JP6200005B2 - 非固定式海水電池 - Google Patents
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Description
本発明は、海水電池、特に非固定式の海水電池に関するものである。
増加し続ける全世界の人口及び科学の進歩に伴い、人類のエネルギーに対する需要も増加し続け、石油、石炭といった従来の化石燃料の供給が次第に不足することから、再生可能エネルギーが徐々に重要視され、なかでも、海水は、地表面のおよそ７０％の面積を占めており、このため、海水を利用して発電することも、エネルギー発展のキーポイントの一つとなっている。
海水を利用して発電する主な方法として、潮汐発電、海水温度差発電及び海水電池があるが、そのうち、海水電池は、海水を電解液として利用し、電極を海水に浸漬するだけで発電することができ、この応用からとりわけ注目されており、より大きな電力出力を得るため、この応用の大部分は、複数の海水電池を直列に或いは並列に接続する構成に設計されており、例えば、特許文献１のような「マグネシウム海水電池」は、陽極と、並列に接続した複数の惰性陰極と、複数の電池フレームと、前記陽極を囲繞するネットとを包括し、これ等電池フレームはいずれも前記ネット上に設置され、これ等惰性陰極は前記陽極に近接するこれ等電池フレームの一端に設置し、海水が前記陽極及び前記惰性陰極と接触して発電することができる。
しかし、前記陽極はこれ等惰性陰極と一定の距離に保持させるため、これ等電池フレームを設置してこれ等惰性陰極を固定しなければならず、構成的に複雑化し、前記陽極及びこれ等惰性陰極の交換を行い難くなることから、どのように、海水電池の組立構成が複雑で、電極の交換が行い辛いという問題を解決するかが大きな課題となっている。
本発明の主な目的は、海水電池の組立構成が複雑で、電極の交換が行い辛いという問題を解決することにある。
上述した目的を達成するため、本発明は、第一電池と、前記第一電池上に設置する第二電池と、導電コンポーネントとを包括する非固定式海水電池を提供し、前記第一電池は、第一スロット体と、前記第一スロット体内に収容する第一海水電解液と、前記第一海水電解液と接触する第一電極コンポーネントとを包括し、さらに前記第一電極コンポーネントは、前記第一スロット体底部に設置する第一陽極と、前記第一陽極と間隔を取り合い且つ前記第一海水電解液上に浮遊する第一陰極とを包括し、前記第二電池は、第二スロット体と、前記第二スロット体内に収容する第二海水電解液と、前記第二海水電解液と接触する第二電極コンポーネントとを包括し、さらに前記第二電極コンポーネントは、前記第二スロット体底部に設置する第二陽極と、前記第二陽極と間隔を取り合い且つ前記第二海水電解液上に浮遊する第二陰極とを包括し、前記導電コンポーネントは、前記第一電極コンポーネント及び前記第二電極コンポーネントに電気的に接続している。
上述したことから、本発明は以下のような利点を有している。
第一に、前記第一陽極及び前記第二陽極を前記第一スロット体底部及び前記第二スロット体底部にそれぞれ設置、前記第一陰極及び前記第二陰極を前記第一海水電解液及び前記第二海水電解液上にそれぞれ浮遊させることで、前記第一陽極及び前記第一陰極と、前記第二陽極及び前記第二陰極とがそれぞれ接触し合って短絡するという問題を防ぐことができる。
第二に、前記第一陽極及び前記第二陽極だけ前記第一スロット体底部及び前記第二スロット体底部にそれぞれ設置し、前記第一陰極及び前記第二陰極を任意に浮遊させるため、構成上の複雑性及び製造コストを低減することができる。
第三に、新しい前記第一陽極及び前記第二陽極を新たに投入するだけで、発電を継続的に行うことができるため、容易に交換ができるという利点を有している。
本発明の詳細な説明及び技術的内容について、図面を参照しつつ以下において説明する。
本発明に係る好ましい実施例の断面構成を示す模式図である図１を参照すると、本発明は、第一電池１０と、前記第一電池１０上に設置する第二電池２０と、導電コンポーネント３０とを包括する非固定式海水電池であって、前記第一電池１０は、第一スロット体１１と、前記第一スロット体１１内に収容する第一海水電解液１２と、前記第一海水電解液１２と接触する第一電極コンポーネント１３とを包括し、さらに前記第一電極コンポーネント１３は、前記第一スロット体１１底部に設置する第一陽極１３１と、前記第一陽極１３１と間隔を取り合い且つ前記第一海水電解液１２上に浮遊する第一陰極１３２とを包括し、前記第二電池２０は、第二スロット体２１と、前記第二スロット体２１内に収容する第二海水電解液２２と、前記第二海水電解液２２と接触する第二電極コンポーネント２３とを包括し、さらに前記第二電極コンポーネント２３は、前記第二スロット体２１底部に設置する第一陽極２３１と、前記第二陽極２３１と間隔を取り合い且つ前記第二海水電解液２２上に浮遊する第二陰極２３２とを包括し、前記導電コンポーネント３０は、前記第一電極コンポーネント１３及び前記第二電極コンポーネント２３に電気的に接続している。
