аккумуляторная батарея
Классы МПК: | H01M10/04 конструкции и изготовление вообще |
Автор(ы): | И-Лон Ву (TW), Чжиа-Тьен ВУ (TW), Чжиа-Юнь ВУ (TW) |
Патентообладатель(и): | И-Лон Ву (TW), Чжиа-Тьен ВУ (TW), Чжиа-Юнь ВУ (TW) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-08-24 публикация патента:
27.07.2007 |
Аккумуляторная батарея для получения слабого электрического тока, не оказывающая вредного влияния на внешнюю среду, включает в себя положительную электродную подложку и отрицательную электродную подложку, которые являются электрическими проводниками с различными величинами потенциалов, при этом в батарее положительная электродная подложка может активизировать или ионизировать воду. Пленка расположена между положительной электродной подложкой и отрицательной электродной подложкой. Ионы в воде передают электричество в батарее. Разность потенциалов между положительной электродной подложкой и отрицательной электродной подложкой обеспечивает электричеством аккумуляторную батарею. Техническим результатом изобретения является создание дешевой экологически безопасной аккумуляторной батареи. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
![аккумуляторная батарея, патент № 2303840](/images/patents/166/2303840/2303840.jpg)
![аккумуляторная батарея, патент № 2303840](/images/patents/166/2303840/2303840-2.jpg)
![аккумуляторная батарея, патент № 2303840](/images/patents/166/2303840/2303840-3.jpg)
![аккумуляторная батарея, патент № 2303840](/images/patents/166/2303840/2303840-4.jpg)
Формула изобретения
1. Аккумуляторная батарея, содержащая положительную электродную подложку (1), которая является способной активизировать или ионизировать воду в электролите и которая является электрическим проводником с низким потенциалом: отрицательную электродную подложку (2), которая является электрическим проводником с высоким потенциалом; пленку (3), которая является пористой и расположена между положительной электродной подложкой (1) и отрицательной электродной подложкой (2) для того, чтобы удалить на минимальное расстояние положительную электродную подложку (1) от отрицательной электродной подложки (2); изоляционную оболочку (4), которая заключает в себя положительную электродную подложку (1) и отрицательную электродную подложку (2) и имеет, по меньшей мере, один впуск (4а) для воды для добавления электролита в пленку (3) и удерживает в тесном контакте друг с другом положительную электродную подложку (1) и отрицательную электродную подложку (2); а также добавку (9) для активизирования или ионизирования воды в электролите, при этом ионы, генерированные ионизированной водой, передают в батарее электричество, а положительная электродная подложка (1) и отрицательная электродная подложка (2), находясь друг от друга на минимальном расстоянии, вырабатывают максимальный потенциал для создания электричества аккумуляторной батареи.
2. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой положительная электродная подложка (1) является электрическим проводником, способным испускать электромагнитную волну.
3. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой положительная электродная подложка (1) выполнена из материала, выбранного из группы, состоящей из нано-керамики с инфракрасным излучением, анионного нано-материала, нано-углерода, активированного углерода и их компаундной смеси, при этом она выполнена в виде одного из проводящих частиц и волокон, смешанных согласно желаемому соотношению.
4. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой положительная электродная подложка (1) выполнена из активированного углерода, который может испускать инфракрасный свет, а отрицательная электродная подложка (2) изготовлена из материала, который выбирается из группы, состоящей из алюминия, цинка, сплава, по меньшей мере, содержащего алюминий или цинк, лития, магния, лития с магнием и их сплавов.
5. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой положительная электродная подложка (1) является водопоглощающим электрическим проводником, способным активизировать или ионизировать воду, и она заполняется в отрицательной электродной подложке (2), покрытой пленкой (3).
6. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой положительная электродная подложка (1) является водопоглощающим электрическим проводником, который может активизировать или ионизировать воду, а отрицательная электродная подложка (2) покрыта пленкой (3) и заполняется в положительной электродной подложке (1).
7. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой пленка (3) является осмотической мембраной, которая покрывает отрицательную электродную подложку (2).
8. Аккумуляторная батарея по п.7, в которой осмотическая мембрана передает только ионы водорода и предотвращает окисление отрицательной электродной подложки (2).
9. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой пленка (3) является пористым покрытием, образованным на отрицательной электродной подложке (2) посредством процесса конверсии покрытия.
10. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой добавка (9) выбрана из группы, состоящей из нано-керамики с инфракрасным излучением, анионного нано-материала, нано-угдерода, активированного углерода, источника кислоты и их компаундной смеси.
11. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой образовано множество комплектов, каждый состоящий из положительной электродной подложки (1), пленки (3), отрицательной электродной подложки (2) и впуска (4b) для воды, и они соединены последовательно, причем две соседние положительные электродные подложки (1) и отрицательные электродные подложки (2) соединены посредством электрического проводника, который имеет стойкость против окисления, и аккумулированное электрическое напряжение представлено на положительной электродной подложке (1) и на отрицательной электродной подложке (2), которые размещены на самых удаленных друг от друга сторонах.
12. Аккумуляторная батарея по п.11, дополнительно включающая в себя вещество (5) для поглощения воды, расположенное между положительной электродной подложкой (1) и пленкой (3) для хранения запаса воды с целью осуществления увлажнения.
13. Аккумуляторная батарея по п.1, дополнительно включающая в себя вещество (5) для поглощения воды, расположенное между положительной электродной подложкой (1) и пленкой (3) для хранения запаса воды с целью осуществления увлажнения.
Описание изобретения к патенту
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к малой электрической экологически благоприятной электрической аккумуляторной батарее и, в частности, к батарее, которая имеет два электрических проводника с различными потенциалами в виде положительной электродной подложки и в виде отрицательной электродной подложки для выработки разности потенциалов и подачи электричества.
Предпосылки для создания изобретения
Аккумуляторные батареи для энергоснабжения электронных изделий подачей слабых токов известны из предшествующего уровня техники. Например, опубликованная Заявка на патент Республики Китай (Тайвань) № TW 568363, с названием заявляемого изобретения: «Аккумуляторная батарея для снабжения слабым электрическим током электронных изделий» и Публикация Na 20040125527 на патент Соединенных Штатов Америки с названием заявляемого изобретения: «Аккумуляторная батарея для бытового электроприбора, который потребляет энергию от низковольтной батареи», являются такими примерами. Они имеют два электрода в контакте с активированным углеродом для поддержания химической реакции с водой для того, чтобы снабжать электричеством. Однако между электродами не имеется изоляционной мембраны, а их конструкция является сложной и трудно поддается миниатюризации. Имеется тенденция к возникновению короткого электрического замыкания между двумя электродами, а усыхающий контейнер для воды не может содержать ее желаемое количество.
Сущность изобретения
Следовательно, основной задачей настоящего изобретения является создание недорогостоящей экологически благоприятной аккумуляторной батареи, которая может снабжать слабым электрическим током и может обеспечивать пополнение запаса воды для регенерации.
Когда два металлических электрических проводника, имеющих различное количество свободных электронов, приходящееся в расчете на единичный объем, находятся в контакте друг с другом, возникает небольшая разность потенциалов, находящаяся в пределах от 1 до 10 микровольт. Однако, если между двумя металлическими электрическими проводниками проложена увлажненная пленка, может вырабатываться разность потенциалов, которая увеличивается более чем в десять тысяч раз по сравнению с той ее величиной, которая существует при двух контактирующих друг с другом металлических электрических проводниках.
Для того чтобы генерировать максимальную разность потенциалов, при воплощении настоящего изобретения стремятся размещать в пространстве при минимальном расстоянии два металлических электрических проводника, разделенных пленкой, и стараются использовать ионы воды для электрической передачи в аккумуляторной батарее. Токовый контур формируется благодаря передвижению наружных электронов через аккумуляторную батарею.
Если металлический электрический проводник, который служит в качестве положительной электродной подложки, может активизировать или ионизировать воду или добавка может активизировать или ионизировать воду, тогда сила тока может возрастать. Добавкой является нано-керамика с инфракрасным излучением или анионный нано-материал. Нано-материал имеет квантовый эффект, высокую поверхностную активность и переменные химические характеристики, которые отличаются от тех, которыми обладает обычный материал.
В обычной аккумуляторной батарее отрицательная электродная подложка и электролит находятся в положении контактирования для возникновения химических реакций, и постепенно они образуют изоляционное соединение на поверхности отрицательной электродной подложки. В результате этого отрицательная электродная подложка постепенно утрачивает электрическую проводимость. При воплощении настоящего изобретения имеется мембрана для обмена протонами, покрывающая металлический проводник, который служит в качестве отрицательной электродной подложки для предотвращения окисления этой электродной подложки.
