KR20100027753A - 물에의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체전해질 대신 물을 사용하여 전기에너지가 발생되도록 하는 금속공기전지로서, 음극물질로 사용한 알루미늄 또는 마그네슘과 양극물질로 사용한 활성탄 사이에 토르말린을 채우고 물을 부면 극성결정체인 토르말린에 의해 물이 약알칼리 이온수가 되어 전해질 역할을 하게하여 알루미늄 또는 마그네슘과 활성탄의 전위차에 의해 전기에너지가 발생되는 물에 의해 전기에너지가 발생되는 금속공기 전지.
알루미늄, 마그네슘, 니켈메쉬, 활성탄, 촉매제, 토르말린, 물

Description

물에의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지. { Metal air battery generated an electric energy by the water }
본 발명은 공기 중에 산소를 사용하여 음극의 금속을 산화시켜 전기를 발생하는 금속연료전지에 관한 것이다.
금속 연료전지는 액체전해질인 염화나트륨이나 바닷물을 사용하여 2개이상의 셀을 직렬 혹은 병렬로 연결하여 사용되며 알루미늄이나 마그네슘 합금을 산화시켜 수산화 알루미늄이나 수산화 마그네슘이 되도록하여 전기를 발생시키는 전지이다.
[문헌 1] 신재생 에너지 개발동향 ( 검색일 : 2008 . 07 . 08 )
[문헌 2] 토르말린 (검색일 : 2008 . 07 . 23 )
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자, 전해질 대신 0.06mA의 전류가 영구적으로 흐르는 전기석 또는 극성결정체라 불리어지는 토르말린 미세 분말을 음극과 양극물질 사이에 구성시켜 물을 부면 물은 순간적으로 약 알칼리 이온수가 음극판과 외부회로로 돌아온 전자를 받아들여 공기중의 산소와 반응하여 수산기를 만들어 내는 양극활물질인 활성탄을 사용하여 전기에너지가 발생되도록 하고 음극판으로 사용한 알루미늄 또는 마그네슘 판의 전자를 내주고 산화된 부분이 토르말린과 밀착되어 토르말린으로부터 전자가 유입되어 산화된 피막이 다시 가역적으로 환원되어 지속적으로 전자방출이 이루어지도록 하여 음극판을 교체안해도 되고, 증발된 물만큼 물보충만 해주면 지속적으로 전기에너지를 발생되도록 하는 과제 해결수단으로 토르말린과 물을 사용한 물에 의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지.
마그네슘, 알루미늄, 토르말린, 물, 활성탄과 같은 저렴한 재료구성과 저가의 제조비용으로 전기에너지를 발생되도록 할 수 있으며, 알루미늄 또는 마그네슘의 전자를 내주고 산화된 피막과 토르말린이 밀착되어 산화된 부분이 중화되어 지속적으로 교체하지 않고 사용할 수 있어 교체에 따른 비용추가가 발생되지 않으며, 제작시 작게는 휴대폰이나 노트북, 군소용 무전기의 베터리로 사용하여 물이 건조되어 전력량이 약해지면 물을 주입하여 다시 전력을 소생시켜 사용가능하며, 대형으로 제작하여 가로등이나 가정용 발전기로 사용가능한 것을 특징으로 하는 물에 의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지.
본 발명인 물에의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지의 구성 및 작용을 첨부된 도면 제 1도를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 필요한 전력량을 정하여 음극물질로 활용한 알루미늄과 아연 합금인 마그네슘 또는 알루미늄 판(4)의 개수와 크기를 정한 후 그 개수와 크기에 맞춘 양극 판(8)을 제작 후 음극·양극판을 고정시키는 고정용 돌출부(2)와 외부전기용품에 전기적인 연결이 가능하도록 하는 콘센트(3)가 구성된 기판(1)의 고정용 돌출부(2)에 알루미늄 또는 마그네슘판(4)을 기판(1) 내부공간에 설치한 다음 50∼200메쉬인 니켈메쉬(5)에 활성탄(6)을 0.1∼1mm 두께로 용매증발법으로 코팅한 다음 촉매제(7)로 이산화 망간, 은, 백금 중 한가지를 선택하여 50∼2,000nm 두께로 용매증발법으로 코팅한 양극판(8) 2장을 니켈메쉬(5)면이 접하도록 하여 니켈메쉬(5) 사이로 공기가 유입되도록하여 고정용 돌출부(2)에 설치한 다음, 다시 알루미늄 또는 마그네슘판(4), 다시 양극판(8) …n, 마지막으로 음극판인 알루미늄 또는 마그네슘판(4)을 설치한 다음 알루미늄 또는 마그네슘 판(4)끼리 음극병렬연결전선(11)으로 연결한 다음 음극단자(13)에 연결하여 콘센트(3)에 장착시키고, 양극판(8)끼리는 양극병렬연결전선(12)으로 연결한 다음 양극단자(14)에 연결하여 콘센트(3)에 장착한 다음 10nm이상 입자크기이며, 영구적으로 0.06mA의 미세 전류가 발생되어 물(21)을 PH 7.4정도의 약알칼리수로 순간적으로 바꾸어 주어 물(21)이 전해질 역할을 수행하게 하도록하여 음·양극 두극 사이의 전위차를 계속 유지시켜 기전력을 발생시키고, 전자를 내주고 산화된 알루미늄 또는 마그세슘 판(4)에 밀착되어 산화된 피막을 중화시켜 지속적으로 사용할 수 있도록 하는 역할과 물(21)을 약알칼리수로 바꾸어 주는 극성결정체인 토르말린(9)분말에 100nm이상 입자크기이며, 이온교환제, 흡수제, 촉매역활을 하는 무기고분자 물질로서 수많은 기공에 의해 높은 비표면적을 지닌 제올라이트(10)미세분말을 5∼15wT％ 혼합한 다음, 음극판(34)과 양극판(8) 사이 공간에 조밀하게 넣은 다음, 물(21) 주입시 음극판(4)과 양극판(8) 으로 물(21)이 유입되지 않고, 토르말린(9) + 제올라이트(10) 넣은 곳으로만 물이 주입되도록 하고, 가장자리에는 양극판(8)으로 공기유입이 가능하도록 제작한 전극 보호 덮개(15)를 덮은 다음 물(21)을 주입하는 물 주입구(16)와 공기가 양극판(8)으로 유입되도록 하는 공기유입구(17) 그리고 먼지가 들어가지 못하도록 하는 먼지 유입 방지용 천(18)과 물 주입구 덮개(19)가 구성된 기판 덮개(20)를 덮어서 완성시킨다.
상기와 같이 완성된 물에 의해 전기에너지가 발생되는 금속 공기전지를 사용시에는 물(21)을 주입하여 토르말린(9) + 제올라이트(10)에 5∼10wt％ 물(21)이 함유되도록 하면 음극판으로 사용한 알루미늄 또는 마그네슘 판(4)에서는
＜화학식 1＞
알루미늄 사용시 Al ↔ Al3+ + 3e-
마그네슘 사용시 Mg ↔ Mg2+ + 2e-
와 같은 화학 반응이 일어나고, 외부회로를 통해서 일을 하고 돌아온 전자를 양극판(8)에서 받아들여 공기중의 산소와 반응하여 양극판(8)에서는
＜화학식 2＞
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
와 같은 화학반응이 일어나 두극사이의 전위차를 계속 유지시켜 기전력을 발생케하는 토르말린(9)과 물(21)에 의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지.
제 1도는 본 발명에 따른 기판덮개와 기판과 물질구성을 나타낸 단면도 및 측단면도.