そのうち、前記第一陰極１３２及び前記第二陰極２３２の材料は、カーボン、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ或いはカーボンファイバ等のカーボン材とすることができ、且つ多孔隙の特性を有することから、気体を孔隙中に充満させることにより、前記第一海水電解液１２及び前記第二海水電解液２２上で浮遊することができ、また、前記第一陰極１３２及び前記第二陰極２３２の厚さは、１ミリメートル（ｍｍ）から１０ミリメートル（ｍｍ）の間、好ましくは３ミリメートル（ｍｍ）から１０ミリメートル（ｍｍ）の間に介しており、前記第一陽極１３１及び前記第二陽極２３１の材料は、アルミニウム、マグネシウム或いはこれ等を組合わせて形成する合金とすることができる。
このことから、前記第一陽極１３１及び前記第二陽極２３１を前記第一スロット１１体底部及び前記第二スロット体２１底部にそれぞれ設置することで、前記第一陽極１３１が前記第一海水電解液１２上で浮遊する前記第一陰極１３２と接触して短絡が発生することと、前記第二陽極２３１が前記第二海水電解液２２上で浮遊する前記第二陰極２３２と接触して短絡が発生することとを防ぐことができ、前記第一陽極１３１及び前記第二陽極２３１だけ前記第一スロット体１１底部及び前記第二スロット体２１底部にそれぞれ設置し、前記第一陰極及び前記第二陰極の位置を設定しないため、構成上の複雑性及び製造コストを低減することができる。
また、本実施例において、前記第一スロット体１１の側面に設置する第一穿孔４０と、前記第二スロット体２１の側面に設置する第二穿孔４１とをさらに包括しており、前記第一穿孔４０及び前記第二穿孔４１は、前記導電コンポーネント３０を貫通させることで、前記第一陽極１３１は前記第二陰極２３２に電気的に接続し、前記第二陽極２３１は前記第一陰極１３２に電気的に接続することができ、且つ前記第一陽極１３１と前記第二陰極２３２との間に負荷８０を直列に接続し、電池直列接続構成を形成することで、出力する電圧は増大するが、並列に接続する構成を形成することもでき、本実施例の例示に限定するものではない。
また、第一電池１０は、前記第一スロット体１１の側面に設置する、前記第一海水電解液１２を注入するための第一注入口１４、及び前記第一海水電解液１２を排出するための第一排出口１５をさらに包括しており、本実施例において、前記第一注入口１４及び前記第一排出口１５は、前記第一電池１０の相対し合う両側にそれぞれ設置しているが、需要に応じて異なる位置に設置することもでき、これに限定するものではなく、また、第二電池２０は、前記第二スロット体２１の側面に設置する、前記第二海水電解液２２を注入するための第二注入口２４、及び前記第二海水電解液２２を排出するための第二排出口２５をさらに包括しており、上記と同様に、前記第二注入口２４及び前記第二排出口２５の位置は、需要に応じて設置することができる。前記第一海水電解液１２及び前記第二海水電解液２２が継続的に注入及び排出することで、前記第一スロット体１１及び前記第二スロット体２１の中にある前記第一海水電解液１２及び前記第二海水電解液２２のイオン濃度を維持し、発生した電流を安定にすることができる。
放電が行われると、前記第一陽極１３１及び前記第二陽極２３１は、それぞれ前記第一海水電解液１２及び前記第二海水電解液２２と反応して副生成物を発生し、副生成物は、流動する前記第一海水電解液１２及び前記第二海水電解液２２によって排出され、前記第一陽極１３１及び前記第二陽極２３１が枯渇していしまうと、古い前記第一陽極１３１及び前記第二陽極２３１を取出して新しい前記第一陽極１３１及び前記第二陽極２３１を再度投入するだけで、発電を継続的に行うことができるため、容易に交換ができるという利点を有している。
以上のことから、本願発明は、以下のような特徴を有している。
前記第一陽極及び前記第二陽極を前記第一スロット体底部及び前記第二スロット体底部にそれぞれ設置することで、前記第一陽極が前記第一海水電解液上に浮遊する前記第一陰極と接触したり、前記第二陽極が前記第二海水電解液上に浮遊する前記第二陰極と接触したりして短絡が発生することを防いでいる。
第二に、前記第一陽極及び前記第二陽極だけ前記第一スロット体底部及び前記第二スロット体底部にそれぞれ設置し、前記第一陰極及び前記第二陰極を設置する位置が必要ないため、構成上の複雑性及び製造コストを低減することができる。
第三に、前記第一陽極及び前記第二陽極が枯渇すれば、新しい前記第一陽極及び前記第二陽極を再度投入するだけで、発電を継続的に行うことができるため、容易に交換ができるという利点を有している。
