CN112133969A - 一种浓差电池及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浓差电池，包括外壳、上极板、下极板、颗粒物和电解质，由于上极板和下极板间存在温差或者压力差，电解质会沿温差或者力差定向移动或有移动的趋势，固体的颗粒物周围双电层由于温度或者压差而改变，电解质溶液在沿温差或力差定向移动的过程中，将电荷从一个极板定向移动到另一个极板，电荷在上极板和下极板处浓度的差别，导致上极板和下极板间产生电压差，当外电路接通时，可为外电路提供电能，合理选择电解质类型与极板材料，供电过程可无物质消耗，可得到反复充放电的电池，并且具有储存电荷能力。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体领域为一种化学电池及其制备工艺。
背景技术
化学电池是日常生活中常见电力提供装置，在国民生产生活中占据重要地位。一般化学电池利用正、负极板材料不同，与电解质接触后，正、负极板氧化还原电位不同，产生的电压驱动外电路电子移动，形成电流，将正、负材料中的化学能转化为外电路电能，供电过程伴随着物质消耗，并且不具备储存电荷的能力，为即产即用类型电力提供装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浓差电池及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种浓差电池，包括外壳、上极板、下极板、颗粒物和电解质，所述外壳的两端均设有开口，所述上极板和下极板分别固定设置于开口上，所述外壳的内部设有电解质和颗粒物，所述上极板和下极板均与电解质相接触。
优选的，所述外壳为塑料管。
优选的，所述上极板和下极板之间相互平行。
优选的，所述上极板和下极板均为铜板。
优选的，所述颗粒物为沙粒。
优选的，所述电解质为硝酸铜水溶液或水。
一种浓差电池制备工艺，包括以下具体步骤：
S1、备料：选取塑料管、沙粒、硝酸铜水溶液或水、铜板和胶水。
S2、将沙粒、硝酸铜水溶液或水进行混合制备形成混合物。
S3、利用胶水将一片铜板粘接在塑料管上，对塑料管的一端开口进行封堵。
S4、将S2中制备的混合物灌入塑料管中。
S5、利用胶水将另一片铜板粘接在塑料管上，对塑料管的另一端开口进行封堵。
S6、完成浓差电池的制备。
优选的，S2中的所述水或硝酸铜水溶液的比重大于0.0025。
优选的，S2中的所述沙粒直径为75um-800um。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在温差、压力差等外界条件影响下，电池中电解质在颗粒间隙流动，在两极板分别聚集，形成两极板间的电压差，当外电路接通时，可为外电路提供电能，供电过程可无物质消耗，合理选择电解质类型与极板材料，可得到反复充放电的电池，并且具有储存电荷能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明放电效果实验示意图。
图3为本发明颗粒物、电解质不同配比变化规律示意图。
图4为本发明的电池伏安特性曲线示意图。
中：1-外壳、2-上极板、3-下极板、4-颗粒物、5-电解质。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种浓差电池及其制备工艺，浓差电池的制备工艺，包括以下具体步骤：S1、备料：选取塑料管、沙粒、硝酸铜水溶液或水、铜板和胶水；S2、将沙粒、硝酸铜水溶液或水进行混合制备形成混合物；S3、利用胶水将一片铜板粘接在塑料管上，对塑料管的一端开口进行封堵；S4、将S2中制备的混合物灌入塑料管中；S5、利用胶水将另一片铜板粘接在塑料管上，对塑料管的另一端开口进行封堵；S6、完成浓差电池的制备，S2中的水或硝酸铜水溶液的比重大于0.0025，沙粒直径为75um-800um，浓差电池包括外壳1、上极板2、下极板3、颗粒物4和电解质5，外壳1的两端均设有开口，外壳1为塑料管，塑料具有绝缘的特性，上极板2和下极板3分别固定设置于开口上，上极板2和下极板3之间相互平行，上极板2和下极板3均为铜板，上极板2和下极板3均为导电体，外壳1的内部设有颗粒物4和电解质5，颗粒物4为沙粒，电解质5为硝酸铜水溶液或水，上极板2和下极板3均与电解质5相接触，“功率密度与伏安特性曲线”为本发明一个实施例发电效果展示。