CN106532193A - 一种注水发电露营灯 - Google Patents

Abstract

本发明属于灯具技术领域，特指一种加电解质液就能正常使用的注水发电露营灯；该露营灯由露营灯照明模块与注水发电电池模块两部分组成，注水发电电池模块与露营灯照明模块连接，且注水发电电池模块给露营灯照明模块供电；本发明注水发电电池驱动露营灯，单根镁棒确保露营灯正常工作60个小时，相当于12节5号干电池发出的电量，同时该注水发电电池驱动露营灯产品有效期可达25年，使用寿命长，在此期间加入电解质液，如盐水，该露营灯便能正常工作，使用简单、方便。

Description

一种注水发电露营灯

技术领域：

本发明属于灯具技术领域，特指一种加电解质液就能正常使用的注水发电露营灯。

背景技术：

近年来，金属空气电池以其安全、清洁环保、高能量密度的特点受到人们的关注，其中，镁空气电池由于比能量高、原材料来源丰富、成本低、使用安全方便、无环境污染等特点备受重视。镁空气电池技术的研究及应用不但可以带动电池、电子产品等行业的发展，而且对应急照明、抢险救灾、海上能源开发等领域将产生良好经济效益。

常规的镁空气电池的阴极为气体扩散电极，氧气还原反应部位为催化剂表面的气-固-液三相体系，要求有畅通的气体传输通道，电子传输通道和氢氧根离子的传输通道。整个气体扩散电极要求防水、透气。通常采用的催化剂为Pt/C，铂合金，银等贵金属催化剂。由于这类催化剂价格昂贵、资源受限等原因，因此，寻找高活性、低成本的非贵金属催化剂的研究一直是镁空气电池领域研究的热点问题之一。

同时，镁空气电池驱动照明产品结构与功能设计上存在一定困难。空气电池发电空腔数量、形状、定位以及注水口、排水口如何合理设计，空气电极的配比及厚度、装配方式、寿命评估如何进行，金属电极的自反应如何控制、反应产物如何处理等问题均有待进一步克服及优化。

发明内容：

本发明的目的是提供一种使用寿命长、携带使用方便的注水发电露营灯。

本发明是这样实现的：

一种注水发电露营灯，该露营灯由露营灯照明模块与注水发电电池模块两部分组成，注水发电电池模块与露营灯照明模块连接，且注水发电电池模块给露营灯照明模块供电。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述注水发电电池包括有壳体，壳体上设置有空气电极安装位，空气电极安装在空气电极安装位上，在壳体内设置有蓄水空腔，在蓄水空腔内设置有电解质液，空气电极与电解质液接触，在壳体内还设置有镁电极棒，镁电极棒与电解质液接触，镁电极棒为负极，空气电极为正极，镁电极棒与空气电极通过电路接头与露营灯照明模块连接。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述壳体包括有上、下部均开口的主体，在主体的下部开口连接有底盖，上部开口设置有上盖，镁电极棒的一端伸出上盖之外，所述主体为上部为竖直结构的T形结构或是中部为竖直结构的工字形结构，在竖直结构的两侧分别设置有空气电极。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述镁电极棒材质为镁铝合金、镁铝锌合金、镁铝锰合金、镁锂合金、镁铁合金、镁钴合金、镁镍合金中的一种或几种组合。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述空气电极由集流层、空气扩散层、催化层组成，集流层与空气接触，催化层与电解质液接触。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述集流层为镍金属网、镍泡沫网、铜网、铁网中的一种或上述金属网与导电炭黑压制成的复合材料片，该类复合材料片中金属网的重量占比为70-98％。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述空气扩散层由乳液与基材组成，所述乳液与基料的总质量比例为1:1-1:5，其中，乳液为PTFE乳液或PVDF乳液或PTFE乳液和PVDF乳液，基料为活性炭、乙炔黑、导电碳黑中的一种或几种组合。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述催化层由乳液、基料及催化剂组成，其中乳液为PTFE乳液或PVDF乳液或PTFE乳液和PVDF乳液；所述基料为活性炭、导电碳黑中的一种与几种组合；所述催化剂为一氧化锰、二氧化锰、三氧化四锰、氧化钴、氧化镍、金属银粉、金属铂粉中的一种与几种组合。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述电解质液为氯化钠水溶液，浓度为1％-10％。

