TWM582691U - 可攜式水致動發電裝置 - Google Patents

Abstract

本新型係一種可攜式水致動發電裝置，其包含一第一支撐結構、一第二支撐結構、一第一電極板、一第二電極板、一吸水片及一軟容器。該第二電極板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面。該吸水片環繞該第二電極板且接觸該第一表面及該第二表面。該軟容器用以容納該第二電極板及該吸水片。該第一電極板及該軟容器設置於該第一支撐結構及該第二支撐結構之間。

Description

可攜式水致動發電裝置

本新型係關於一種發電裝置。特定言之，本新型係關於一種可攜式水致動發電裝置。

消費者在市場上可取得的電池（例如鈕釦電池、碳鋅電池）通常都稱為一次性電池。這些電池是設計於單次使用後隨即丟棄。然而，一次性電池中所含有的重金屬以及有機溶劑對環境有害，且拋棄時會汙染環境。舉例而言，如果一次性電池中所含的有機溶劑漏出時，會與水產生化學反應進而產生有毒物質。

近年來，傳統一次性電池之替代品研究有了大幅的進展，一種水致動發電裝置（一般稱為水電池）即為傳統一次電池替代品的一個例子。不像傳統一次性電池，水電池係以環保材料製成，其代表著當水電池被丟棄時，水電池中所含的材料可簡單地回收而不會產生有毒物質。

然而，習知的水電池具有缺點。傳統的水電池通常具有一用來容納水的容器，而該容器需要仔細地密封以避免其中的水漏出。容器中的水降低了習知水電池的可攜性，因為使用者在攜帶珍貴物品及裝滿水的容器時，需要更注意避免其中的水滲漏。

習知水電池的另一缺點是進行化學反應時產生的廢棄物通常會沉積在水電池的容器中，廢棄物會進一步影響化學反應的效率，因而降低水電池的整體壽命。進一步而言，這些廢棄物通常很難清理。因此，亟需研發一種可以克服上述問題之水致動發電裝置。

本新型的每個裝置具有若干面貌，其中沒有單一個獨自負責本新型所期望的屬性。在不限制本新型的範圍之前提下，其更突出的特徵現在將簡要討論。在考慮這一討論後，尤其是在閱讀了標題為[實施方式]的部分之後，通常知識者將會理解本新型的特徵優於其他水電池之原因。

本揭示之實施例提供一種可攜式水致動發電裝置。該可攜式水致動發電裝置其包含一第一支撐結構、一第二支撐結構、一第一電極板、一第二電極板、一吸水片及一軟容器。該第二電極板具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面。該吸水片環繞該第二電極板且接觸該第一表面及該第二表面。該軟容器用以容納該第二電極板及該吸水片。該第一電極板及該軟容器設置於該第一支撐結構及該第二支撐結構之間。

在一些實施例中，該第一支撐結構包含複數個洞孔。在一些實施例中，該第二支撐結構包含複數個洞孔。在一些實施例中，該可攜式水致動發電裝置進一步包含用來固持該第一支撐結構及該第二支撐結構之一第一固持元件及一第二固持元件。

下面的詳細描述是針對本新型的具體實施方案。然而，本新型可以以多種不同的方式來實現。在此描述中，參考了附圖，其中相應的部分皆指定了編號。

圖1係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之一電極模組之示意圖。請注意，圖1中所示元件並未按照比例繪製而僅係用於說明之目的。參考圖1，電極模組100包含一電極板102、一連接端104及一導線110。電極板102實質上為一矩形形狀，可以想像的是，電極板102可包含上述形狀以外的形狀。連接端104係以導電材料製成且固定於電極板102上。連接端104及導線110能夠於可攜式水致動發電裝置內部產生化學反應時傳導電流給外部電子裝置。

電極板102可為（但非僅限於）一碳（C）電極板102。在一實施例中，電極板102包含碳（C）、鎳（Ni）及導電網格（未繪示於圖中）。在一些實施例中，電極板102可包含聚四氟乙烯（PTFE）、超導電碳黑及石墨之至少一者。上述材料可使電極板102產生更完全之化學反應，延長可攜式水致動發電裝置之壽命。在一些實施例中，電極板102具有可撓性。在一些實施例中，連接端104係由金屬材料製成，且其經處理後以抗酸且抗鹼。在一些實施例中，連接端104經處理後以抗鏽蝕。在一些實施例中，連接端104係由不鏽鋼材料製成。

圖2A及2B係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之一燃料模組之示意圖。請注意圖2A及2B所示元件並未按照比例繪製而僅係用於說明之目。參考圖2A，燃料模組200包含具有一第一表面S1及一第二表面S2之一電極板202、一吸水片204、一軟容器206、一連接端208及一導線210。

