KR20100033563A - 공기 마그네슘 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극물질로는 마그네슘 합금을 양극물질로는 활성탄을 사용하고 전해질로는 토르말린 분말에 물을 혼합하여 전기에너지를 발생시키는 공기마그네슘 전지로서, 극성 결정체인 토르말린에 의해 혼합된 수돗물이나 빗물을 약알카리 이온수로 변화시켜, 마그네슘 이온 이동이 가능하게 하여 방전이 이루어 질수 있는 공기 마그네슘 전지.

마그네슘 합금, 니켈메쉬, 활성탄, 토르말린, 물

Description

공기 마그네슘 전지 { Air - magnesium battery }

본 발명은 공기중의 산소와 반응하여 산화전극 역할을 하는 활성탄을 이용한 공기전극과 전자를 제공하는 음극물질로 마그네슘 합금판을 사용한 공기 마그네슘 전지에 관한 것이다.

기존의 금속 공기 전지는 전해질로 염화나트륨 수용액 또는 수산화나트륨, 수산화 칼륨 등을 사용하여 2개이상의 셀을 직렬 혹은 병렬로 연결하여 음극물질인 알루미늄이나 마그네슘 합금을 산화시켜 수산화알루미늄이나 수산화 마그네슘으로 변화시켜 전기 에너지를 발생시키는 1차 전지이다.

[문헌 1] 신재생 에너지 개발 동향 ( 검색일 : 2008 . 07 . 08)

[문헌 2] 토르말린 ( 검색일 : 2008 . 07 . 23 )

본 발명은 금속공기 전지에 사용하는 음극재료인 알루미늄 또는 마그네슘을 산화시켜 수산화알루미늄 또는 수산화 마그네슘으로 변화시켜 전기에너지를 발생시키는 1차적인 전지역활만 수행하는 금속공기전지중 마그네슘을 음극제로 사용한 공 기마그네슘 전지의 전해질을 쉽게 주위에서 구할 수 있는 물을 사용 하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 공기마그네슘 1차 전지를 활용하기 위해 마그네슘에 수소를 발생시켜 부식시키는 염화나트륨 수용액이나 수산화나트륨 또는 수산화 칼륨 수용액 대신 물과 접촉하면 물을 음이온화 시키는 동시에 PH7.4 정도의 약알칼리 이온수로 바꾸어 마그네슘 이온전도가 가능하게 하며, 대기중에 음전자를 양극 쪽에서 흡수하여 음극쪽으로 방출하여 0.06mA의 미약전류가 영구적으로 흐르는 극성 결정체인 토르말린에 물을 부어 전해질로 사용하여 전지로 사용하는 것을 해결수단으로 한다.

토르말린과 물이 접촉하는 순간 물은 토르말린에 의해 전기분해되어 수소이온과 수산이온으로 분리되고, 수소이온은 토르말린이 대기중의 음전자를 양극쪽으로 흡수하여 음극쪽으로 방출한 전자와 결합하여 수소가스로 방출되지만 바로 물속 산소와 반응하여 물로 변하여 수소가스기포발생이 일어나지 않아 마그네슘의 표면 부식반응이 발생 발생되면서 전자를 내주고 산화되지만, 토르말린으로 부터 발생된 수산이온이 물분자와 결합하여 히드록실 이온인 계면활성물질 즉, 음이온이 생성되어 음이온의 중화 작용에 의해 전자를 내주고 산화된 마그네슘이 전자를 받아 중화되어 1차 전지로서 장시간 사용 가능한 효과가 있는 공기 마그네슘 전지