在上述的一种注水发电露营灯中，所述电路接头为对接端子线、公母端子线、对插连接线、端子线中的一种。

本发明相比现有技术突出的优点是：

1、本发明注水发电电池驱动露营灯，单根镁棒确保露营灯正常工作60个小时，相当于12节5号干电池发出的电量，同时该注水发电电池驱动露营灯产品有效期可达25年，使用寿命长，在此期间加入电解质液，如盐水，该露营灯便能正常工作，使用简单、方便。

2、本发明采用了低成本、高活性的催化剂，制备出了低成本、高转化的三层空气电极，未使用现有技术中的防水膜、防水层，设计开发出一款低价、使用方便、长寿命、电容量足的镁空气电池驱动露营灯，该灯非常适用于应急照明、野外救援、日用照明、户外照明等。

附图说明：

图1是本发明的示意简图。

图2是本发明的注水发电电池模块的示意图。

图3是本发明的注水发电电池模块的主试图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是本发明的注水发电电池模块的壳体的示意图之一；

图6是本发明的注水发电电池模块的壳体的示意图之二；

图7是本发明的空气电极的示意图。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—7：

一种注水发电露营灯，该露营灯由露营灯照明模块1与注水发电电池模块2两部分组成，注水发电电池模块2与露营灯照明模块1连接，且注水发电电池模块2给露营灯照明模块1供电。其中露营灯照明模块1包括安装座3、设置在安装座3上的光源4，本实施例的光源4为LED灯。如：安装座3为三角柱结构，在三角柱的每面安装四个LED灯，因此，该露营灯照明模块1一共有十二个LED灯。在实际生产设计中，LED灯的数量可以根据实际情况进行设计。为了增加反光效果，本实施例的LED灯还设置在反光底片5上。且LED灯与调光开关6连接，由调光开关6控制LED灯的亮光度。本实施例设置共有5个档位可以调节，根据环境调节LED灯的亮度。露营灯照明模块1主要承担照明功能。

为了保护光源，所述每个光源5外部设置有透光罩；或若干个光源分组，每组光源5外设置有透光罩；或整个安装座3外设置有透光罩。透光罩的上下面上也可以设置反光底片5。

当然，露营灯照明模块1也可以采用其他结构。与现有的各种露营灯都能匹配使用。

为了方便露营者在野外确定方向，在所述安装座3上或透光罩上设置有指南针。

具体地，本发明所述注水发电电池模块2包括有壳体7，壳体7上设置有空气电极安装位8，空气电极9安装在空气电极安装位8上，在壳体7内设置有蓄水空腔10，在蓄水空腔10内设置有电解质液11，空气电极9与电解质液11接触，在壳体7内还设置有镁电极棒12，镁电极棒12与电解质11液接触，镁电极棒12为负极，空气电极9为正极，镁电极棒12与空气电极9通过电路接头与露营灯照明模块1连接。其中镁电极棒12、电解质液11与空气电极9构成了该发电模块核心三部件，空气电极9为最复杂部件。

其中电路接头为对接端子线、公母端子线、对插连接线、端子线中的一种。如：EL对接端子线或SM公母端子线或2P对插连接线或XH2.54端子线。

本发明还可以设置USB输出端13，USB输出端13装配电路板正负连接端分别连接注水发电电池的镁电极棒12与空气电极9。USB输出端13输出电压为5-5.5V。

更具体地，所述壳体7包括有上、下部均开口的主体，在主体的下部开口连接有底盖14，上部开口设置有上盖，镁电极棒12的一端伸出上盖之外，所述主体为上部为竖直结构的T形结构或是中部为竖直结构的工字形结构，在竖直结构的两侧分别设置有空气电极9。相应的蓄水空腔10为T形结构或工字形结构。蓄水空腔10的下部为蓄水与排污空腔，由于氧化还原反应不断消耗水、空气而生产氢氧化镁沉淀，下部大空腔可起到蓄水与堆积反应产物的作用。本发明在壳体7外也设置有外壳20。USB输出端13设置在外壳20上。

