CN204407417U - 一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池，包括固装于上底座和下底座之间的三个镁合金阳极，固装于上圆环和下圆环之间的复数个惰性阴极；上底座和上圆环由绝缘连接件固装成一体，下底座和下圆环由绝缘连接件固装成一体，其特点是：所述三个镁合金阳极中的两个镁合金阳极密封于连接有打开装置的耐压塑料密封层中。本实用新型将镁海水溶解氧电池的镁合金阳极做成三根圆柱状，其中一根裸露，另外两根用绝缘材料密封；电池工作中，首先释放裸露的镁合金阳极，镁合金阳极反应完毕后，再依次打开包在镁合金阳极上的耐压塑料密封层，释放镁合金阳极，降低了反应中镁合金阳极的表面积，提高了电流密度和镁合金阳极的利用率，降低了成本。

Description

一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池

技术领域

本实用新型属于一次电池技术领域，特别是涉及一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池。

背景技术

镁海水溶解氧电池或镁海水电池是一次电池，采用金属镁合金作为负极，以惰性碳电极作为正极，电池采用开放式结构，浸入海水中即可稳定工作。利用海水中含有的溶解氧作为阴极活性物质在碳正极表面还原发电。由于该电池的功率主要受限于惰性阴极对氧气的催化速度，海水中低的溶解氧浓度有限，决定了电池只能以低功率输出，所以该镁-海水电池主要用于低功率、长时间运行的深海监测装备。电池反应为：镁合金阳极反应：Mg→Mg²⁺+2e^-；阴极反应：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-；在镁合金阳极一般金属Mg同时还存在自腐蚀过程：Mg+2H₂O→Mg²⁺+2OH^-+H₂。由于海水中溶解氧的含量是无限的，因此电池的容量完全是由镁合金阳极一侧决定，提升电池能量最简单的方式就是加长或加粗镁合金的体积，电池的其它结构可基本不做改变。

镁-海水电池在深海中应用具有诸多优点：①电池采用开放式结构，不需要耐压容器的保护，电池系统重量和成本大幅度降低；②电池以干态方式贮存，无自放电，贮存寿命长；③电池在运输过程中，不含电解液和正极活性物质，携带重量大大减轻；④电池正极活性物质来自于海水中的溶解氧，是取之不尽的，且碳电极本身不发生反应，结构非常稳定，电极寿命可长达十几年以上；⑤电池本身不含易燃爆的物质，安全性能非常好；⑥电池反应对海洋环境生态不造成任何破坏和影响；⑦作为负极活性物质的金属镁材料在我国储量丰富，廉价易得，利于降低电池成本；⑧可通过简单的增加金属镁棒的体积来提高电池容量和续航时间；⑩电池可采用机械再充方式，由水下机器人对镁棒进行更换，维护成本相对较低。

经检索发现，申请号为200310113951.1、名称为“镁海水电池”的发明专利，电池镁合金阳极采用镁合金，惰性阴极采用铜合金、碳钢、不锈钢和石墨，结构是以镁合金阳极圆柱为中心，若干片阴极在其一侧或四周呈放射状排列，阴极采用片状并联，海水在阴极和镁合金阳极间尽可能通畅地流动；电池有框架，框架上安装阴极和镁合金阳极，框架允许并促进海流在阴镁合金阳极间流动，尤其是在阴极表面流动，以促进海水中溶氧快速向阴极表面扩散。

申请号为201010563787.4、名称为“一种溶解氧型海水电池”的发明专利，电池结构包括电池框架、板状镁合金阳极、板状惰性阴极、集流部件及电流导线，电池框架由上底座和下底座构成，上底座和下底座分别由外圆环及设置于其中部的固装件构成，固装件与外圆环通过绝缘连接件固接，n个板状镁合金阳极插置于绝缘连接件上，构成圆柱状或圆台状结构，沿外圆环的径向方向、于板状镁合金阳极间插设有板状惰性阴极，板状惰性阴极固接于上底座和下底座的固装件与外圆环上，采用电流导线分别将n个惰性阴极和n个镁合金阳极串联焊接，构成电池的阴极和镁合金阳极，镁合金阳极由Al、Mg、Li、Zn或其合金，惰性阴极采用碳毡、碳板、铜合金、碳钢。

对于镁海水溶解氧电池，在电流密度小于300mA/cm²时，镁合金阳极的利用率与电流密度成正比，所以为了提高镁合金阳极的利用率，应尽可能降低镁合金阳极的表面积、提高电流密度。上述公知技术中，无论是以镁合金阳极圆柱为中心，若干片阴极在其一侧或四周呈放射状排列，还是阴镁合金阳极交替排列，镁合金阳极的表面积依然相对偏大，电流密度较小，镁合金阳极利用率较低。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种降低反应中镁合金阳极的表面积，提高电流密度和镁合金阳极利用率的一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池。

