CN204885371U - 可置换金属空气燃料电池及其串联模块与照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可置换金属空气燃料电池串联模块与照明装置，所述可置换金属空气燃料电池串联模块包含本体、多个可置换金属空气燃料电池以及多个导电连接板。本体上包含多个置换部，其用于容置多个可置换金属空气燃料电池。其中每个可置换金属空气燃料电池皆包含第一电极件及第二电极件。多个导电连接板依序连接每个可置换金属空气燃料电池的第一电极件与相邻可置换金属空气燃料电池的第二电极件。借此，电性串联多个可置换金属空气燃料电池以形成所述可置换金属空气燃料电池串联模块，且可置换金属空气燃料电池依据所述的串联模块以对照明装置提供电力来源。

Description

可置换金属空气燃料电池及其串联模块与照明装置

技术领域

本实用新型涉及一种金属空气燃料电池模块，尤其是指一种可置换金属空气燃料电池串联模块与照明装置及可置换电极件的金属空气燃料电池。

背景技术

现如今火力发电及核能发电是主要提供社会大众稳定的电能供应来源。然而大众环保意识抬头及温室效应，因此相关绿能发电技术如：太阳能发电、风力发电等受到广大的注目，其中以化学能转换为电力的燃料电池，近几年渐渐地崭露头角。

金属空气燃料电池是以金属和氧气为燃料，借由金属与导入的扩散氧进行氧化反应，而在产生电能之余同时生成金属氧化物、氢气及/或水。由于金属空气燃料电池是利用取之不尽的空气为反应来源，因此得以大幅延长电池寿命，并且具有相当高的能量体积比，所以受到市场的相当重视。

然而目前金属空气燃料电池仍存在有若干缺失。其一，由于单颗金属空气燃料电池电压仅1.4伏，使应用范围有较大的限制；其二，其阴极电极虽使用空气为还原反应来源，但其阳极电极仍为金属材质，而在放电过程中逐渐氧化而导致此金属材质的断裂剥落而影响电池操作。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是在提供一种可置换金属空气燃料电池及其串联模块与照明装置，期待能解决上述的各种问题。

本实用新型的一实施例在提供一种可置换金属空气燃料电池串联模块，其包含本体、多个可置换金属空气燃料电池及多个导电连接板。本体包含多个置换部，其用于容置多个可置换金属空气燃料电池，其中可置换金属空气燃料电池具有第一电极件及第二电极件。多个导电连接板依序电性连接每一个可置换金属空气燃料电池的第一电极件与相邻可置换金属空气燃料电池的第二电极件，其中两个导电连接板分别连接位于第一个可置换金属空气燃料电池的第二电极件及最后一个可置换金属空气燃料电池的第一电极件，从而电性串联上述多个可置换金属空气燃料电池以形成所述可置换金属空气燃料电池串联模块。

借此实施例，可由本体上的置换部的数量决定可置换金属空气燃料电池串联模块的电池容量，且当可置换金属空气燃料电池串联模块中某一可置换金属空气燃料电池耗尽或毁损，只需将此耗尽或毁损的可置换金属空气燃料电池拆卸及更换。故本实用新型运用本体上的置换部，使可置换金属空气燃料电池可拆卸的组装在本体上，并借由可拆卸组装的导电连接板电性串联多个可置换金属空气燃料电池形成所述可置换金属空气燃料电池串联模块。

此实施例的一实施例中，本体上可包含有多个通气孔。第一电极件可以用铝、镁、锌或前述元素的合金制成。第二电极件可以用纳米级碳材料制成。

本实用新型的另一实施例在提供一种金属空气燃料电池串联模块内的可置换金属空气燃料电池，包含本体、第一电极件以及第二电极件。其中本体包含第一电极置换部及第二电极置换部，且在本体上靠近第二电极置换部形成有多个通气孔，本体内盛装有电解质水溶液。第一电极件设于第一电极置换部内，且第一电极件一端与电解质水溶液接触，另一端露出于电解质水溶液外以供导电之用。第二电极件设于第二电极置换部内相对通气孔的位置，且其上包覆渗透膜层，第二电极件一端与电解质水溶液接触，另一端露出于电解质水溶液外以供导电之用。

