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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meerwasser- Batterie, und insbesondere eine stufenweise gestapelte Meerwasser- Batterie-Baugruppe.
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Stand der Technik
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Eine Batterie ist eine Vorrichtung, um in derselben gelagerte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. In letzter Zeit haben die meisten Länder ihre Standards im Umweltschutz angehoben. Daher haben diejenigen Batterien, welche kaum Umweltverschmutzungen erzeugen, so wie Treibstoff- Batterien, Solar- Batterien und Meerwasser- Batterien mehr und mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen und sind zum Forschungs- und Entwicklung- Fokus der Hersteller in diesem Gebiet geworden. Die Meerwasser- Batterie benutzt Meerwasser als elektrolytische Flüssigkeit und erzeugt Elektrizität solange diese in Meerwasser getaucht ist. Daher ziehen Meerwasser- Batterien viel Aufmerksamkeit in Meer- und auf hoher See- Anwendungen auf sich. Um eine höhere Leistung zu erzeugen, werden die Meerwasser- Batterien in Serie oder parallel geschaltet. Die
US 3,804,673 A hat ein „Meerwasser-Batterie-Gehäuse zum Minimieren von Kurzschlüssen“ offenbart, welches eine Kaskaden- Meerwasser- Batterie- Baugruppe betrifft, welche mit geringer Wahrscheinlichkeit einen inneren Kurzschluss verursacht und eine Vielzahl von Batterien, die in Serie verbunden sind umfasst. Jede Batterie umfasst eine Kathode, eine Anode, ein dielektrisches Gehäuse, eine Vielzahl von dielektrischen Blöcken und eine Vielzahl von Bohrlöchern, die in dem elektrischen Gehäuse angeordnet sind. Die Kathode, die Anode und die dielektrischen Blöcke sind in dem elektrischen Gehäuse angeordnet. Die dielektrischen Blöcke sind zwischen der Kathode und der Anode angeordnet, um die Kathode und die Anode voneinander zu trennen. Die Bohrlöcher ermöglichen es dem Meerwasser, zwischen den Batterien zu fließen.
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EP 2 830 147 A1 offenbart ein Hochleistungs-Aluminium-Luft-Batterie-System.
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Dennoch haben die konventionellen Meerwasser- Batterie-Baugruppen normalerweise eine komplizierte Kanalstruktur, um es dem Meerwasser zu erlauben, zwischen den Batterien zu fließen. Daher sind die konventionellen Meerwasser- Batterie- Baugruppen normalerweise teuer, sperrig und wenig beliebt.
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Überblick über die Erfindung
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem der komplizierten Verbindungsstruktur der konventionellen Meerwasser- Batterie- Baugruppen zu überwinden.
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Um die oben genannte Aufgabe zu bewerkstelligen, schlägt die vorliegende Erfindung eine stufenweise gestapelte Batterie-Baugruppe vor, welche eine erste Batterie- Kammer, eine zweite Batterie- Kammer, eine elektrolytische Salzwasser- Flüssigkeit und eine elektrische Leitungsbaugruppe umfassen. Die erste Batterie-Kammer umfasst einen ersten Aufnahmeraum und eine erste Elektrodengruppe, welche in dem ersten Aufnahmeraum angeordnet ist. Die erste Elektrodengruppe hat eine erste Kathode und eine erste Anode. Die zweite Batterie- Kammer ist oberhalb der ersten Batterie- Kammer angeordnet und beinhaltet eine Öffnung oberhalb des ersten Aufnahmeraumes, einen zweiten Aufnahmeraum, der verbunden mit der Öffnung ist, und eine zweite Elektrodengruppe, welche in dem zweiten Aufnahmeraum angeordnet ist. Die zweite Elektrodengruppe hat eine zweite Kathode und eine zweite Anode. Die elektrische Leitungsbaugruppe verbindet die erste Elektrodengruppe und die zweite Elektrodengruppe elektrisch. Die elektrolytische Salzwasser-Flüssigkeit beinhaltet eine erste elektrolytische Flüssigkeit, welche in dem ersten Aufnahmeraum aufgenommen wird und die erste Elektrodengruppe und die zweite elektrolytische Flüssigkeit kontaktiert, die wiederum durch den zweiten Aufnahmeraum aufgenommen wird und die Elektrodengruppe kontaktiert. Die erste elektrolytische Flüssigkeit und die zweite elektrolytische Flüssigkeit weisen einen Höhenunterschied untereinander auf. Die zweite elektrolytische Flüssigkeit verlässt den zweiten Aufnahmeraum durch die Öffnung, um eine Vielzahl von nicht zusammenhängenden Flüssigkeits- Tröpfchen auszubilden, die in die erste elektrolytische Flüssigkeit in dem ersten Aufnahmeraum fließen und die die zweite elektrolytische Flüssigkeit in dem zweiten Aufnahmeraum elektrisch veranlassen von der ersten elektrolytischen Flüssigkeit in dem Aufnahmeraum isoliert zu sein .