在一些實施例中，電極板202為一鎂（Mg）電極板202。在一些實施例中，電極板202係由鎂鋁合金製成，其包含鋁（Al）及鎂（Mg）。在一些實施例中，電極板202中鋁（Al）之成分百分比係約為2％至3％。在一些實施例中,電極板202中鋁（Al）之成分百分比係約為3％至4％。在一些實施例中,電極板202中鋁（Al）之成分百分比係小於5％。

參考圖2A，連接端208係固定於電極板202上。在一些實施例中，連接端208係由金屬材料製成，且其經處理後以抗酸及抗鹼。在一些實施例中，連接端208經處理後以抗鏽蝕。在一些實施例中，連接端208係由不鏽鋼材料製成。連接端208及導線210能夠於可攜式水致動發電裝置內部產生化學反應時傳導電流給外部電子裝置。

參考圖2A及2B，吸水片204係環繞電極板202且接觸於第一表面S1及第二表面S2。在一些實施例中，至少一層的吸水片204設置於第一表面S1上。在一些實施例中，至少一層的吸水片204設置於第二表面S2上。在一些實施例中，三層吸水片204設置於第一表面S1上。在一些實施例中，三層吸水片204設置於第二表面S2上。

在一些實施例中，吸水片204係由吸水紙製成。吸水紙可吸收之水量為一般紙張的2.5倍。由於吸水紙極薄且具有高度吸水力，使可攜式水致動發電裝置相較於傳統水電池可具有較小的體積。在一實施例中，吸水片204經處理後以包含鈉（Na）離子。吸水片204中的鈉離子可促進可攜式水致動發電裝置中的化學反應。進一步而言，使用者僅需要添加少量水至可攜式水致動發電裝置即可發電，不需要額外添加電解質。

參考圖2A及2B，軟容器206容納電極板202及吸水片204。在一些實施例中，在進行化學反應時電極板202產生之廢棄物會沉積於軟容器206中。因此，當一使用者發現可攜式水致動發電裝置的發電功率下降時，使用者可輕易地以新的燃料模組200更換使用過的燃料模組200。軟容器206可防止電極板202在進行化學反應時產生之廢棄物汙染可攜式水致動發電裝置中的其他元件。在一些實施例中，軟容器206係以紙製成之一袋。

圖3A係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之一支撐結構之示意圖。請注意，圖3A中所示元件並未按照比例繪製而僅係用於說明之目的。參考圖3A，支撐結構300實質上為一矩形形狀且包含兩凹槽302及複數個洞孔304。可以設想的是，支撐結構300可具有實質上矩形以外的形狀。該複數個洞孔304實質上為圓形。可以想像的是，該複數個洞孔304可具有實質上圓形以外的形狀。

在一些實施例中，支撐結構300係以電性絕緣材料製成。在一些實施例中，支撐結構300係以防水材料製成。在一些實施例中，支撐結構300係以壓克力（acrylic）材料或塑膠材料製成。在可攜式水致動發電裝置進行化學反應時空氣或氣體可以通過複數個洞孔304。在一些實施例中，複數個洞孔304之兩相鄰洞孔在水平方向或垂直方向係以一相等距離配置。

圖3B係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之一固持元件之示意圖。請注意，圖3B中所示元件並未按照比例繪製而僅係用於說明之目的。參考圖3B，固持元件320包含一主體部分322、一第一端324及一第二端326。在一些實施例中，主體部分322具有可撓性且可伸展。在一些實施例中，第一端324係可拆卸地扣在一支撐結構300之凹槽302，且第二端326係可拆卸地扣在另一支撐結構300'之凹槽302。在一些實施例中，第一端324係固定於一支撐結構300之凹槽302，且第二端326係可拆卸地扣在另一支撐結構300'之凹槽302。

圖4係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之分解示意圖。請注意圖4所示元件並未按照比例繪製而僅係用於說明之目。參考圖4，可攜式水致動發電裝置400包含兩支撐結構300及300'、一電極模組100、一燃料模組200及兩固持元件320及320'。電極模組100及燃料模組200設置於兩支撐結構300及300'之間。兩固持元件320及320'係用來固持兩支撐結構300及300'與其之間的電極模組100及燃料模組200。

在將少量水注入燃料模組200後，吸水片204吸收並儲存水分於其中。吸水片204內的水作為電極板102、202進行化學反應的合適媒介。當電極板102、202的表面暴露於水時，電極板202釋出陰離子（負電離子）且電極板102釋出陽離子（正電離子），陰離子與陽離子之間的相互作用產生電位差。當可攜式水致動發電裝置400發電時，電極板102作用為一陰極且電極板202作用為一陽極。

參考圖4，固持元件320及320'之兩端係可拆卸地扣在支撐結構300及300'之凹槽302。因此，當一使用者發現發電功率下降時，使用者可簡單地拆卸可攜式水致動發電裝置400，並以一新的燃料模組200更換使用過的燃料模組200。固持元件320及支撐結構300可防止電極板102在進行化學反應時變形，亦可確保在進行化學反應時電極模組100及燃料模組200之間可保持良好接觸。