借此另一实施例，可由本体上的第一电极置换部可拆卸的容置第一电极件，当可置换金属空气燃料电池电量耗尽或第一电极件因氧化造成不可修复时，即可拆卸第一电极件并更换新的。故本实用新型运用本体上的第一电极置换部使第一电极件可拆卸的组装在本体上，使可置换金属空气燃料电池的本体可重复利用，有效提升本实用新型应用方便性及配合灵活性。

此另一实施例的一实施例中，第一电极件包含中心支撑部及外围导电部，而中心支撑部具有表面，表面粘合并包覆外围导电部，中心支撑部材质与外围导电部材质不同，外围导电部被中心支撑部支撑固定，外围导电部可以为铝、镁、锌或前述元素的合金制成。中心支撑部可以为金属材质或非金属材质，当中心支撑部为金属材质时，中心支撑部与外围导电部粘合使用电焊法、浇铸法、浸镀法、喷涂法或轧延复合法。上述中心支撑部与外围导电部之间还可包含粘合层，粘合层粘接中心支撑部及外围导电部；粘合层可为胶合层、磁性吸附层、有机膜层或纳米吸附层。第二电极件可以用纳米级碳材料制成。

本实用新型的又一实施例在提供一种金属空气燃料电池串联模块内的可置换金属空气燃料电池，包含两个本体以及至少两个可置换金属空气燃料电池。各本体包含至少一个置换部。两个可置换金属空气燃料电池分别设置在置换部内，且各个可置换金属空气燃料电池具有第一电极件及第二电极件，而各个第一电极件透过另一本体的置换部电性串联另一个可置换金属空气燃料电池的第二电极件。

借此又一实施例，各个本体可透过置换部互相电性串联，例如利用电线连接第一电极件与置换部，如此一来，不仅可置换金属空气燃料电池可以随时替换，各个本体也可实现在串联电路中直接替换。

此又一实施例的一实施例中，本体上可包含有多个通气孔。前述第一电极件可以用铝、镁、锌或前述元素的合金制成，且第二电极件可以用纳米级碳材料制成。

本实用新型的再一实施例提供一种可置换金属空气燃料电池照明装置，其包含绝缘容器、固持部、导电体、发光模块以及可置换金属空气燃料电池。

绝缘容器内部具有填充槽，且填充槽内部盛装电解质水溶液。固持部为导电材质并且设置在填充槽内部。导电体设置在绝缘容器内。发光模块配合固持部设置在填充槽内，而发光模块具有第一导电端以及第二导电端，且第一导电端与第二导电端彼此电性连通。可置换金属空气燃料电池设置在填充槽内，且可置换金属空气燃料电池又包含第一电极件及第二电极件，第一电极件与固持部接触，并透过固持部电性连接第一导电端，且第一电极件局部插置在前述的电解质水溶液中，第二电极件透过前述导电体电性连接第二导电端，且第二电极件也局部插置在电解质水溶液中，借由电解质水溶液导电而使发光模块形成电通路。

借此再一实施例，本实用新型的可置换金属空气燃料电池照明装置可以利用填充槽内的第一电极件、第二电极件以及电解质水溶液进行氧化还原反应，从而产生电力以供照明装置使用，且在电力耗尽以后，可轻易置换上述物件即可再次使用，避免环境污染问题。

在前述的可置换金属空气燃料电池照明装置中，绝缘容器可以包含多个通气孔，这些通气孔与内部的第二电极件相通，使第二电极件可自空气中取得氧气以进行反应。前述的第一电极件可以以铝、镁、锌或前述元素的合金制成，而第二电极件可以以纳米级碳材料制成。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：可置换金属空气燃料电池的本体可重复利用，有效提升本实用新型应用方便性及配合灵活性，避免环境污染问题。