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Also wird die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch:
- 1. Die Öffnung der zweiten Batterie- Kammer fördert die Unstetigkeit der Tröpfchen der zweiten elektrolytischen Flüssigkeit bevor diese in die erste elektrolytische Flüssigkeit fließt und bewirkt die elektrische Isolation der Tröpfchen. Daher treten keine internen Kurzschlüsse zwischen der ersten elektrolytischen Flüssigkeit und der zweiten elektrolytischen Flüssigkeit auf. Daher kann die erste Batterie- Kammer und die zweite Batterie- Kammer für Anwendungen in Serie oder parallel geschaltet werden. Des Weiteren kann die elektrolytische Flüssigkeit zwischen der ersten Batterie-Kammer und der zweiten Batterie- Kammer geteilt und zyklisch benutzt werden.
- 2. Die vorliegende Erfindung ist frei von komplizierten Strukturen sowie verworrenen Leitungsführungen und hat niedrige Fabrikationskosten.
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Figurenliste
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- Fig.lA stellt eine perspektivische Ansicht dar, welche schematisch die Struktur einer stufenweise gestapelten Meerwasser-Batterie- Baugruppe gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 1B stellt eine Schnittansicht dar, welche schematisch die Struktur einer stufenweise gestapelten Meerwasser-Batterie- Baugruppe gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 stellt eine perspektivische Ansicht dar, die schematisch die Struktur einer stufenweise gestapelten Meerwasser-Batterie- Baugruppe gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 3 stellt eine Schnittansicht dar, die schematisch die Struktur einer stufenweise gestapelten Meerwasser- Batterie-Baugruppe gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 4 stellt eine stellt Ansicht dar, die schematisch die Struktur einer stufenweise gestapelten Meerwasser- Batterie-Baugruppe gemäß einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Die technischen Inhalte der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden detailliert anhand der Zeichnung erklärt
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf 1 A und Fig.lB. Die vorliegende Erfindung schlägt eine stufenweise gestapelte Meerwasser- Batterie- Baugruppe vor, welche eine erste Batterie- Kammer 10, eine zweite Batterie-Kammer 20, eine elektrolytische Salzwasser- Flüssigkeit 30 und eine elektrisches Leitungsbaugruppe 40 aufweist. Die erste Batterie-Kammer 10 ist unterhalb der zweiten Batterie- Kammer 20 vorgesehen, um eine stufenweise Struktur zu bilden. Die erste Batterie- Kammer 10 beinhaltet einen ersten Aufnahmeraum 11 und eine erste Elektrodengruppe 12. Die erste Elektrodengruppe 12 weist eine erste Kathode 121 auf und eine erste Anode 122 auf, welche gegenüberliegend beabstandet in dem ersten Aufnahmeraum 11 angebracht sind. Die zweite Batterie- Kammer 20 umfasst eine Öffnung 21 oberhalb des ersten Aufnahmeraumes 11, einen zweiten Aufnahmeraum 22, der verbunden mit der Öffnung 21 ist, und eine zweite Elektrodengruppe 23. Die zweite Elektrodengruppe 23 weist eine zweite Kathode 231 und eine zweite Anode 232 auf, welche gegenüberliegend in dem zweiten Aufnahmeraum 22 angebracht sind. In der ersten Ausführung, die in 1A gezeigt wird, hat die zweite Batterie- Kammer 20 fünf Öffnungen 21, die jeweils einen Durchmesser von 1 bis 10 Millimetern haben. Die elektrolytische Salzwasser- Flüssigkeit 30 umfasst eine erste elektrolytische Flüssigkeit 31, die in dem ersten Aufnahmeraum 11 aufgenommen wird und in Kontakt steht mit der ersten Elektrodengruppe 12, und eine zweite elektrolytische Flüssigkeit 32, welche durch den zweiten Aufnahmeraum 22 aufgenommen wird und in Verbindung mit der zweiten Elektrodengruppe 23 steht. Da die erste Batterie- Kammer 10 unterhalb der zweiten Batterie-Kammer 20 angeordnet ist, haben die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 und die zweite elektrolytische Flüssigkeit 32 einen Höhenunterschied