进一步地，当本发明的蓄水空腔10为倒T字形设计时，上下分别有大小两个配有水封盖子的开口，上开口为用于装配更换镁电极棒12的电极装配口，开口直径35mm,该开口由配有小密封圈与上盖，封口方式为螺纹封口，安装完好后不漏水；下开口用于注入电解质液11与排出反应后的浑水，开口直径为75mm，该开口配有大号密封圈15与底盖14，封口方式为螺纹封口，安装好后封口在有一定水压的情况下不漏水。

本实施例的底盖16内部除装有防止漏水的大号密封圈15外，还可在盖底20mm处装上50-200目的不锈钢过滤网。

当蓄水空腔10为工字形设计时，上下分别设置两个大的蓄水腔，中间竖直空腔两侧贴上空气电极。下开口的结构与倒T字形设计时的结构相同。蓄水空腔10上下部位恒界面均为圆形蓄水腔，上、下蓄水腔高度分别为30mm与20mm。

更具体地，本发明所述镁电极棒12的材质为镁铝合金、镁铝锌合金(AZ31/AZ61)、镁铝锰合金(AM50/AM60)、镁锂合金、镁铁合金、镁钴合金、镁镍合金中的一种或几种组合。在由一种以上的组分组成时，要求除镁以外金属组分比例为1％-50％，具体可以在上述范围内任意取值。

更具体地，本发明所述空气电极9包括集流层17、空气扩散层18、催化层19，集流层17与空气接触，催化层19与电解质液11接触。

所述集流层17为镍金属网、镍泡沫网、铜网、铁网中的一种，或者上述金属网与导电炭黑压制成的复合材料片，该类复合材料片中金属网的重量占比为70％-98％，具体可以在上述范围内任意取值。

集流层17为直接使用金属网或者通过金属网与导电炭黑压制成的复合材料片。

所述空气扩散层18由乳液与基料组成，所述乳液与基料的总质量比例为1:1-1:5，比例可以在上述范围内任意取值，如：1：1.5或1：2或1：3或1：4等。其中，乳液为PTFE乳液或PVDF乳液或PTFE乳液和PVDF乳液(此时乳液之间有没有比例要求)，基料为活性炭、乙炔黑、导电炭黑中的一种或几种，当基料为上述几种组合时，所述导电炭黑：乙炔黑：活性炭(均为重量百分比)＝(0-95％)：(0-65％)：(0-35％)。因此，在实际应用中，上述比例中最多只有一个组分的重量百分比为0。

具体扩散层18的基料配比见表1、2：(均为重量百分比)

表1：空气扩散层18的基料配比

表2：空气扩散层的基料具体配比

所述催化层19由乳液、基料及催化剂组成，其中乳液与基料总量与催化剂的比例为1:0.02-1:0.5，比例可以在上述范围内任意取值，如1：0.05或1：0.1或1：0.5等。其中乳液为PTFE乳液或PVDF乳液或PTFE乳液和PVDF乳液；所述基料为活性炭、导电碳黑中的一种或两种组合，乳液：导电炭黑：活性炭：催化剂(均为重量百分比)＝(1-50％)：(0-95％)：(0-15％)：(0.5％-35％)，其中导电炭黑：活性炭中最多只有一个的重量百分比为0。