第四に、前記第一注入口、前記第一排出口、前記第二注入口及び前記第二排出口を設置することで、前記第一スロット体及び前記第二スロット体の中にある前記第一海水電解液及び前記第二海水電解液のイオン濃度を維持し、発生した電流を安定にすることができる。
以上において、本発明に係る詳細な説明を行ったが、上述したものは、本発明に係る好ましい実施例に過ぎず、本発明に係る実施の範囲を限定するものではなく、本発明に係る請求の範囲に基づいて行われたいずれの変更及び修正は、本発明に係る請求の範囲に属するものである。
１０ 第一電池
１１ 第一スロット体
１２ 第一海水電解液
１３ 第一電極コンポーネント
１３１ 第一陽極
１３２ 第一陰極
１４ 第一注入口
１５ 第一排出口
２０ 第二電池
２１ 第二スロット体
２２ 第二海水電解液
２３ 第二電極コンポーネント
２３１ 第二陽極
２３２ 第二陰極
２４ 第二注入口
２５ 第二排出口
３０ 導電コンポーネント
４０ 第一穿孔
４１ 第二穿孔
８０ 負荷
１１ 第一スロット体
１２ 第一海水電解液
１３ 第一電極コンポーネント
１３１ 第一陽極
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２０ 第二電池
２１ 第二スロット体
２２ 第二海水電解液
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２３１ 第二陽極
２３２ 第二陰極
２４ 第二注入口
２５ 第二排出口
３０ 導電コンポーネント
４０ 第一穿孔
４１ 第二穿孔
８０ 負荷
Claims (10)
- 第一スロット体と、前記第一スロット体内に収容する第一海水電解液と、前記第一海水電解液と接触する第一電極コンポーネントとを包括し、さらに前記第一電極コンポーネントは、前記第一スロット体底部に設置する第一陽極と、前記第一陽極と間隔を取り合い且つ前記第一海水電解液上に浮遊する第一陰極とを包括する第一電池と、
前記第一電池上に設置し、第二スロット体と、前記第二スロット体内に収容する第二海水電解液と、前記第二海水電解液と接触する第二電極コンポーネントとを包括し、さらに前記第二電極コンポーネントは、前記第二スロット体底部に設置する第一陽極と、前記第二陽極と間隔を取り合い且つ前記第二海水電解液上に浮遊する第二陰極とを包括する第二電池と、
前記第一電極コンポーネント及び前記第二電極コンポーネントに電気的に接続する導電コンポーネントと、を包括することを特徴とする非固定式海水電池。 - 前記第一陰極及び前記第二陰極の材料は、カーボン、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ或いはこれらの組合せからなる群のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
- 前記第一陽極及び前記第二陽極の材料は、アルミニウム、マグネシウム或いはこれらの組合せからなる群のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
- 第一電池は、前記第一スロット体の側面に設置する、前記第一海水電解液を注入するための第一注入口、及び前記第一海水電解液を排出するための第一排出口をさらに包括することを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
- 第二電池は、前記第二スロット体の側面に設置する、前記第二海水電解液を注入するための第二注入口、及び前記第二海水電解液を排出するための第二排出口をさらに包括することを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
- 前記第一スロット体の側面に設置する、前記導電コンポーネントを貫通させるための第一穿孔をさらに包括することを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
- 前記第二スロット体の側面に設置する、前記導電コンポーネントを貫通させるための第二穿孔をさらに包括することを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
- 前記第一陰極の厚さは、１ミリメートル（ｍｍ）から１０ミリメートル（ｍｍ）の間に介することを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
- 前記第二陰極の厚さは、１ミリメートル（ｍｍ）から１０ミリメートル（ｍｍ）の間に介することを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
- 前記第一陽極と前記第二陰極との間に負荷を直列に接続することを特徴とする請求項１に記載の非固定式海水電池。
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