zueinander. Die Schwerkraft bewirkt, dass die zweite elektrolytische Flüssigkeit 32 den zweiten Aufnahmeraum 22 durch die Öffnungen 21 verlässt, um eine Vielzahl von nicht zusammenhängenden Flüssigkeits- Tröpfchen 321 zu bilden, die in die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 im ersten Aufnahmeraum 11 fließen. Wegen der Unstetigkeit der Flüssigkeits- Tröpfchen 321 ist die zweite elektrolytische Flüssigkeit 32 im zweiten Aufnahmeraum 22 elektrisch von der ersten elektrolytischen Flüssigkeit 31 im ersten Aufnahmeraum 11 isoliert. Mit anderen Worten gesagt, wirkt die erste Elektrodengruppe 12 nur auf die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 und die zweite Elektrodengruppe 23 nur auf die zweite elektrolytische Flüssigkeit 32. Die erste Elektrodengruppe 12 und die zweite Elektrodengruppe 23 arbeiten unabhängig voneinander. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass ein interner Kurzschluss auftritt. Der Höhenunterschied zwischen den Öffnungen 21 und der Oberfläche der ersten elektrolytischen Flüssigkeit 31 beeinflusst die Bildung von Flüssigkeits- Tröpfchen 321 und die elektrische Isolation der ersten elektrolytische Flüssigkeit 31 und der zweiten elektrolytischen Flüssigkeit 32.
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Die elektrische Leitungsbaugruppe 40 verbindet die erste Elektrodengruppe 12 und die zweite Elektrodengruppe 23. In der ersten Ausführung, gezeigt in 1A und 1B, verbindet die elektrische Leitungsbaugruppe 40 die erste Kathode 121 elektrisch mit der zweiten Anode 232 und die erste Anode 122 elektrisch mit der zweiten Kathode 231. Eine Last 70 ist zwischen der ersten Anode 122 und der zweiten Kathode 231 angeordnet, welche elektrisch in Reihe mit der ersten Anode 122 und der zweiten Kathode 231 verbunden sind. Dadurch wird eine Kaskaden-Batterie- Struktur mit einer erhöhten Ausgangsspannung gebildet. Die erste Kathode 121 und die zweite Kathode 231 werden aus einem Material hergestellt, das aus einer Gruppe stammt, welche Kohlenstoff, Kupfer und Metallverbindungen von Kombinationen der selbigen beinhaltet. Die erste Anode 122 und die zweite Anode 232 sind aus einem Material hergestellt, das aus einer Gruppe stammt, welche Aluminium, Magnesium und Legierungen von Kombinationen der selbigen beinhaltet. Ein elektrisches Kollektornetz (nicht dargestellt in den Figuren) wird zwischen der zweiten Kathode 231 und der zweiten Anode 232 angebracht, um die mit der vorliegenden Erfindung erzeugte Elektrizität zu speichern.
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2 bezieht sich auf eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung. In der zweiten Ausführung umfasst die stufenweise gestapelte Meerwasser- Batterie- Baugruppe der vorliegenden Erfindung des Weiteren eine Pumpe 50, eine Ausgangsleitung 51, welche mit der ersten Batterie- Kammer 10 und der Pumpe 50 verbunden ist, und eine Eingangsleitung 52, welche mit der zweiten Batterie- Kammer 20 und der Pumpe 50 verbunden ist. Die Pumpe 50 saugt die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 durch die Ausgangsleitung 51 an und pumpt die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 zur zweiten elektrolytische Flüssigkeit 32 im zweiten Aufnahmeraum 22 durch die Eingangsleitung 52. Danach fließt die zweite elektrolytische Flüssigkeit 32 durch die Öffnungen 21 in die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 in dem ersten Aufnahmeraum 11. Also wird ein unabhängiges Kreislaufsystem gebildet, indem die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 und die zweite elektrolytische Flüssigkeit 32 elektrisch voneinander isoliert sind. Die vorliegende Erfindung kann jede effektive Übertragungsvorrichtung anpassen, um die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 zur zweiten Batterie- Kammer 20 zu transferieren, wie z.B. eine Kapillare. In der zweiten Ausführung, gezeigt in 2, wird die Pumpe 50 benutzt, um die Übertragungsvorrichtung exemplarisch darzustellen.