附图说明

图1绘示依据本实用新型的一实施例的一种可置换金属空气燃料电池串联模块立体结构图。

图2绘示依据本实用新型的另一实施例的一种可置换金属空气燃料电池的剖视图。

图3A绘示依据图2中第一电极件的立体结构图。

图3B绘示依据图3A的第一电极件另一实施方式立体结构图。

图3C绘示依据图2的第一电极件的另一形状立体结构图。

图4A绘示本实用新型的又一实施例的一种可置换金属空气燃料电池串联模块立体结构图。

图4B绘示依据图4A的可置换金属空气燃料电池串联模块的内部构造图。

图5绘示本实用新型的又一实施例的另一种可置换金属空气燃料电池串联模块立体结构图。

图6绘示本实用新型的再一实施例的一种可置换金属空气燃料电池照明装置的立体图。

图7绘示依据图6的可置换金属空气燃料电池照明装置的剖视图。

具体实施方式

请参照图1，其绘示本实用新型的一实施例的一种可置换金属空气燃料电池串联模块100立体结构图，其包含有本体200、多个可置换金属空气燃料电池300及多个导电连接板400。本体200包含多个置换部210，其用于容置多个可置换金属空气燃料电池300，其中可置换金属空气燃料电池300具有第一电极件320及第二电极件330。多个导电连接板400依序电性连接每一个可置换金属空气燃料电池300的第一电极件320与相邻可置换金属空气燃料电池300的第二电极件330，从而电性串联上述多个可置换金属空气燃料电池300以形成所述可置换金属空气燃料电池串联模块100。

借着本体上200的置换部210的数量决定可置换金属空气燃料电池串联模块100的电池容量，且当可置换金属空气燃料电池串联模块100中某一可置换金属空气燃料电池300耗尽或毁损，只需将此耗尽或毁损的可置换金属空气燃料电池300拆卸及更换。另外借着可拆卸组装的导电连接板400方便拆卸及更换可置换金属空气燃料电池300，并且电性串联多个可置换金属空气燃料电池300形成所述可置换金属空气燃料电池串联模块100。

请参照图2，其绘示本实用新型的另一实施例的可置换金属空气燃料电池300的剖视图，其包含本体310、第一电极件320以及第二电极件330。其中本体310包含第一电极置换部312及第二电极置换部313，且在本体上310靠近第二电极置换部313形成有多个通气孔311，本体310内透过注入部314盛装电解质水溶液E。第一电极件320设在第一电极置换部312上，且第一电极件320一端与电解质水溶液E接触，另一端露出于电解质水溶液E外以供导电之用。可置换金属空气燃料电池本体310上包含注入部314，具有随时填充电解质水溶液E的便利性。

第二电极件330设在第二电极置换部313内相对通气孔311的位置，第二电极件330一端与电解质水溶液E接触，另一端露出于电解质水溶液E外以供导电之用。其中第二电极件330是从空气中吸收氧而起催化作用，因此本实用新型的第二电极件330可由纳米级碳材料制成。

上述第一电极件320及第二电极件330其上皆可包覆渗透膜层(未图示)，渗透膜层采用可吸收液体的材质所制成，例如无纺布，且渗透膜层可吸收的液体种类不限于水。借由渗透膜层吸收电解质水溶液E而使第一电极件320及第二电极件330产生氧化还原反应。

电解质水溶液E可为氢氧化钾(KOH)或食盐水等。此时，外界空气由通气孔311进入后，空气中的氧形成氢氧离子，并透过电解质水溶液E的传输而接触第一电极件320，使第一电极件320的外围导电部322产生氧化反应，而原本第一电极件320附近的空气氧产生还原反应。在氧化还原反应过程中即会产生电子，进而产生电能。

请参照图3A，图3A绘示依据图2中第一电极件320的立体结构图。其中第一电极件320包含中心支撑部321及外围导电部322。外围导电部322包覆并黏合在中心支撑部321的表面321a。外围导电部322作为可置换金属空气燃料电池300的第一电极件320氧化反应之用，外围导电部322材质可为铝、镁、锌或前述元素的合金。中心支撑部321提供外围导电部322在氧化反应过程中的支撑固定之用，中心支撑部321材质可为金属或非金属。其中当中心支撑部321为金属材质时，其与外围导电部322的粘合可采用例如电焊、浇铸、浸镀、喷涂、轧延复合等方法。

