溶液可与液态金属氧化物反应，进而可防止液态金属氧化。

所述碱溶液与液态金属不相容，且液态金属密度大于碱溶液，故碱溶液可以与液态金属通道内壁充分接触，包裹着液态金属，不与通道内壁粘合，保证了液态金属良好的流动性和通道的美观效果。

所述电极置于液态金属内且贯穿液态金属上下，与通道内壁紧密贴合，便于捕捉液态金属切割磁感线时产生的感应电动势。

所述液态金属通道2可以为直线形、矩形、环形或其他不规则的形状。

所述液态金属通道截面可以为矩形、圆形、三角形、椭圆形、菱形或其他不规则的形状。

所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金中的一种。

所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

所述铟基合金为铟铋锡合金。

所述碱溶液3为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液或氢氧化钡溶液中的一种。

所述铜颗粒5粒径大小为1μm~5mm。

所述碱溶液3的浓度范围为0.1%~60%。

所述铜颗粒5在液态金属中的质量分数为0%~50%。

所述磁极材料为稀土永磁材料、金属永磁材料或铁氧体永磁材料中的一种

所述通道材料为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、亚克力、玻璃钢、陶瓷或树脂中的一种

所述磁屏蔽材料为坡莫合金、镍铁合金等具有高磁导率的铁磁性（软磁）材料所构成，通过表面涂覆或者制作成盒壳等闭合屏蔽体，从而达到对磁场的有效屏蔽。

所述电极材料为石墨、铜、银、铂、钯、金、铂钡合金、钯钡合金、铱钨铼合金、铱钡锇合金或涂层电极材料中的一种。

使用时，将装置安装在人体手臂（或其他运动幅度较大的部位）处，当手臂摆动或进行其他动作时，促使装置内的液态金属在通道内流动，不断切割磁感线，产生电流，形成电压，当电压达到一定程度时，可通过电极给外部的移动电子器件充电。该发电装置不仅可以直接连接负载并驱动工作，还可通过充电电路为移动电源充电，为后续用电蓄能。

本发明所述的一种液态金属运动发电装置具有如下优点：

（1）液态金属在常温下呈液态，切割磁感线时，与常温下为固态的金属相比，电子定向移动的阻力变小，宏观上表现出的电流更大，满足移动电子设备充电的需求。

（2）液态金属运动发电装置的发电原理实质是将人体的动能转化为电能，且所选择的液态金属无毒无害，与现有的移动电源相比更加安全可靠，且该装置的体积更小，便于携带。

（3）液态金属中添加适量的铜颗粒，铜颗粒的导电能力较强，可显著地降低发电装置内的电阻，所得到的电流将会更大；且铜颗粒的加入，降低了液态金属的充注量，相对于纯液态金属来说，装置的成本降低，符合广大消费者的消费需求。

（4）液态金属运动发电装置的实质是将动能转化为电能，因此，该装置的发电能力是永久的、可持续地给外部移动电子器件充电的，无需事先充电的随身电源。

附图说明

图1为实施例中一种液态金属运动发电装置的截面结构示意图。

附图标记说明：1-磁极，2-液态金属管道，3-氢氧化钠溶液，4-液态金属，5-金属颗粒，6-电极。

图2为实施例中一种液态金属运动发电装置的立体结构示意图。

附图标记说明： 1-磁极，2-液态金属管道，6-电极。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例进一步描述本发明。

实施例1

实施例1展示了本发明中的液态金属运动发电装置的一种典型应用。图1为实施例中一种液态金属运动发电装置的截面结构示意图，图2为实施例中一种液态金属运动发电装置的立体结构示意图，其中： 1为磁极，2为液态金属管道，3为氢氧化钠溶液，4为液态金属，5为金属颗粒，6为电极。

本实施例中的低熔点金属为镓铟锡锌合金（合金中各组分的质量分数为：镓61%，铟24%，锡13%，锌2%），合金熔点为8°C，合金中添加质量分数为5%的铜颗粒以提高液态金属的导电率；碱溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液浓度为20%。通道具体的宽度为10mm，厚度为4mm；通道材料为聚乙烯；磁极材料为稀土永磁材料；电极材料为石墨；液态金属通道为圆环形，液态金属通道截面形状为矩形。

使用时，将装置安装在人体手臂（或其他运动幅度较大的部位）处，当手臂摆动或进行其他动作时，促使装置内的液态金属在通道内循环流动，不断切割磁感线，产生电流，形成电压，当电压达到一定程度时，可给外部的移动电子器件充电。该发电装置不仅可以直接连接负载并驱动工作，还可通过充电电路为移动电源充电，为后续用电蓄能。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种液态金属运动发电装置，其特征在于，其将液态金属通道置于两异性磁极之间；

所述发电装置中液态金属在通道中流动切割磁感线产生的电压通过电极输出，用于给外部电器或蓄电池充电；

所述液态金属通道中灌有液态金属和铜颗粒的均匀混合物及碱溶液；

所述液态金属为镓金属、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或铋基合金中的一种；

所述铜颗粒可提高液态金属的导电效果，降低电阻；同时降低液态金属充注量，降低成本；

所述碱溶液可防止液态金属氧化，保证液态金属的导电效果，同时增强液态金属在通道内的流动性，保证感应电动势更大。

2.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述液态金属通道可以为直线形、矩形、环形或其他不规则的形状。

3.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述液态金属通道截面可以为矩形、圆形、三角形、椭圆形、菱形或其他不规则的形状，截面的当量直径在1μm~40mm范围之间。

4.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金中的一种。

5.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

6.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述铟基合金为铟铋锡合金。

7.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液或氢氧化钡中的一种，浓度范围为0.1%~60%。

8.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述铜颗粒粒径大小为1μm~5mm，在液态金属中的质量分数为0%~50%。

9.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述磁极材料为稀土永磁材料、金属永磁材料或铁氧体永磁材料中的一种。

10.按权利要求1所述的一种液态金属运动发电装置，其特征在于，所述电极材料为石墨、铜、银、铂、钯、金、铂钡合金、钯钡合金、铱钨铼合金、铱钡锇合金或涂层电极材料中的一种。