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3 bezieht sich auf eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung. In der dritten Ausführung beinhaltet die stufenweise gestapelte Meerwasser- Batterie- Baugruppe der vorliegenden Erfindung des weiteren eine Vielzahl von Plastik-Rahmenbaugruppen 60, welche jeweils in der ersten Batterie-Kammer 10 und in der zweiten Batterie- Kammer 20 angeordnet sind, und die erste Kathode 121, die erste Anode 122, die zweite Kathode 231 und die zweite Anode 232 aufnehmen, um zu verhindern, dass die erste Elektrodengruppe 12 und die zweite Elektrodengruppe 23 durch die Zirkulation der elektrolytischen Salzwasser- Flüssigkeit 30 driften, damit die erste Kathode 121 nicht die erste Anode 122 berührt und die zweite Kathode 231 nicht die zweite Anode 232 berührt. Dadurch wird das Problem eines Kurzschluss umgangen.
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4 bezieht sich auf eine vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung. In der vierten Ausführung werden die erste Batterie-Kammer 10 und die zweite Batterie- Kammer 20 vertikal gestapelt und die Öffnungen 21 befinden sich auf dem Boden der zweiten Batterie- Kammer 20, um zu ermöglichen, dass die zweite elektrolytische Flüssigkeit 32 in die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 im ersten Aufnahmeraum 11 fließt. Die Seitenwände der ersten Batterie- Kammer 10 weisen eine Vielzahl von Bohrlöchern 13 auf, durch welche die elektrische Leitungsbaugruppe 40 und die Ausgangsleitung 51 sich hindurch erstrecken, um in den ersten Aufnahmeraum 11 einzudringen, wobei die elektrische Leitungsbaugruppe 40 elektrisch mit der ersten Kathode 121 und der ersten Anode 122 verbunden werden kann, und wobei die Pumpe 50 die erste elektrolytische Flüssigkeit 31 durch die Ausgangsleitung 51 saugen kann.
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In allen Ausführungen, die zuvor erwähnt wurden, werden die erste Batterie- Kammer 10 und die zweite Batterie- Kammer 20 benutzt, um die Batterie- Kammern beispielhaft zu zeigen. Dennoch kann die vorliegende Erfindung in praktischen Anwendungen auch mehr als zwei Batterie- Kammern in Reihe verbinden.
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Zusammenfassend wird die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch:
- 1. Die Öffnungen der zweiten Batterie- Kammer ermöglichen es der zweiten elektrolytischen Flüssigkeit eine Vielzahl von nicht zusammenhängenden Flüssigkeits- Tröpfchen zu bilden, bevor die zweite elektrolytische Flüssigkeit in die erste elektrolytische Flüssigkeit fließt. Wegen der Unstetigkeit der FlüssigkeitsTröpfchen ist die zweite elektrolytische Flüssigkeit elektrisch isoliert von der ersten elektrolytischen Flüssigkeit. Daher werden interne Kurzschlüsse zwischen der zweiten elektrolytische Flüssigkeit und der ersten elektrolytische Flüssigkeit nicht auftreten. Daher können die erste Batterie- Kammer und die zweite Batterie- Kammer in Anwendungen in Reihe oder parallel verbunden werden. Weitergehend kann die elektrolytische Flüssigkeit zwischen der ersten Batterie- Kammer und der zweiten Batterie- Kammer geteilt werden und zyklisch benutzt werden.
- 2. Die vorliegende Erfindung beinhaltet weder komplizierte Strukturen noch verworrene Verdrahtungen und kann daher mit geringen Kosten hergestellt werden.
- 3. Die elektrische Leitungsbaugruppe verbindet die erste Elektrodengruppe und die zweite Elektrodengruppe elektrisch, wobei die erste Kathode elektrisch mit der zweiten Anode und die erste Anode elektrisch mit der zweiten Kathode verbunden ist, wobei die Batterie- Kammern in Reihe verbunden sind, um eine Kaskade zu bilden die eine erhöhte Spannung ausgibt.
- 4. Die Pumpe und die Öffnungen der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine zyklische Benutzung der elektrolytischen Salzwasser- Flüssigkeit.
- 5. Die Plastik- Rahmenbaugruppen verhindern, dass die erste Elektrodengruppe und die zweite Elektrodengruppe von der Zirkulation der elektrolytischen Salzwasser- Flüssigkeit getrieben werden, damit nicht die erste Kathode in Kontakt mit der ersten Anode und die zweite Kathode nicht in Kontakt mit der zweiten Anode gerät. Damit wird das Problem eines Kurzschlusses verhindert.