发电实验装置如图2所示。浓差电池上下极板存在温差，电池发电，通过导线给外电阻负载(滑动变阻器)供电，电压表测量外电阻两端电压U，电流表测量通过外电阻的电流I,浓差电池在外电阻产生的功率密度W＝UI/A，其中，A为浓差电池的截面积(3平方厘米)以上浓差电池极板为铜极板，颗粒物为沙粒，沙粒粒径220～300um，电解质为水；以上浓差电池上极板与热源接触，下极板与冷源接触，稳定后，上极板温度83度，下极板温度44度，以上功率密度曲线为功率密度随外电阻阻值变化规律；四条曲线为四种水、沙比重的电池试样，详见图3；以上伏安特性曲线为水、沙比重1:10的电池试样，改变外电阻阻值，测量得到外电阻两端电流I随外电阻两端电压U变化曲线，两条曲线测量是同一状态下同一个电池试样，只是测量时间间隔两小时，详见图4。
工作原理：本发明中两个相同的上极板2和下极板3均为导电极板，最好平行,不平行也可，中间添加颗粒介质与电解溶液或者水，然后封装。在上极板2或下极板3的一端加力，或者加温度，使得上极板2和下极板3间有力差或温度差，称之为驱动力，上极板2和下极板3间便可产生电势差即电压，只要上述所说的驱动力存在。电池功率与温差、高温端温度、溶液配比、颗粒性质、颗粒尺寸、孔隙率、电池厚度和面积有关。由于上极板2和下极板3间存在温差或者压力差，电解质5会沿温差或者力差定向移动，固体的颗粒物4周围双电层由于温度或者压差而改变，电解质溶液在沿温差或力差定向移动的过程中，将电荷从一个极板定向移动到另一个极板，电荷在上极板2和下极板3处浓度的差别，导致上极板2和下极板3间产生电压。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种浓差电池，其特征在于：包括外壳(1)、上极板(2)、下极板(3)、颗粒物(4)和电解质(5)，所述外壳(1)的两端均设有开口，所述上极板(2)和下极板(3)分别固定设置于开口上，所述外壳(1)的内部设有颗粒物(4)和电解质(5)，所述上极板(2)和下极板(3)均与电解质(5)相接触。
2.根据权利要求1所述的一种浓差电池，其特征在于：所述外壳(1)为塑料管。
3.根据权利要求1所述的一种浓差电池，其特征在于：所述上极板(2)和下极板(3)之间相互平行。
4.根据权利要求1所述的一种浓差电池，其特征在于：所述上极板(2)和下极板(3)均为铜板。
5.根据权利要求1所述的一种浓差电池，其特征在于：所述颗粒物(4)为沙粒。
6.根据权利要求1所述的一种浓差电池，其特征在于：所述电解质(5)为硝酸铜水溶液或水。
7.一种浓差电池制备工艺，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1、备料：选取塑料管、沙粒、硝酸铜水溶液或水、铜板和胶水；
S2、将沙粒、硝酸铜水溶液或水进行混合制备形成混合物；
S3、利用胶水将一片铜板粘接在塑料管上，对塑料管的一端开口进行封堵；
S4、将S2中制备的混合物灌入塑料管中；
S5、利用胶水将另一片铜板粘接在塑料管上，对塑料管的另一端开口进行封堵；
S6、完成浓差电池的制备。
8.根据权利要求7所述的一种浓差电池制备工艺，其特征在于：S2中的所述水或硝酸铜水溶液的比重大于0.0025。
9.根据权利要求8所述的一种浓差电池制备工艺，其特征在于：S2中的所述沙粒直径为75um-800um。
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