Claims (6)

  1. 기판(1) 내부공간에 음극물질로는 알루미늄 또는 마그네슘판(4)을 사용하고, 양극물질로는 니켈메쉬(5)에 활성탄(6)과 촉매제(7)를 코팅한 양극판(8)을 사용하여 삽입하여 삽입 고정시킨 다음 극간거리0.5∼2mm의 음·양극판 사이에 토르말린(9)과 제올라이트(10)를 비율 85∼95wt％ : 5∼15wt％ 비율로 혼합한 미세 분말을 넣은 다음, 알루미늄 또는 마그네슘 판(4)끼리 음극병렬 연결전선(11)으로 전기적인 연결을 한 다음 음극단자(13)를 기판(1)에 구성된 콘센트(3)에 장착하고, 양극판(8) 끼리는 양극병렬연결전선(12)으로 연결한 다음 양극단자(14)를 콘센트(3)에 장착한 뒤 전극보호덮개(15)를 덮은 다음 물주입구(16), 공기유입구(17), 먼지유입방지용 천(18), 물주입구덮개(19)가 구성된 기판 덮개(20)로 덮어 완성시킨 다음 물(21)을 물 주입구(16)로 부면 전기에너지가 발생되는 것을 특징으로 하는 물에 의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지.
  2. 제 1항에 있어서, 음극판을 사용하는 판중 마그네슘 판(4)은 AZ91(알루미늄 9％, 아연 1％)또는 AZ31(알루미늄 3％, 아연1％)합금을 사용한 것을 특징으로 하는 물에의해 전기에너지가 발생되는 금속 공기전지.
  3. 제 1항에 있어서, 양극판(8)은 50∼200메쉬의니켈메쉬(5)에 활성탄(6)을 용매증발법으로 0.1∼1mm 두께로 코팅한 다음 촉매제(7)로는 이산화망간, 은, 백금 중 한가지를 선택하여 50∼2,000nm두께로 용매 증발법으로 코팅한 것을 특징으로하는 물에의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지.
  4. 제 1항에 있어서, 토르말린(9)은 10nm이상 입자크기의 토르말린(9)을 사용한 것을 특징으로 하는 물에 의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지
  5. 제 1항에 있어서, 제올라이트(10)는 100nm 이상입자크기의 분말을 사용한 것을 특징으로 하는 물에 의해 전기에너지가 발생되는 금속공기 전지.
  6. 제 1항에 있어서, 물(21)을 부면 음극에서는
    ＜화학식 1＞
    알루미늄 사용 Al ↔ Al3+ + 3e-
    마그네슘 사용시 Mg ↔ Mg2+ + 2e-
    와 같은 화학반응이 일어나고, 양극에서는
    ＜화학식 2＞
    활성탄에 의해 O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
    와 같은 화학 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 물에 의해 전기에너지가 발생되는 금속공기전지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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