请参照图3B，图3B绘示依据图3A的第一电极件320的另一实施方式立体结构图。图3B中，在第一电极件320的中心支撑部321及外围导电部322间，设置有粘合层323。粘合层323可为胶合层、磁性吸附层、有机膜层或纳米吸附层，粘合层323目的为使外围导电部322在氧化反应过程中紧固黏合在中心支撑部321表面321a，以避免外围导电部322因逐渐氧化反应造成断裂剥落。

请参照图3C，图3C绘示依据图2的第一电极件320的另一形状立体结构图。在本实用新型中，第一电极件320的形状无特别限定，可为圆柱状或立体柱状。图3C中，第一电极件320的中心支撑部321及外围导电部322皆为长方柱状。

请一并参照图4A与图4B，图4A绘示本实用新型的又一实施例的一种可置换金属空气燃料电池串联模块100立体结构图，图4B绘示依据图4A的可置换金属空气燃料电池串联模块100的内部构造图。

可置换金属空气燃料电池串联模块100包含两个本体200，且各个本体200内部又各自包含两个置换部210，两个置换部210彼此区隔并分别提供可置换金属空气燃料电池300设置，以图4A为例，每一个可置换金属空气燃料电池300具有第一电极件320及第二电极件330，而第一电极件320插置在置换部210内，第二电极件330则环设在置换部210的内壁，且第二电极件330同时也向外透出置换部210的外壁，第一电极件320即是透过电线连接相邻的置换部210的外壁以串联另一个可置换金属空气燃料电池300的第二电极件330，且置换部210的内部盛装电解质水溶液E(未绘示)，其成分可以为氢氧化钾(KOH)或食盐水，在此实施例中，第二电极件330朝外的表面可以设置成直接和空气接触，也可以将第二电极件330完全设置在置换部210的内壁，并且额外在本体200的外壁开设通气孔211而与置换部210连通，以提供第二电极件330进行反应，其发电原理与前述所载的实施例相同，故不再赘述。

在同一组可置换金属空气燃料电池300中，第一电极件320借由电解质水溶液E(未绘示)与第二电极件330在可置换金属空气燃料电池300中以液体完成电流传输，于此同时，第二电极件330再透过电线与另一个可置换金属空气燃料电池300的第一电极件320电性连接，透过这样的方式形成多个可置换金属空气燃料电池300的电性串联模式，但尤须注意的是，上述的电解质水溶液E(未绘示)以及外部的电线仅为本实施例的主要实施例，实际上可置换金属空气燃料电池300的内部并不需要局限于透过电解质水溶液E来传输电流，较浅白地说，本实施例的电解质水溶液E既提供了氧化还原过程所产生的电力来源，同时也为两个电极件的电流传递媒介，但两个电极仍可另外以其他方式通电。

如同图4B所示，借由此种串联方式，不仅可置换金属空气燃料电池300可以随时自本体200卸下替换，各个本体200在串联电路中也可以自由地替换。

请继续参照图5，图5绘示本实用新型的又一实施例的另一种可置换金属空气燃料电池串联模块100立体结构图，在此例中，可置换金属空气燃料电池串联模块100同样包含两个本体200，而此例的可置换金属空气燃料电池串联模块100与图4A及图4B的差异在于各个本体200内部仅包含一个置换部210，其提供可置换金属空气燃料电池300设置，每一个可置换金属空气燃料电池300具有第一电极件320及第二电极件330，而第一电极件320插置在置换部210内，第二电极件330则设在置换部210的一侧的内壁，且第二电极件330同时也向外透出置换部210的外壁，第一电极件320透过电线连接另一本体上的置换部210的外壁，以串联另一个可置换金属空气燃料电池300的第二电极件330。

前述第二电极件330朝外的表面可以设置成直接和空气接触，也可以将第二电极件330完全设置在置换部210的内壁，并且额外在本体200的外壁开设通气孔211而与置换部210连通，以提供第二电极件330进行反应。本例的其余特征与前述又一实施例的一种可置换金属空气燃料电池串联模块100相同，因此不再赘述。