В настоящем изобретении суммируются концепция квантовой теории, нано-характеристики материалов, технология топливных элементов и электрохимические технические приемы, а вода используется в качестве электролита для формирования аккумуляторной батареи.
Вышеизложенная информация, а также дополнительные задачи, признаки и преимущества изобретения будут более легко понятными из далее излагаемого подробного описания изобретения, которое составлено со ссылками на сопроводительные чертежи.
Краткое описание сопроводительных чертежей
Фиг.1 является сечением аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения и имеющей кубический профиль по форме.
Фиг.2 является сечением аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения и имеющей кубический профиль по форме.
Фиг.3 является сечением аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии с третьим вариантом настоящего изобретения и имеющей цилиндрическую форму.
Фиг.4 является сечением аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии с настоящим изобретением и имеющей кубический профиль по форме и внутренние элементы с последовательным их соединением.
Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения
Обращая внимание на фиг.1, можно видеть, что аккумуляторная батарея, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя положительную электродную подложку 1, отрицательную электродную подложку 2, пленку 3 и изоляционную оболочку 4. Пленка 3 расположена между положительной электродной подложкой 1 и отрицательной электродной подложкой 2 для того, чтобы удалить на минимальное расстояние положительную электродную подложку 1 от отрицательной электродной подложки 2. Изоляционная оболочка 4 заключает в себя положительную электродную подложку 1, отрицательную электродную подложку 2 и пленку 3 для поддержания их в тесном контакте друг с другом и для удержания их в сборе. Изоляционная оболочка 4 имеет впуск 4а при желаемом его размещении для приема воды с целью ее пополнения для пленки 3. Положительная электродная подложка 1 и отрицательная электродная подложка 2 образованы двумя электрическими проводниками с различными потенциалами. Положительная электродная подложка 1 может активизировать или ионизировать воду в электролите таким образом, что ионы воды могут передавать электричество внутри аккумуляторной батареи. Когда положительная электродная подложка 1 и отрицательная электродная подложка 2 удалены друг от друга на минимальное расстояние, они могут создавать максимальную разность потенциалов между ними и пропускать ток через свои удаленные концевые участки 1а и 2а для того, чтобы становиться источником электричества аккумуляторной батареи.
Более того, добавка 9, которая может активизировать или ионизировать воду, может поступать через впуск 4а для воды. Добавка 9 может быть выполнена в виде нано-керамики с инфракрасным излучением, анионного нано-материала, нано-угдерода, активированного углерода, которые могут излучать электромагнитные волны либо в виде источника кислоты, либо их смешанного компаунда. Электромагнитная волна может расщеплять укрупненные сгустки молекул воды на более мелкие сгустки молекул воды особенно в спектре, приближенном к инфракрасному свету. Вода в мелких сгустках ее молекул несет большое количество кинетической энергии, весьма быстро движется и имеет увеличенную способность растворения кислорода, а также обладает более сильным осмосом и увеличенной мощностью растворения. Анионный нано-материал также может расщеплять укрупненные сгустки молекул воды на более мелкие сгустки молекул воды и позволяет воде участвовать в слабом электролизе. Источник кислоты может реагировать с водой для создания ионов водорода. Добавка 9 является слабым источником кислоты, который не оказывает вредного воздействия на окружающую внешнюю среду. Положительная электродная подложка 1 является электрическим проводником, который может испускать электромагнитную волну или образовывать смесь с материалом добавки 9 (за исключением источника кислоты) в виде электропроводящих частиц или волокон в соответствии с желаемым их соотношением.
Обращая внимание на фиг.2, можно видеть, что вещество 5 для поглощения воды добавляется между положительной электродной подложкой 1 и пленкой 3 для увеличения запаса воды. Более того, изоляционная оболочка 4 имеет впуск 4b для пополнения воды в связи с поглощением воды веществом 5. Вещество 5 для поглощения воды также содержит добавку 9.
