CN109428104A - 一种液态金属生物质电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液态金属应用领域，公开了一种液态金属生物质电池，其包括：电解质槽及填充于电解质槽中的第一液态金属、第二液态金属和生物电解质溶液，所述电解质槽具有柔性可变形性，所述第二液态金属置于所述生物电解质溶液中，所述第一液态金属置于所述生物电解质溶液表面。本发明采用液态金属在酸解溶液中与水的氧化还原反应作为电池工作基本原理，液态金属作为阳极进行电子的传输，输出电能。本发明对比当前微生物燃料电池，具有结构简单，易于加工，安全高效等特点，为微生物燃料电池提供了新的发展前景，并且本申请提供的电解质槽具有柔性可变形性，适配液态金属电极具有的可流动性。

Description

一种液态金属生物质电池
技术领域
本发明涉及液态金属应用领域，特别是涉及一种液态金属生物质电池。
背景技术
当今世界的迅速发展，伴随着大量能源的消耗，能源问题日益严峻，如何在有限的资源下高效地利用好现有的能源产出已经成为人们关注的热点问题。众所周知，电力系统中，电能的削峰填谷，新能源等间歇能源的高效利用并网发电都需要高效的储能技术作为支撑。大容量的储能技术主要分为化学储能(如锂离子电池、钠硫电池、液流电池等)、物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)和电磁储能(如超导储能、超级电容器等)三大类。其中化学储能(电池技术)由于具有能量转换效率高、对环境和空间要求低以及成本相对较低等优点，已经成为未来智能电网中大规模储能技术的首选。目前几种主流的用于储能的电池技术主要包括铅酸电池、钠硫电池、锂离子电池和全钒液流电池等。其中铅酸电池的能量密度低，充放电速度慢，循环寿命短，且对环境污染大；钠硫电池由于采用β-氧化铝固体电解质，其制造成本高且热稳定性较差，容易发生破裂而导致严重的安全事故；锂离子电池的电流密度低且制造成本较高；液流电池也面临着电解液、电极极板特别是离子交换膜等关键材料的技术问题和储能价格偏高的问题。这些都在一定程度上限制了其在电网储能方面的应用，而另一种为电网储能量身定做的，成本低廉、放电速率高、寿命长并且非常安全的电池技术已经诞生——液态金属电池技术。
目前，地球上的废水、垃圾的处理成为一项很大的难题，如何有效并环保的处理这些日常、工业垃圾成为科研的一大重任。近几年来，微生物电池的出现，为人们提供了一种新的途径来将这些废物转化成为可应用的能量。
对于上述微生物电池和液态金属电池技术，目前并无技术结合，本申请创新的将两项技术有机结合。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种液态金属生物质电池，利用日常、工业垃圾、废水等废物转化为可应用的能量，供液态金属电池的电解质溶液使用，弥补了现有技术中微生物电池和液态金属电池的技术空白。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种液态金属生物质电池，包括：电解质槽及填充于所述电解质槽中的第二液态金属、第一液态金属和生物电解质溶液，所述电解质槽具有柔性可变形性，所述第二液态金属置于所述生物电解质溶液中，所述第一液态金属置于所述生物电解质溶液表面。
其中，所述生物电解质溶液为废水中的微生物液体。
其中，所述第二液态金属为铋合金、铟合金、锡合金、镓铟合金、镓铟锡合金、铋铟锡合金或者上述金属组成的合金；所述第一液态金属为不同于所述第二液态金属的铋合金、铟合金、锡合金、镓铟合金、镓铟锡合金、铋铟锡合金或者上述金属组成的合金。
其中，所述电解质槽为柔性可变形性合成塑料制成。
(三)有益效果
本发明提供的一种液态金属生物质电池，采用液态金属在酸解溶液中与水的氧化还原反应作为电池工作基本原理，液态金属作为阳极进行电子的传输，输出电能。本发明对比当前微生物燃料电池，具有结构简单，易于加工，安全高效等特点，为微生物燃料电池提供了新的发展前景，并且本申请提供的电解质槽具有柔性可变形性，适配液态金属电极具有的可流动性。
附图说明
图1为本发明一种液态金属生物质电池的结构图。
图中，1、第一液态金属；2、第二液态金属；3、生物电解质溶液；4、电解质槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明公开一种液态金属生物质电池，包括：电解质槽4及填充于所述电解质槽4中的第二液态金属2、第一液态金属1和生物电解质溶液3，所述电解质槽4具有柔性可变形性，所述第二液态金属2置于所述生物电解质溶液中，所述第一液态金属1置于所述生物电解质溶液3表面。由于电解质溶液PH值为酸碱性，第二液态金属2在酸碱性溶液中可以与水发生氧化还原反应，作为电池供电的原动力；第一液态金属1负责将电池氧化还原反应产生的电子输出。电解质槽4作为包裹与支撑结构，具有柔性可变形性。
本发明提供的一种液态金属生物质电池，采用液态金属在酸解溶液中与水的氧化还原反应作为电池工作基本原理，液态金属作为阳极进行电子的传输，输出电能。本发明对比当前微生物燃料电池，具有结构简单，易于加工，安全高效等特点，为微生物燃料电池提供了新的发展前景，并且本申请提供的电解质槽具有柔性可变形性，适配液态金属电极具有的可流动性。
其中，所述生物电解质溶液3为废水中的微生物液体。
其中，所述第二液态金属2为铋合金、铟合金、锡合金、镓铟合金、镓铟锡合金、铋铟锡合金或者上述金属组成的合金；所述第一液态金属1为不同于所述第二液态金属2的铋合金、铟合金、锡合金、镓铟合金、镓铟锡合金、铋铟锡合金或者上述金属组成的合金。根据需要第一液态金属1和第二液态金属2可以选用其他低熔点固态金属或其合金进行替代。
其中，所述电解质槽4为柔性可变形性合成塑料制成。具体的，合成塑料不导电，且不与生物电解质溶液3、第一液态金属1、第二液态金属2发生反应。
本发明公开的一种液态金属生物质电池，采用液态金属在酸解溶液中与水的氧化还原反应作为电池工作基本原理，液态金属作为阳极进行电子的传输，输出电能。本发明对比当前微生物燃料电池，具有结构简单，易于加工，安全高效等特点，为微生物燃料电池提供了新的发展前景，并且本申请提供的电解质槽具有柔性可变形性，适配液态金属电极具有的可流动性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种液态金属生物质电池，其特征在于，包括：电解质槽(4)、第一液态金属(1)、第二液态金属(2)及填充于所述电解质槽(4)中的生物电解质溶液(3)；其中，所述电解质槽(4)具有柔性可变形性，所述第二液态金属(2)置于所述生物电解质溶液中，所述第一液态金属(1)置于所述生物电解质溶液(3)表面。
2.如权利要求1所述的液态金属生物质电池，其特征在于，所述生物电解质溶液(3)为废水中的微生物液体。
3.如权利要求1所述的液态金属生物质电池，其特征在于，所述第二液态金属(2)为铋合金、铟合金、锡合金、镓铟合金、镓铟锡合金、铋铟锡合金或者上述金属组成的合金；所述第一液态金属(1)为不同于所述第二液态金属(2)的铋合金、铟合金、锡合金、镓铟合金、镓铟锡合金、铋铟锡合金或者上述金属组成的合金。
4.如权利要求1所述的液态金属生物质电池，其特征在于，所述电解质槽(4)为柔性可变形性合成塑料制成。
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