在上述的可置换金属空气燃料电池串联模块100中，无论本体200的内部包含一个或两个置换部210，第一电极件320皆可以由铝、镁、锌或前述元素的合金制成，而第二电极件330皆可以由纳米级碳材料制成。

请一并参照图6及图7，图6绘示本实用新型的再一实施例的一种可置换金属空气燃料电池照明装置500的立体图。图7绘示依据图6的可置换金属空气燃料电池照明装置500的剖视图。

如图7所示，可置换金属空气燃料电池照明装置500包含绝缘容器510、固持部520、导电体530、发光模块540以及可置换金属空气燃料电池550。

绝缘容器510的内部设置有填充槽511。填充槽511内部盛装电解质水溶液E。固持部520为导电材质并且设置在填充槽511内部，且固持部520位于电解质水溶液E的液面上方。导电体530设置在绝缘容器510内并有部分与电解质水溶液E接触。发光模块540配合固持部520设置在填充槽511内，而发光模块540具有第一导电端541以及第二导电端542，且第一导电端541与第二导电端542彼此电性连通。可置换金属空气燃料电池550设置在填充槽511内，且可置换金属空气燃料电池550又包含第一电极件551及第二电极件552，第一电极件551与固持部520接触，并透过固持部520电性连接第一导电端541，且第一电极件551局部插置在前述的电解质水溶液E中，第二电极件552透过前述导电体530电性连接第二导电端542，且第二电极件552也局部插置在电解质水溶液E中，借由电解质水溶液E导电而使发光模块540形成电通路。此外，绝缘容器510的外壁另包含多个通气孔512，这些通气孔512自可置换金属空气燃料电池照明装置500外部导入氧气以供第二电极件552在氧化还原中使用。

在前述的可置换金属空气燃料电池照明装置500中，第一电极件551可以使用铝、镁、锌或前述元素的合金制成，而第二电极件552可以使用纳米级碳材料制成。

综合以上，本实用新型提供一种可置换金属空气燃料电池串联模块与照明装置及可置换金属空气燃料电池。由上述实施方式可知，本实用新型的可置换金属空气燃料电池串联模块与照明装置具有以下优点：

(1)由可置换金属空气燃料电池串联模块的本体上的置换部的数量决定可置换金属空气燃料电池串联模块的电池容量。

(2)使用者仅需提供电解质水溶液如食盐水，并使吸水隔离层吸收电解质水溶液便可获得电力，使用时可应用于各种室内与室外场所，例如：露营、停电、偏远无电力设施处、矿工工地或者救灾地区等等。

(3)与干电池、碱性电池及水银电池相较，本实用新型的置换金属空气燃料电池串联模块制造成本较低。

(4)与不可充电的电池如干电池相较，不可充电的电池待电力耗尽后即被丢弃，一方面费用高，另一方面过多的废弃电池会造成环境负担，而本实用新型的置换金属空气燃料电池串联模块除了第一电极件会在氧化还原反应中消耗，其他部件皆可重复使用，因此，本实用新型的可置换金属空气燃料电池更符合环保诉求。

(5)第一电极件包含中心支撑部及外围导电部两部分，外围导电部并紧密粘合在中心支撑部，使外围导电部在氧化后不致剥落而影响效能。

(6)透过可置换金属空气燃料电池本体上的注入部，具有随时填充电解质水溶液的便利性。

虽然本实用新型已经以实施方式公开如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (19)

1.一种可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述可置换金属空气燃料电池串联模块包含：

本体，其包含多个置换部；

多个可置换金属空气燃料电池，所述可置换金属空气燃料电池分别设于所述置换部，且所述可置换金属空气燃料电池具有第一电极件及第二电极件；以及

多个导电连接板，所述导电连接板依序连接所述可置换金属空气燃料电池的所述第一电极件与相邻所述可置换金属空气燃料电池的所述第二电极件，从而电性串联所述可置换金属空气燃料电池。

2.如权利要求1所述的可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述本体上包含有多个通气孔。

3.如权利要求1项所述的可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述第一电极件以铝、镁、锌或前述元素的合金制成。