Обращая внимание на фиг.3, можно видеть, что положительная электродная подложка 11 является водопоглощающим электрическим проводником, который может активизировать или ионизировать воду. Пленка 3 покрывает отрицательную электродную подложку 2, а затем заполняется положительная электродная подложка 11. Электрический проводник 8 находится в тесном контакте с положительной электродной подложкой 11. Для предотвращения короткого замыкания изоляционный элемент 7 располагается между электрическим проводником 8 и отрицательной электродной подложкой 2. Электрический проводник 8 является кислотостойким, а изоляционный элемент 7 имеет впуск 4с для воды с целью ее пополнения. Водопоглощающий электрический проводник, который может активизировать или ионизировать воду, имеет пористую структуру и такую, как та, которой обладает активированный углерод или его волокна. Помимо обладания пористой структурой, он также может излучать инфракрасный свет. С другой стороны, отрицательная электродная подложка 2, покрытая пленкой 3, также может заполняться в положительной электродной подложке 11 посредством добавления воды с наружной стороны в положительную электродную подложку 11. Добавка 9 может также являться дополнением к положительной электродной подложке 11 для увеличения эффективности активизации или ионизации воды.
Подобно обычной аккумуляторной батарее, батарея, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, может подключаться последовательно или параллельно. Обращая внимание на фиг.4, можно видеть, что ею иллюстрировано воплощение настоящего изобретения при последовательном подключении. В изоляционной оболочке 4 имеются два комплекта положительных электродных подложек 1, отрицательных электродных подложек 2, пленок 3 и вещества 5 для поглощения воды. Между двумя соседними комплектами вставлен электрический проводник 6, являющийся стойким против окисления. Соседние положительная электродная подложка 1 и отрицательная электродная подложка 2 подключены друг к другу. Электрическое напряжение может быть получено в районе удаленных концевых участков 1а и 2а.
Чем больше разность потенциалов между положительной электродной подложкой 1 и отрицательной электродной подложкой 2, тем больше создаваемое электрическое напряжение. Поэтому является предпочтительным изготовление положительной электродной подложки 1 из материала с низким потенциалом, тогда как является предпочтительным изготовление отрицательной электродной подложки 2 из материала с высоким потенциалом (и из такого, который выбирается из группы, содержащей алюминий, цинк, сплав, по меньшей мере, содержащий алюминий или цинк, литий, магний, комплекс лития с магнием или их сплав). Материал с малым потенциалом является стойким против окисления, тогда как материал с высоким потенциалом является более вероятно окисляемым. Следовательно, отрицательная электродная подложка 2 должна покрываться осмотическим слоем, который может передавать только ионы водорода для предотвращения окисления, и таким как мембрана (Nafion) для обмена протонами, изготавливаемая компанией Dupont Co. Электролитом, главным образом, является вода или слабая кислота, которая не оказывает вредного влияния на внешнюю среду.
Пленка 3, изготовленная в соответствии с настоящим изобретением, является пористой, и ею непосредственно покрывается отрицательная электродная подложка 2. Это, в основном, направлено на обеспечение изоляции таким образом, чтобы положительная электродная подложка 1 и отрицательная электродная подложка 2 могли быть удалены друг от друга на минимальное расстояние. Чем тоньше пленка 3, тем больше разность потенциалов, которая создается между положительной электродной подложкой 1 и отрицательной электродной подложкой 2. Это может также предотвращать окисление отрицательной электродной подложки 2. Пленка 3 может являться осмотической мембраной, мембраной для обмена протонами или пористой пленкой, покрывающей отрицательную электродную подложку 2 с помощью процесса конверсии покрытия.
Изобретением предусмотрено наличие оптимальной конструкции, которая включает в себя положительную электродную подложку, которая является водопоглощающим электрическим проводником с малым потенциалом и которая может активировать или ионизировать воду, отрицательную электродную подложку, которая является электрическим проводником с высоким потенциалом, осмотическую пленку, которой покрыта отрицательная электродная подложка и которая может пропускать только лишь ионы водорода, добавку, которая активирует или ионизирует воду, и воду, запас которой постоянно пополняют для осуществления регенерации и снабжения электричеством.
При использовании в изделиях с адаптацией объект изобретения может миниатюризироваться с помощью технических приемов тонкой пленки или толстой пленки. Различные совокупности и устройства могут выполняться в соответствии с размерами, стоимостью и другими требованиями утилизации, предъявляемыми к производимому изделию.
Таким образом, в настоящем изобретении суммируются концепция квантовой теории, нано-характеристики материалов, технология топливных элементов и электрохимические технические приемы, а вода используется в качестве электролита для образования аккумуляторной батареи.
Класс H01M10/04 конструкции и изготовление вообще