TWI570998B - 藻類電池 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種生物燃料電池，更詳而言之，尤指一種以藻類培養溶液作為電池基質之藻類電池，利用該環境藻類所具有之耐酸、耐鹼，以及耐高溫等特性，俾以提升該藻類電池之耐用性。
按，電池的使用在日常生活中是相當常見的，它可用於鬧鐘、玩具、隨身聽、手電筒等，但由於這些需裝設電池的用品，於電池之電量耗盡時，需補充購買新的電池來更換，然而因電池中含有汞、鎘等危害環境的成份，因此，丟棄的廢電池一直是環境汙染的禍源之一。
近年來，隨著環保意識抬頭，國家和社會對環保工作日漸重視，因此研發出一種兼具環保概念與能源利用之功效的生物燃料電池，而習用之生物燃料電池，係以藻類作為燃料電池的基質，透過該藻類以進行光合作用，使其產生電力。
然而，習用之藻類生物燃料電池，因藻類無法長時間浸泡於電池之酸鹼溶液中，因此，會造成該藻類生物遭受損害；再者，其在發電程序中，亦會造成死亡，但因生物燃料電池必須採用生物活體才能進行作用，故上述之因素使得習用之藻類生物燃料電池僅能提供相當短的供電時間，並無法長時間進行供電，以致於其相當缺乏耐用性。
綜合上開先前技術的缺點，大致上包括習用之藻類生物燃料電池，因藻類長時間浸泡於電池之酸鹼溶液中，以及進行發電程序中，皆會使得該藻類遭受損害，因此其使用壽命並不高；而鑑於解決上述缺點，本發明提出一種藻類電池。
本發明係為一種藻類電池，包括一電池主體，係具有二容置空間，該容置空間係各具有相對應之一電極，並於該容置空間中填入至少一培養溶液與至少一藻類；該藻類可於常溫培養液或於極端環境下培養，極端環境係指酸、鹼、高溫、等培養環境；藉此，利用該藻類進行光合作用，並與該電極作用後，以產生一電流，俾使該藻類可直接提供電力，並藉由該藻類上述之特性，以提升其耐用性。
本發明之主要目的，係在於所採用之該藻類，可於常溫培養液或於極端環境下培養，因此不會受到該培養溶液所具有之酸鹼特性，以及發電過程中所產生之電流因素而影響其壽命，藉此，可減少該藻類之耗損率，並提升本發明之耐用性。
本發明目的之一，係在於所採用之該藻類，可於常溫培養液或於極端環境下培養，以此作為生物燃料電池的基質。
本發明目的之二，係在於具有該氣體補充裝置，藉由氣體循環之作用，俾使該藻類可於該培養溶液中進行氣體循環與攪拌之動作，避免該藻類沉澱堆疊於該容置空間之底部，使該藻類可均勻地進行光合作用。
本發明目的之三，係在於可連接至該藻類生態池，以補充該藻類所需之養分，俾使該藻類生態池與該容置空間中之該藻類可進行交換及循環利用。
如第一圖及第二圖圖面所示，本發明係為一種藻類電池，主要包括一電池主體10，以及二電極20，其中，該電池主體10係以一隔板11將其分隔成二容置空間12，而該二電極20係以陽極與陰極相對應至該二容置空間12內，且該電極20係以一碳織布21包覆於外層；該二容置空間12係可供填入至少一培養溶液30與至少一藻類40，如第三圖圖面所示。
該電池主體10下方連接設有一底座50，該底座50與該電池主體10間形成一容置槽51；該容置空間12係於底端設有至少一氣孔121，該氣孔121係連接至少一氣體補充裝置60，該氣體補充裝置60係置入於該容置槽51內；該氣體補充裝置60係包含一泵浦61與至少一逆止閥62，其中，該逆止閥62係於該氣孔121與該泵浦61間，使各逆止閥62可分別對應至各氣孔121。
該電池主體10係於上方連接設有一蓋板70，該蓋板70之頂端係於相對應該二容置空間12之位置處設有二穿設孔71，以供該二電極20穿設於其中，使各電極20之一端顯露於各容置空間12內，而各電極20之相對另一端則穿設於該蓋板70之表面；該蓋板70之頂端亦於相對應該二容置空間12之位置處設有二穿設槽72，以供一塩橋80跨接於該二容置空間12，以供該二容置空間12內之該培養溶液30相互電性導通之用。
該藻類40係為不同種類之環境藻類，其係仰賴陽光以及空氣以作為其生存之基本條件；可於常溫培養液或於極端環境下培養，因此將該藻類40置入於該培養溶液30中，並不會受到該培養溶液30所具有之酸鹼特性，在發電過程中，並不會因電流因素而影響其壽命，且其在能量轉換過程中產生二氧化碳，亦可作為藻類生長所需。
如上所述係為本發明之結構特徵，其使用狀態說明如下：
如第三圖圖面所示，當該藻類40置入於該容置空間12內，係會沉澱堆疊於該容置空間12之底部，以及附著於該容置空間12之內壁，如此，會使得被堆疊於下層之該藻類40難以進行光合作用，因此，藉由該泵浦61每隔10秒至60秒提供氣體，如二氧化碳等氣體，使該氣體自該氣孔121送至該容置空間12內，藉由複數個氣泡63產生，俾使該藻類40可於該培養溶液30中進行氣體循環與攪拌之動作，避免該藻類40沉澱堆疊於該容置空間12之底部，使該藻類40可均勻地進行光合作用，並可減少該藻類40之耗損率。
而該氣體補充裝置60中之該逆止閥62係可提供該氣體單向通過，並防止該容置空間12內之該培養溶液30逆流於該容置槽51內。
