一種濃差電池的製作方法

2023-05-26 12:49:36 1

本發明涉及一種發電裝置，更具體涉及一種高效持續發電的離子濃差電池。

背景技術：

離子濃差電池是利用高濃度溶液向低濃度溶液擴散，在擴散界面上由於離子的擴散速率不同而形成電勢差，現有技術公開了一種可持續發電的濃差電池，申請號201610316408.9，該濃差電池包括正電極、負電極、電極隔斷、高濃度溶液入口、低濃度溶液入口、高濃度溶液容器、低濃度溶液容器、發電後的溶液出口、高濃度溶液供給系統和低濃度溶液供給系統，其缺點是所述電極隔斷兩側不斷有高濃度溶液和低濃度溶液，電極隔斷兩側的高濃度溶液和低濃度溶液還沒充分擴散就被排出，發電效率低，另外電極隔斷兩側的壓力很難達到完全一致，所以很難形成穩定的高濃度溶液與低濃度溶液接觸的溶液界面。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明旨在實現穩定的高濃度溶液與低濃度溶液相接觸的溶液界面，更穩定持續高效的發電裝置，本發明提供一種濃差電池，包括正電極、負電極、高濃度溶液入口、低濃度溶液入口、溶液出口，其特徵在於低濃度溶液入口在高濃度溶液入口的下方，正電極與負電極間有溶液池，所述溶液池內裝有溶液，低濃度溶液從所述低濃度溶液入口進入所述溶液池，高濃度溶液從所述高濃度溶液入口進入所述溶液池，高濃度溶液與低濃度溶液擴散形成的溶液從所述的溶液出口排出，低濃度溶液流層與高濃度溶液流層相接觸不相交。

進一步地所述的一種濃差電池，其特徵在於在所述溶液池內與溶液相接觸的正電極不參與反應，在所述溶液池內與溶液相接觸的負電極不參與反應。

進一步地所述的一種濃差電池，其特徵在於低濃度溶液流層側的夾角小於等於90度而大於0度，高濃度溶液流層側的夾角大於等於90度而小於180 度。

進一步地所述的一種濃差電池，其特徵在於所述電極接觸面上的任意兩點的連線整個落在此電極接觸面上。

進一步地所述的一種濃差電池，其特徵在於所述電極接觸面上有凹陷。

進一步地所述的一種濃差電池，其特徵在於所述的正負電極串聯在一起。

進一步地所述的一種濃差電池，其特徵在於所述低濃度溶液入口上方有至少一個溶液出口，同時所述高濃度溶液入口下方有至少一個溶液出口。進一步地所述的一種濃差電池，其特徵在於所述低濃度溶液入口緊靠與所述低濃度溶液流層相接觸的電極，所述高濃度溶液入口緊靠與所述高濃度溶液流層相接觸的電極。

本發明的有益效果:利用低濃度溶液密度小向上升，形成穩定的低濃度溶液流層，高濃度溶液密度大，向下降，形成穩定的高濃度溶液流層 ，從而形成高濃度溶液與低濃度溶液相接觸的穩定的溶液界面，形成穩定的電勢差，高濃度溶液與低濃度溶液充分利用，是一種更為持續高效的發電裝置，且結構簡單的優點。

附圖說明

圖1為一種濃差電池第一實施方式的示意圖。

圖2為一種濃差電池第二實施方式的示意圖。

圖3為一種濃差電池第三實施方式的示意圖。

圖4為一種濃差電池第四實施方式的示意圖。

圖5為高濃度溶液流層與低濃度溶液流層相交的示意圖。

圖6為高濃度溶液流層與低濃度溶液流層相交的示意圖。

圖7為電極放在水平放置的平面上的示意圖。

圖8為電極接觸面接觸的平面與水平面的夾角的示意圖。

圖9為由凹陷的電極的斷面圖。

圖10為由凹陷的電極的斷面圖。

參見圖1—10，1-電極，2-溶液出口，3-低濃度溶液液面，4-溶液出口的液面，5-高濃度溶液液面，6-低濃度溶液入口，7-高濃度溶液入口，8-低濃度溶液流層，9-高濃度溶液流層，10-電極，11-電極，12-電極，13-高濃度溶液入口，14-低濃度溶液入口，15-低濃度溶液流層，16-高濃度溶液流層，17-溶液出口，18-溶液出口，19-低濃度溶液流層，20-電極接觸面，21-溶液出口，22-高濃度溶液流層，23-電極接觸面，24-電極，25-高濃度溶液入口，26-低濃度溶液入口，27-電極，28-電極，29-電極，30-電極，31-電極，32-低濃度溶液入口，33-低濃度溶液入口，34-低濃度溶液入口，35-高濃度溶液入口，36-高濃度溶液入口，37-高濃度溶液入口，38-溶液出口，39-溶液出口，40溶液出口，41-電極，42-平面，43-電極接觸面，44-水平面，45-電極接觸面，46-凹陷，47-凹陷，48-電極接觸面，49-凹陷，50-凹陷。