本实用新型包括如下技术方案：

一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池，包括均布垂直固装于上底座和下底座之间的三个镁合金阳极，均布垂直固装于上圆环和下圆环之间构成并联连接的复数个惰性阴极；上底座和上圆环之间由复数个绝缘连接件固装成一体，下底座和下圆环之间由复数个绝缘连接件固装成一体，其特点是：所述三个镁合金阳极中的两个镁合金阳极密封于连接有打开装置的耐压塑料密封层中。

本实用新型还可以采用如下技术措施：

所述镁合金阳极与耐压塑料密封层之间灌有油。

本实用新型具有的优点和积极效果：

本实用新型将镁海水溶解氧电池的镁合金阳极做成三根圆柱状，其中一根裸露，另外两根用绝缘材料密封；电池工作中，首先释放裸露的镁合金阳极，镁合金阳极反应完毕后，再依次打开包在镁合金阳极上的耐压塑料密封层，释放镁合金阳极，降低了反应中镁合金阳极的表面积，提高了电流密度和镁合金阳极的利用率，降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型镁合金阳极分布释放型镁海水溶解氧电池结构示意图；

图2是图1中包有的镁合金阳极结构示意图。

图中，1-上底座，2-绝缘连接件，3-上圆环，4-镁合金阳极，5-耐压塑料密封层，6-惰性阴极，7-下底座，8-下圆环。

具体实施方式

为能进一步公开本实用新型的发明内容、特点及功效，特例举以下实例详细说明如下。

一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池，包括均布垂直固装于上底座和下底座之间的三个镁合金阳极，均布垂直固装于上圆环和下圆环之间构成并联连接的复数个惰性阴极；上底座和上圆环之间由复数个绝缘连接件固装成一体，下底座和下圆环之间由复数个绝缘连接件固装成一体。

本实用新型的创新点在于：

所述三个镁合金阳极中的两个镁合金阳极密封于连接有打开装置的耐压塑料密封层中。

所述镁合金阳极与耐压塑料密封层之间灌有油。

实施例

如图1-图2所示，制作两个直径300mm、厚度20mm不锈钢片，一个作为上底座1、另一个作为下底座7；制作两个内径700mm，外径900mm的钛圆环，一个作为上圆环3、另一个作为下圆环8；制作六个长200mm，宽30mm，厚度20mm的聚四氟板作为绝缘连接件2；制作六个直径50mm，高度1000mm的碳纤维刷柱作为惰性阴极6；制作三个外径为60mm、高1000mm的柱状镁合金作为镁合金阳极4；用聚四氟乙烯或工程塑料制成两个耐压塑料密封层包在两个镁合金阳极上，耐压塑料密封层与镁合金阳极之间灌有油，并且塑料密封层上连接有打开装置；最后裁制出两节导线分别作为正极连接导线和负极连接导线。

将三个镁合金阳极一端均布垂直固装于上底座的下面、另一端均布垂直固装于下底座的上面；将六个惰性阴极一端均布垂直固装于上圆环的下端、另一端均布垂直固装于下圆环的上端，六个惰性阴极构成并联连接，均匀分布于金属阳极外周；三个绝缘连接件均布将上底座和上圆环固装成一体，剩余三个绝缘连接件均布将下底座和下圆环固装成一体，上、下绝缘连接件相互对应；上底座连接一导线作为负极导线，上圆环连接一导线作为正极导线，即形成本实用新型镁合金阳极分布释放型镁海水溶解氧电池结构。

电池工作时，消耗裸露的镁合金阳极，电压降到1.2V时，启动打开装置，使一个镁合金阳极的塑料密封层脱落、露出镁合金阳极开始进行反应；当电池电压再次低于1.2V时，启动第三根镁合金阳极的打开装置，塑料密封层脱落、露出镁合金阳极开始进行反应。

尽管上面对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的隔膜技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池，包括均布垂直固装于上底座和下底座之间的三个镁合金阳极，均布垂直固装于上圆环和下圆环之间构成并联连接的复数个惰性阴极；上底座和上圆环之间由复数个绝缘连接件固装成一体，下底座和下圆环之间由复数个绝缘连接件固装成一体，其特征在于：所述三个镁合金阳极中的两个镁合金阳极密封于连接有打开装置的耐压塑料密封层中。

2.根据权利要求1所述一种镁合金阳极分步释放型镁海水溶解氧电池，其特征在于：所述镁合金阳极与耐压塑料密封层之间灌有油。