본 발명인 공기 마그네슘 전지를 첨부된 도면 제1도 내지 제2도를 참고로 하여 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공기와 반응하는 양극물질인 활성탄(7)에 공기공급이 가능하도록 공기출입구(2)를 형성시킨 다음 공기중의 먼지가 내부에 유입되지 못하도록 하는 먼지 유입 방지천(3)을 부착시키고, 외부 전기용품과 전기적인 연결이 가능하도록 전극단자 (14, 15)를 고정시키는 콘센트(4)가 장착되고 필요로 하는 전력량을 얻기 위해 한개 이상의 음극물질과 한개 이상의 양극물질을 고정시킬수 있는 고정홈(5)이 구성된 프라스틱 소재의 기판(1) 고정홈(5)에 10∼300메쉬의 니켈메쉬(6)면에 공기와 반응하는 활성탄(7)을 용매증발법으로 0.1∼1mm 정도 두께로 코팅한 다음 촉매제(8)로는 이산화망간, 백금, 은 중 한가지를 사용하여 50nm 이상 두께로 용매증발법으로 코팅한 양극판을 활성탄(7)면이 내부공간으로 향하도록 하여 삽입고정시킨 다음 알루미늄과 아연이 혼합된 마그네슘 합금판(9)을 삽입 고정 시킨 다음 양극판 2장을 니켈메쉬(6) 면끼리 접하도록 하여 망입사이로 공기유입이 가능한 공기유입면(11)이 형성되도록 한 다음 삽입 고정시킨 다음 다시 마그네슘 합금판(9)을 삽입 고정하는 작업을 필요한 전력량만큼 설정한 갯수만큼 한 후 마지막으로 니켈매쉬(6)면이 기판(1) 벽면에 접하도록 하여 삽입 고정시킨 다음 음극판끼리 음극병렬 연결 전선(12)으로 연결한 다음 음극단자(14)에 연결하여 콘센트(4)에 장착하고, 니켈메쉬(6)끼리 양극병렬 연결 전선(13)으로 연결한 다음 양극단자(15)에 연결하여 콘센트(4)에 장착한 다음 0.5∼5mm 간극의 음극·양극판 사이 공간에 극성결정체로서 영구적으로 0.06mA의 전류가 흐르는 물과 접하여 물을 알칼리 이온수로 변 화시키는 100nm 이상 입자크기의 토르말린(10)분말을 넣어 조밀하여 채운다음, 물주입시 물(20)이 토르말린 분말(10) 부분에 유입되어 마그네슘 합금판(9)이 공기와 접하지 못하도록 바닥면 외의 3면이 토르말린(10)과 접하도록 토르말린 (10) 분말이 5∼30wt％의 수분 함유량을 유지하도록 하는 물유입판 (16)을 덮은 다음 물주입구(17)와 물주입구 마개(18)가 구성된 기판덮개(19)로 덮어 완성시킨다.

상기한 바와 같은 구성에 의해 제작된 공기 마그네슘 전지는 사용시 물(20)을 물주입구(17)를 통해 주입하면 마그네슘 합금판 (9)과 활성탄(7)면과 밀착되어 접하고 있는 토르말린(10)입자 분말이 물과 접하여 물(20)을 순간적으로 수소이온과 수산이온으로 분리하여 수소이온은 토르말린(10)이 방출한 전자와 결합하여 수소원자가 되어 방출하지만 방출된 수소원자는 바로 산소와 결합하여 물(20)로 변하며 수산이온은 물분자와 결합하여 히드록실 이온이라고 하는 계면 활성물질인 음이온을 방출하여 음이온의 중화작용에 의해 전자를 내주고 산화된 마그네슘 합금판(9)을 중화시켜 마그네슘 이온 출입이 가능하게 하여

음극반응: Mg+2OH^- → Mg(OH)₂ + 2e^-

양극반응: O₂ +2H₂ O+4e^-→ 4OH^-

와 같은 반응에 의해 방전이 가능하게 되는 공기 마그네슘 전지

제 1도는 본 발명에 따른 구성을 나타낸 측단면도.

제 2도는 본 발명에 따른 구성을 나타낸 단면도.

Claims (2)

1. 기판(1) 내부 공간에 한개이상의 마그네슘 합금판(9)과 니켈메쉬(6)에 0.1∼1mm 두께로 용매 증발법으로 활성탄(7)을 코팅한 다음 이산화 망간, 은, 백금 중 한가지를 선택하여 용매증발법으로 50nm 이상 두께로 코팅한 한 개 이상의 양극판을 구성시킨 다음 간극 0.5∼5mm의 음, 양극판 사이 공간에 100nm이상 입자크기의 극성 결정체인 토르말린(10) 분말을 조밀하게 채운 다음 물유입판(16)과 물주입구(17)가 구성된 기판덮개(19)를 덮은 다음 사용시 물(20)을 부어 토르말린 (10)이 물함유량이 5∼30wt％ 정도 되면 전해질 역할을 하여 전기 에너지가 발생되며, 토르말린(10)과 물(20)에 의한 중화작용에 의해 장기간 방전이 가능한 것을 특징으로 하는 공기마그네슘 전지
2. 제 1항에 있어서, 음극물질로 사용한 마그네슘 합금판(9)에서는 토르말린(10)과 물(20)에 의해 음극쪽에서는

   Mg+2OH^- → Mg(OH)₂ + 2e^-

   와 같은 화학반응이 일어나고, 양극물질로 사용한 활성탄(7)에 의해 양극쪽에서는

   O₂ +2H₂ O+4e^-→ 4OH^-

   와 같은 화학반응이 일어나서 마그네슘 합금판(9)의 표면에 산화피막이 형성되지 않아 장기간 방전이 가능한 것을 특징으로 하는 공기 마그네슘 전지

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