圖5係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之支撐結構及固持元件之示意圖。請注意，圖5中所示元件並未按照比例繪製而僅係用於說明之目的。參考圖5，在一些實施例中，兩固持元件320及320'之第一端324分別固定於支撐結構300'之頂部及底部，且兩固持元件320及320'之第二端326係可拆卸地扣在支撐結構300之凹槽302。

雖然本新型具體的實施例已在此公開，但並不意味著本新型限於所公開的實施例。本領域中熟悉該技術之人員應可理解可以在不脫離本新型精神之情況下對這些實施例進行修改和變形。本新型意圖包括落入所附請求項範圍之內所有這樣的修改和變形。

100‧‧‧電極模組

102‧‧‧電極板

104‧‧‧第一連接端

110‧‧‧導線

200‧‧‧燃料模組

202‧‧‧電極板

204‧‧‧吸水片

206‧‧‧軟容器

208‧‧‧第二連接端

210‧‧‧導線

300‧‧‧支撐結構

300'‧‧‧支撐結構

302‧‧‧凹槽

304‧‧‧洞孔

320‧‧‧固持元件

320'‧‧‧固持元件

322‧‧‧主體部分

324‧‧‧第一端

326‧‧‧第二端

400‧‧‧可攜式水致動發電裝置

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

圖1係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之一電極模組之示意圖。

圖2A及2B係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之一燃料模組之示意圖。

圖3A係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之一支撐結構之示意圖。

圖3B係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之一固持元件之示意圖。

圖4係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之分解示意圖。

圖5係根據本新型之一個實施例之一可攜式水致動發電裝置之支撐結構及固持元件之示意圖。

Claims (20)

1. 一種可攜式水致動發電裝置，其包含：一第一支撐結構；一第二支撐結構；一第一電極板；一第二電極板，其具有一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面；一吸水片，其環繞該第二電極板且接觸該第一表面及該第二表面；及一軟容器，其用以容納該第二電極板及該吸水片；其中該第一電極板及該軟容器設置於該第一支撐結構及該第二支撐結構之間。
2. 如請求項1之裝置，其中該第一支撐結構包含複數個洞孔。
3. 如請求項2之裝置，其中該第二支撐結構包含複數個洞孔。
4. 如請求項2之裝置，其中該第一支撐結構之該複數個洞孔中水平方向或垂直方向之兩相鄰洞孔係以一相等距離配置。
5. 如請求項1之裝置，其進一步包含用來固持該第一支撐結構及該第二支撐結構之一第一固持元件及一第二固持元件。
6. 如請求項5之裝置，其中第一固持元件之一第一端係固定於該第一支撐結構之頂部，且該第二固持元件之一第一端固定於該第一支撐結構之底部。
7. 如請求項5之裝置，其中該第一固持元件之一第一端係可拆卸地扣在該第一支撐結構之頂部之一第一凹槽，且該第二固持元件之一第一端係可拆卸地扣在該第一支撐結構之底部之一第二凹槽。
8. 如請求項6之裝置，其中該第一固持元件之一第二端係可拆卸地扣在該第二支撐結構之頂部之一第一凹槽，且該第二固持元件之一第二端係可拆卸地扣在該第二支撐結構之底部之一第二凹槽。
9. 如請求項7之裝置，其中該第一固持元件之一第二端係可拆卸地扣在該第二支撐結構之頂部之一第一凹槽，且該第二固持元件之一第二端係可拆卸地扣在該第二支撐結構底部之一第二凹槽。
10. 如請求項5之裝置，其中該第一固持元件及該第二固持元件之一主體部分具有可撓性。
11. 如請求項1之裝置，其進一步包含設置於該第一電極板上之一第一連接端及設置於該第二電極板上之一第二連接端。
12. 如請求項1之裝置，其中三層該吸水片係設置於該第二電極板之該第一表面上。
13. 如請求項12之裝置，其中三層該吸水片係設置於該第二電極板之該第二表面上。
14. 如請求項1之裝置，其中該第一電極板包含聚四氟乙烯(PTFE)、超導電碳黑、石墨之至少一者。
15. 如請求項1之裝置，其中該吸水片係由吸水紙製成且包含鈉(Na)離子。
16. 如請求項1之裝置，其中該軟容器係由紙製成之一袋。
17. 如請求項1之裝置，其中該第二電極板係由鎂鋁合金製成，且其包含鋁(Al)及鎂(Mg)。
18. 如請求項17之裝置，其中該第二電極板中鋁(Al)之成分百分比係約為2%至3%。
19. 如請求項17之裝置，其中該第二電極板中鋁(Al)之成分百分比係約為3%至4%。
20. 如請求項17之裝置，其中該第二電極板中鋁(Al)之成分百分比係小於5%。