具体乳液与基料、催化剂的配比见表3、4(均为重量百分比)：

表3：乳液与基料、催化剂的配比

表4：乳液与基料的具体配比

所述催化剂为一氧化锰、二氧化锰、三氧化四锰、氧化钴、氧化镍、金属银粉、金属铂粉中的一种与几种组合，金属催化剂的配比见表5、6(均为重量百分比)：

表5：金属催化剂的配比

表6：金属催化剂的具体配比

本发明的催化剂选择了低廉的氧化锰、氧化镍、氧化钴系列替代昂贵的Pt/C，铂合金，银等贵金属催化剂，大大降低了注水发电电池极其相关产品的成本，大大推进了注水发电电池驱动露营灯的市场化进度。

空气电极9中的集流层17、催化层19、空气扩散层18构成气体—液体—固体三相界面发生氧化还原反应产生电子转移，从而产生电流。

本实施例所述电解质液11为氯化钠水溶液，浓度为1％-10％。具体浓度可以在上述范围内任意取值，如2％、3％、6％、8％、9％等。除了NaCl水溶液(盐水溶液)外，可以适当地使用公知的各种盐或碱的水类电解质溶液。

本实施例镁电极棒12直径为25mm，所用镁材质牌号为AZ91。

另外，本实施例上盖上设计有孔道供镁电极棒12伸出，镁电极棒12通过导电片与螺丝固定进行电流传导。

本实施例粘贴好空气电极9后，通过铜片压住粘贴口的方式进行导电，操作简便、效果明显。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种注水发电露营灯，其特征在于：该露营灯由露营灯照明模块与注水发电电池模块两部分组成，注水发电电池与露营灯照明模块连接，且注水发电电池模块给露营灯照明模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述注水发电电池包括有壳体，壳体上设置有空气电极安装位，空气电极安装在空气电极安装位上，在壳体内设置有蓄水空腔，在蓄水空腔内设置有电解质液，空气电极与电解质液接触，在壳体内还设置有镁电极棒，镁电极棒与电解质液接触，镁电极棒为负极，空气电极为正极，镁电极棒与空气电极通过电路接头与露营灯照明模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述壳体包括有上、下部均开口的主体，在主体的下部开口连接有底盖，上部开口设置有上盖，镁电极棒的一端伸出上盖之外，所述主体为上部为竖直结构的T形结构或是中部为竖直结构的工字形结构，相应的蓄水空腔为T形结构或工字形结构，在竖直结构的两侧分别设置有空气电极。

4.根据权利要求2所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述镁电极棒材质为镁铝合金、镁铝锌合金、镁铝锰合金、镁锂合金、镁铁合金、镁钴合金、镁镍合金中的一种。

5.根据权利要求2所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述空气电极包括集流层、空气扩散层、催化层，集流层与空气接触，催化层与电解质液接触。

6.根据权利要求5所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述集流层为镍金属网、镍泡沫网、铜网、铁网中的一种或上述金属网与导电炭黑压制成的复合材料片，该类复合材料片中金属网的重量占比为70-98％。

7.根据权利要求5所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述空气扩散层由乳液与基材组成，所述乳液与基料的总质量比例为1:1-1:5，其中，乳液为PTFE乳液或PVDF乳液或PTFE乳液和PVDF乳液，基料为活性炭、乙炔黑、导电碳黑中的一种或几种组合。

8.根据权利要求5所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述催化层由乳液、基料及催化剂组成，其中乳液与基料总量与催化剂的比例为1:0.02-1:0.5，其中乳液为PTFE乳液或PVDF乳液或PTFE乳液和PVDF乳液；所述基料为活性炭、导电碳黑中的一种与几种组合；所述催化剂为一氧化锰、二氧化锰、三氧化四锰、氧化钴、氧化镍、金属银粉、金属铂粉中的一种与几种组合。

9.根据权利要求5所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述电解质液为氯化钠水溶液，浓度为1％-10％。

10.根据权利要求5所述的一种注水发电露营灯，其特征在于：所述电路接头为对接端子线、公母端子线、对插连接线、端子线中的一种。