具體實施方式

本發明的一種濃差電池也包括以下具體實施方式1—4，其中電極分為正負電極，主要由溶液的性質和離子的擴散方向決定正負，溶液池是指兩個正負電極之間的空間，溶液池內裝有溶液，電極與溶液池中的溶液的接觸面稱為電極接觸面，高濃度溶液的濃度最高達其飽和濃度，低濃度溶液的濃度最低為零，溶液的濃度是指溶解在其中的電解質的多少，本發明是利用高濃度溶液的密度大於低濃度溶液的密度，而形成低濃度溶液向上升形成低濃度溶液流層，高濃度溶液密度大向下降形成高濃度溶液流層，高濃度溶液流層和低濃度溶液流層在正電極與負電極之間，所以低濃度溶液入口在高濃度溶液入口的下方，低濃度溶液在上升時，高濃度溶液不斷向低濃度溶液流層擴散形成高濃度溶液與低濃度溶液混合的溶液，高濃度溶液在下降過程中不斷向低濃度溶液擴散，而形成高濃度溶液與低濃度溶液混合的溶液，溶液出口設在低濃度溶液入口的上方並保證高濃度溶液經高濃度溶液入口不直接從所述溶液出口排出這裡是指所述高濃度溶液未向低濃度溶液擴散就直接從溶液出口排出，或高濃度溶液出口的下方並保證低濃度溶液經低濃度溶液入口不直接從溶液出口排出這裡是指所述低濃度溶液未向高濃度溶液擴散就直接從溶液出口排出，也可以同時在低濃度溶液入口上方有至少一個溶液出口和高濃度溶液入口下方有至少一個溶液出口，高濃度溶液與低濃度溶液混合的溶液從溶液出口排出，高濃度溶液流層和低濃度溶液流層的薄厚寬窄受低濃度溶液入口和高濃度溶液入口的形狀影響，優選的設計為長方形，所述的溶液池中的高濃度溶液流層和低濃度溶液流層相接觸形成液接電勢，有兩個電極輸出，高濃度溶液流層和低濃度溶液流層彼此不相交，如果相交如圖5—6，圖5圖6實線為高濃度溶液流層虛線為低濃度溶液流層，高濃度溶液流層和低濃度溶液流層彼此相交時便形成不了穩定的高濃度溶液流層和低濃度溶液流層相接觸的溶液界面，本發明發電時所述溶液池內的溶液中的電極不參與反應不得失電子或所述溶液中的電極發生化學反應如鉛酸電池。所述電極與溶液池內的溶液的接觸面有兩種情況；一種是所述電極接觸面上的任意兩點的連線整個落在此電極接觸面上，即電極接觸面為平面，平面的定義是這樣一種面，面上任意兩點的連線整個落在此面上；一種二維零曲率廣延，它於同它相似的面的任何交線是一條直線，平面也可為在空間中，到兩點距離相同的點的軌跡，另一種情況是所述的電極接觸面上由凹陷，例如圖9圖10，圖9圖10為電極的斷面圖，電極接觸面45上由凹陷46和凹陷47，電極接觸面48上有凹陷49和凹陷50，凹陷的意思是周圍高於中間，下述第三實施方式中角∠a或∠b為所述電極接觸面與水平面形成的夾角，如果電極接觸面由凹陷時，那麼∠a或∠b為所述電極接觸面接觸的平面與水平面形成的夾角，所述的電極接觸面接觸的平面為將電極接觸面朝下放在一個水平放置的平面上，所述電極接觸面突出的點落在此水平放置的平面上，由於重力作用，其穩定後，這個水平放置的平面為所述電極接觸面接觸的平面，這個水平放置的平面相對所述的電極接觸面位置不動，將所述電極立起，所述的電極接觸面接觸的平面與水平面形成的夾角就是∠a或∠b，舉例說明，圖7中電極41，平面42為水平放置的，電極41的電極接觸面43朝下放在水平放置的平面42上，電極接觸面43凸出的點落在平面42上，由於重力作用，其穩定後，平面42為電極接觸面43接觸的平面，平面42相對電極接觸面43位置不動，將電極41立起，如圖8平面42與水平面44形成的夾角∠c就是電極41的電極接觸面43接觸的平面42與水平面44形成的夾角，低濃度溶液入口、高濃度溶液入口、溶液出口根據具體情況合理設計開口形狀。