利用該藻類40進行光合作用，並與分別具有陽極與陰極之該二電極20作用後，且藉由該塩橋80將該培養溶液30進行電性導通，以產生一電流，藉以進行發電之程序。
本發明實施例之一，如第五圖圖面所示，該二容置空間12係各設有一輸入端122與一輸出端123，以使該二輸入端122與該二輸出端123係分別連接至一藻類生態池(圖未示)，該藻類生態池係供該藻類40培養與繁殖；該二輸入端122係分別於該二容置空間12之外側方向；而該二輸出端123則係分別於該二容置空間12之下方；藉此，該藻類生態池中之該藻類40係可自該輸入端122進入該容置空間12內，並經過循環作用後，可自該輸出端123流回該藻類生態池，以補充該藻類40所需之養分，俾使該藻類生態池與該容置空間12中之該藻類40可進行交換及循環利用。
本發明實施例之二，係可將該二電極20連接至一蓄電池(圖未示)，以進行電力之蓄存，藉以穩定所產生之電壓與電流。
為使審查委員更能明瞭本發明之特點及優點所在，本發明與習用之技術相較，本發明係具有下列之優點：
1.本發明所採用之該藻類40，係為環境藻類，其具有耐酸、耐鹼，以及耐高溫之特性，可於常溫培養液或於極端環境下培養，因此不會受到該培養溶液30所具有之酸鹼特性，發電過程中所產生之電流因素而影響其壽命，藉此，可減少該藻類40之耗損率，並提升本發明之耐用性。
2.本發明所採用之該藻類40，係為環境藻類，以此作為生物燃料電池的基質，在能量轉換過程中產生二氧化碳，亦可作為藻類生長所需。
3.本發明具有該氣體補充裝置60，藉由氣體循環之作用，俾使該藻類40可於該培養溶液30中進行氣體循環與攪拌之動作，避免該藻類40沉澱堆疊於該容置空間12之底部，使該藻類40可均勻地進行光合作用。
4.本發明係可連接至該藻類生態池，以補充該藻類40所需之養分，俾使該藻類生態池與該容置空間12中之該藻類40可進行交換及循環利用。
雖本發明是以數個最佳實施例作說明，但精於此技藝者能在不脫離本發明精神與範疇下作各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明申請專利範圍。
10．．．電池主體
11．．．隔板
12．．．容置空間
121．．．氣孔
122．．．輸入端
123．．．輸出端
20．．．電極
21．．．碳織布
30．．．培養溶液
40．．．藻類
50．．．底座
51．．．容置槽
60．．．氣體補充裝置
61．．．泵浦
62．．．逆止閥
63．．．氣泡
70．．．蓋板
71．．．穿設孔
72．．．穿設槽
80．．．塩橋
第一圖係為本發明未置入藻類與培養溶液之立體分解圖。
第二圖係為本發明未置入藻類與培養溶液之立體外觀圖。
第三圖係為本發明之立體外觀圖。
第四圖係為本發明之動作示意圖。
第五圖係為本發明之實施例示意圖。
10．．．電池主體
11．．．隔板
121．．．氣孔
20．．．電極
30．．．培養溶液
40．．．藻類
50．．．底座
70．．．蓋板
80．．．塩橋
Claims (9)
- 一種藻類電池，包括：一電池主體，係具有二容置空間，該容置空間係各具有相對應之一電極，且於各容置空間係各具有一輸入端及一輸出端，並於該容置空間中填入至少一培養溶液與至少一藻類；該藻類係具有耐酸、耐鹼、耐高溫之特性，可於常溫培養液或於極端環境下培養，而該容置空間之輸入端及輸出端可分別以連接至一藻類生態池，該藻類可自該藻類生態池經由輸入端進入該容置空間，當該些藻類經過循環作用後，便可自該輸出端流回該藻類生態池，以補充該藻類所需之養分，俾使該藻類生態池與該容置空間中之藻類可進行交換及循環利用，此外，該容置空間係於底端設置至少一氣孔，而該氣孔係連接至少一含有一泵浦之氣體補充裝置，以自該氣孔提供氣體至該容置空間，並可供該些藻類作為氣體循環與攪拌之用；藉此，利用該藻類進行光合作用，並與該電極作用後，以產生一電流，俾使該藻類可直接提供電力，並藉由該藻類上述之特性，以提升其耐用性。
- 申請專利範圍第1項所述該藻類電池，其中，泵浦係以每一間隔時間提供氣體，使該氣體自該氣孔送至該容置空間內。
- 申請專利範圍第2項所述該藻類電池，其中，該間隔時間為10秒至60秒。
- 如申請專利範圍第1項所述該藻類電池，其中，該氣體補充裝置於該氣孔與該泵浦間設有至少一逆止閥。
- 如申請專利範圍第1項所述該藻類電池，其中，該電池主體係以一隔板 將其分隔成該二容置空間。
- 如申請專利範圍第1項所述該藻類電池，其中，該電池主體上方設有一蓋板，以供各電極穿設，使各電極之一端顯露於各容置空間內，而各電極之相對另一端則穿設於該蓋板之表面。
- 如申請專利範圍第1項所述該藻類電池，其中，該二容置空間係以一塩橋跨接，以供該二容置空間內之該培養溶液電性導通之用。
- 如申請專利範圍第7項所述該藻類電池，其中，該塩橋係設於該蓋板上方。
- 如申請專利範圍第1項所述該藻類電池，其中，該電極係以一碳織布包覆於外層，並連接至一蓄電池。
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