4.如权利要求1项所述的可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述第二电极件以纳米级碳材料制成。

5.一种可置换金属空气燃料电池，应用于权利要求1所述的可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述可置换金属空气燃料电池包含：

本体，其内盛装有电解质水溶液，所述本体包含第一电极置换部及第二电极置换部，且在所述本体上靠近所述第二电极置换部形成有多个通气孔；

所述第一电极件，其设于所述第一电极置换部内，且所述第一电极件与所述电解质水溶液接触，其中所述第一电极件的一端露出于所述电解质水溶液外以供导电之用；以及

所述第二电极件，其上包覆渗透膜层，且所述第二电极件设于所述第二电极置换部内相对所述通气孔的位置，且所述第二电极件与所述电解质水溶液接触，其中所述第二电极件的一端露出于所述电解质水溶液外以供导电之用。

6.如权利要求5所述的可置换金属空气燃料电池，其特征在于，所述第一电极件包含：

中心支撑部，其具有表面；以及

外围导电部，其粘合并包覆在所述表面；

其中所述外围导电部以铝、镁、锌或前述元素的合金制成，所述中心支撑部材质与所述外围导电部材质不同，且所述外围导电部为所述中心支撑部支撑固定。

7.如权利要求6所述的可置换金属空气燃料电池，其特征在于，所述中心支撑部为金属材质。

8.如权利要求6所述的可置换金属空气燃料电池，其特征在于，所述中心支撑部为金属材质，且所述外围导电部粘合使用电焊法、浇铸法、浸镀法、喷涂法或轧延复合法。

9.如权利要求6所述的可置换金属空气燃料电池，其特征在于，所述中心支撑部与所述外围导电部之间还包含粘合层，所述粘合层粘接所述中心支撑部及所述外围导电部。

10.如权利要求9所述的可置换金属空气燃料电池，其特征在于，所述粘合层为胶合层、磁性吸附层、有机膜层或纳米吸附层。

11.如权利要求5所述的可置换金属空气燃料电池，其特征在于，所述第二电极件以纳米级碳材料制成。

12.一种可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述可置换金属空气燃料电池串联模块包含:

两个本体，各所述本体包含至少一个置换部；以及

至少两个可置换金属空气燃料电池，各所述可置换金属空气燃料电池分别设于所述置换部，且各所述可置换金属空气燃料电池具有第一电极件及第二电极件，而各所述第一电极件透过所述置换部电性串联另一所述可置换金属空气燃料电池的所述第二电极件。

13.如权利要求12所述的可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述本体上包含有多个通气孔。

14.如权利要求12所述的可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述第一电极件以铝、镁、锌或前述元素的合金制成。

15.如权利要求12所述的可置换金属空气燃料电池串联模块，其特征在于，所述第二电极件以纳米级碳材料制成。

16.一种可置换金属空气燃料电池照明装置，其特征在于，所述可置换金属空气燃料电池照明装置包含:

绝缘容器，其内部具有填充槽，所述填充槽内盛装有电解质水溶液；

固持部，其设置在所述填充槽内且为导电材质；

导电体，其装设在所述绝缘容器内；

发光模块，其配合所述固持部设置在所述填充槽，所述发光模块具有第一导电端以及第二导电端，且所述第一导电端与所述第二导电端电性连通；以及

可置换金属空气燃料电池，其设置在所述填充槽内，且所述可置换金属空气燃料电池包含：

第一电极件，其透过所述固持部电性连接所述第一导电端，且所述第一电极件局部插置在所述电解质水溶液中；及

第二电极件，其透过所述导电体电性连接所述第二导电端，且所述第二电极件局部插置在所述电解质水溶液中。

17.如权利要求16所述的可置换金属空气燃料电池照明装置，其特征在于，所述绝缘容器上包含多个通气孔。

18.如权利要求16所述的可置换金属空气燃料电池照明装置，其特征在于，所述第一电极件以铝、镁、锌或前述元素的合金制成。

19.如权利要求16所述的可置换金属空气燃料电池照明装置，其特征在于，所述第二电极件以纳米级碳材料制成。