第一實施方式，如圖1一種濃差電池包括電極1、電極10、溶液出口2、低濃度溶液入口6、高濃度溶液入口7，電極1和電極10中一個是正電極另一個是負電極，電極1和電極10之間的溶液池裝有高/低濃度溶液，低濃度溶液從低濃度溶液入口6進入所述溶液池，由於低濃度溶液向上升形成低濃度溶液流層8，高濃度溶液由高濃度溶液入口7進入所述溶液池，高濃度溶液向下降形成高濃度溶液流層9，高濃度溶液流層與低濃度溶液流層彼此相接觸不相交，高濃度溶液流層與低濃度溶液流層的接觸界面上形成電勢，由電極10和電極1對外輸出，高濃度溶液與低濃度溶液相互擴散混合後的溶液從溶液出口2排出，由於低濃度溶液密度小所以低濃度溶液液面3高於高濃度溶液液面5，使低濃度溶液進入溶液池，高濃度溶液與低濃度溶液相互擴散混合後的溶液液面3。

第二實施方式，如圖2，一種濃差電池包括電極11、電極12、溶液出口18、溶液出口17、高濃度溶液入口13、低濃度溶液入口14，低濃度溶液從低濃度溶液入口14進入電極11和電極12之間的溶液池形成低濃度溶液流層15，高濃度溶液從高濃度溶液入口13進入所述溶液池，並形成高濃度溶液流層16，低濃度溶液流層15與高濃度溶液流層16彼此相接觸不相交，形成電勢由電極11和電極12對外輸出，其中一個為正電極另一個為負電極，高濃度溶液與低濃度溶液相互擴散混合後的溶液從溶液出口18和溶液出口17排出。

第三實施方式，如圖3一種濃差電池包括電極27、電極24、溶液出口21、低濃度溶液入口26、高濃度溶液入口25、低濃度溶液從低濃度溶液入口26進入電極27與電極24間的溶液池，形成低濃度溶液流層19、高濃度溶液從高濃度溶液入口25進入所述溶液池，形成高濃度溶液流層22，低濃度溶液不斷與高濃度溶液相互擴散形成的溶液從溶液出口21排出，電極27與低濃度溶液相接觸的電極接觸面20與水平面形成的夾角∠a，90度≥∠a＞0度，高濃度溶液與電極24接觸的電極接觸面23和水平面形成的夾角∠b，90度≤∠b＜180度，高濃度溶液流層與低濃度溶液流層彼此相接觸不相交，低濃度溶液入口26可以優選的緊靠電極27，使電極27表面形成低濃度溶液流層，高濃度溶液入口25也可以優選的緊靠電極24，使電極24表面形成高濃度溶液流層，所述∠a為低濃度溶液流層側的夾角，低濃度溶液流層側的夾角是指低濃度溶液流層側的所述電極接觸面與水平面形成的夾角如∠a即所述低濃度溶液流層和所述與低濃度溶液流層相接觸的電極接觸面之間的夾角，所述∠b為高濃度溶液流層側的夾角，高濃度溶液流層側的夾角指的是高濃度溶液流層側的所述電極接觸面與水平面形成的夾角如∠b即所述高濃度溶液流層和所述與高濃度溶液相接觸的電極接觸面之間的夾角。

第四實施方式，如圖4一種濃差電池，將多個電極串聯在一起包括電極28、電極29、電極30、電極31、低濃度溶液入口32、低濃度溶液入口33、低濃度溶液入口34、高濃度溶液入口35、高濃度溶液入口36、高濃度溶液入口37、溶液出口38、溶液出口39、溶液出口40，低濃度溶液從低濃度溶液入口32、低濃度溶液入口33、低濃度溶液入口34進入所述溶液池，高濃度溶液從高濃度溶液入口35、高濃度溶液入口36、高濃度溶液入口37進入所述溶液池，低濃度溶液不斷與高濃度溶液相互擴散形成的溶液從溶液出口38、溶液出口39、溶液出口40排出，對外輸出的電壓為各個電極的電勢疊加在一起。

雖然本發明通過如上較佳實施方式加以描述，但根據本發明的技術方案還可以有很多變形，在不脫離本發明精神實質的前提下做出的更改與變形均應屬於本發明後附權利要求保護範圍。