CN109149018A - 海上漂浮式纵向金属-双空气电极发电单体 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种应用于海上漂浮式纵向金属‑双空气电极发电单体，属于新型电池领域。它由电池基座2、斜防水百叶窗、可更换金属电极组成，电池基座带有防浪板1及蓄水槽4，槽内置有抽水泵排出积水，斜防水百叶窗可有效保护空气电极，隔绝雨水，可更换金属电极上带有电极端子，与汇流排相连，通过汇流排与其它单体连接实现串并联组合。以流动的海水为电解液，只需消耗金属即可连续发电，且更换一次金属电极可持续发电数月，结构简单可靠，可任意组合，维护费用低，漂浮于海上不占用陆地面积，无空气污染物生成，生成物直接被海水带走，是一种高效节能环保的新型电池。

Description

海上漂浮式纵向金属-双空气电极发电单体

技术领域

本发明涉及一种应用于海上的漂浮式金属-空气发电单体，属于新型电池技术领域。

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，例如海上钻井平台驱动钻机的电机功率为784kW，两台循环钻井液泥浆的电动循环泵电机功率为970kW，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，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，设计出了用于以海水为电解液的漂浮式铝-空气发电系统的核心组件-发电单体，该发电系统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。海上漂浮式金属-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、功率密度大的金属-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，同时充分利用了自然流动的海水作为电解液，免去了更换电解液的花费，金属板便于储存、运输，具有材料运输、加工、存储等过程中系统性节能减排的实际意义。

发明内容

本发明设计的漂浮式金属-双空气电极发电单体由电池基座、斜防水百叶窗、可更换金属电极组成，其中电池基座带有防浪板及蓄水槽，防浪板可防止海水进入发电单体空气测，槽内置有自动抽水泵，当有积水时自动排出，斜防水百叶窗可有效防止雨水进入空气电极，可更换金属电极上带有电极端子，与汇流排相连，通过汇流排与其它发电单体相连接实现串并联组合。以流动的海水为电解液，金属电极与空气电极通过海水电解液发生化学反应发电，更换一次金属电极可持续工作数月，简单可靠，维护费用低，漂浮于海上不占用陆地面积，生成物无污染且直接被海水带走，对电池无影响，无空气污染物排放，是一种高效环保节能的新型电池。

金属-双空气电极发电单体由电池基座、斜防水百叶窗、可更换金属电极组成，电池基座由两个单体组成。单体上安装空气电极并留有空气进出槽，单体间留有流道供海水流过，流道内插有金属板形成电池。单体内装有斜防水百叶窗隔绝雨水与空气电极的接触，单体底部有蓄水槽，槽内有自动排水泵可将积水自动抽出。金属电极通过电极端子固定于挡板上，挡板与长方体上底面接触以进行垂直限位，电极端子与汇流排相连将电导出。本发明设计的海上漂浮式金属-双空气电极发电单体，具有以下优点：

(1)无空气污染物排放，无需更换电解液。反应生成物随海水流走，可实现长时间连续发电，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。

(2)消耗资源少，单位海洋面积发电功率大。发电过程中只需消耗铝、锌等金属板与空气，空气可由海风进行自然循环，只消耗金属即可连续发电。与柴油机发电相比，消耗铝、锌等金属代替消耗柴油，从而有效减少石油消耗。采用纵向布置，充分利用海平面以下空间，单位海洋面积发电功率大。

(3)结构简单，维护方便，一次更换金属电极即可持续长时间发电，维修维护成本低。

本发明的具体结构由附图1、2、3、4给出。

附图说明

附图1为本漂浮式纵向金属-双空气电极发电体的正视图；

附图2为本漂浮式纵向金属-双空气电极发电体的俯视图；

附图3为本漂浮式纵向金属-双空气电极发电体的左视图；

附图4为本漂浮式纵向金属-双空气电极发电体单体正视图。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本发明设计的漂浮式纵向金属-双空气电极发电体由电池基座、斜防水百叶窗、可更换金属电极组成，电池基座上装有防浪板1，基座由两个单体2组成。每个单体总体上为长为L，宽为M，高为N的长方体，在上底面挖出长为s，宽为d，高为h的槽(s<L,d<M,h<N)以进入空气进行反应，槽内空间保证反应所需空气足够，并在一侧侧面挖空长为a，宽为b(a<s,b<d)的矩形，使之与上底面槽相通，在内部矩形处安装有空气电极。单体下底面存在一定倾斜3，并在最低处留有半径为r，深度为p的蓄水槽4，槽内放置抽水泵将积水抽出。两个单体之间形成宽为m的流道供海水流过，金属电极6插于流道内与空气电极正对保证反应面积最大。金属电极通过电极端子与电极片5一起固定于挡板上，挡板与长方体上底面接触以进行垂直限位，电极端子与汇流排相连将电导出。斜防水百叶窗7固定于长方体槽内空气电极侧，使雨水斜流进入蓄水槽，从而保护空气电极避免被雨水腐蚀。

Claims (3)

1.一种用于海上漂浮式组合式纵向金属-双空气电极发电单体，包括双空气电极、电池基座、防水百叶窗、可更换金属电极，将金属电极置于海水中，金属电极两侧分别与各自一侧的空气电极及中间流动的海水组成一对发电体，两对发电体组成一个发电单体，发电单体可以与其它发电单体相连接组成更大的发电模块。

2.根据权利要求1所述的双空气电极，其特征在于：金属电极在中间，金属电极的两侧各有一个空气电极，每一个空气电极与对应的金属电极一侧组成一对金属空气发电体，一个金属电极与两侧的空气电极组成单金属-双空气电极发电体。

3.根据权利要求1所述的防水百叶窗，其特征在于：在空气电极外侧有斜防水百叶窗，雨水落到百叶窗上会顺着斜面流下，防止雨水直接落到空气电极上。