CN106953105A - 水致动电池银行结构 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种水致动电池银行结构，其包含：具有一顶部开口及一底部开口的一瓶体，其中所述瓶体经组态以容纳一第一电极结构及一第二电极结构。所述水致动行动电源结构进一步包含：经组态与所述瓶体的所述顶部开口配合的一顶部盖、经组态与所述瓶体的所述底部开口配合的一第一底部盖、经组态与所述第一底部盖配合的一第二底部盖、及配置于所述第二底部盖内的一电源输出模块。其中所述第一电极结构具有一圆筒形状且所述第二电极结构具有一网状形状，且其中所述电源输出模块电连接至所述第一电极结构及所述第二电极结构。

Description

水致动电池银行结构
技术领域
本发明揭露一种水致动电池银行结构，其包含：具有一顶部开口及一底部开口的一瓶体，其中所述瓶体经组态以容纳一第一电极结构及一第二电极结构。所述水致动行动电源结构进一步包含：经组态与所述瓶体的所述顶部开口配合的一顶部盖、经组态与所述瓶体的所述底部开口配合的一第一底部盖、经组态与所述第一底部盖配合的一第二底部盖、及配置于所述第二底部盖内的一电源输出模块。其中所述第一电极结构具有一圆筒形状且所述第二电极结构具有一网状形状，且其中所述电源输出模块电连接至所述第一电极结构及所述第二电极结构。
背景技术
市场上消费者可获得的电池，例如钮扣电池或锌碳电池通常被称为一次电池(primary cell)。此种电池被设计为使用一次后随即丢弃。然而，一次电池中含有的重金属及电解质对环境是有害的，当一次电池被丢弃时将造成环境污染。举例言的，若一次电池中含有的电解质漏出，可能导致电解质与水的化学反应而产生有毒物质。
近年来，对于传统一次电池的替代品的研究已经取得显著的进展。水致动发电装置(通常称为水电池)即为传统一次电池的替代品的一个例子。水电池系一种不包含有毒电解质的电池，且被设计成在被浸泡在水中或被填充水之前并不会产生电压。因此，与传统的一次电池相比，水电池较容易储存，因为当水电池没有接触到水之前不会发生化学反应。此外，用于制造水电池的材料对环境较为友善。也就是说，当水电池被丢弃后，其组成成分可以轻易地回收且不产生有毒物质。
然而，现存的水电池具有某些缺点。举例言的，现存水电池的寿命取决于电池的电极材料在电极材料之间的化学反应期间是否能被完全消耗。现存水电池的电极并未设计成针对化学反应具有最佳的曝露面积。此外，现存水电池无法轻易以新的电极材料替换使用过的电极材料。因此，亟需研发一种可以克服上述问题的水致动发电装置。
发明内容
本发明揭露的装置各具有若干面貌，其中没有单一个独自负责本发明所期望的属性。在不限制本发明的范围的前提下，其更突出的特征现在将简要讨论。在考虑这一讨论后，尤其是在阅读了题为【具体实施方式】的部分的后，通常知识者将会理解本发明的特征优于其他水电池的原因。
本发明的实施例提供一种水致动电池银行结构，其包含：一瓶体，其具有一顶部开口及一底部开口，其中所述瓶体经组态以容纳一第一电极结构及一第二电极结构。所述水致动电池银行结构进一步包含：一顶部盖，其经组态以与所述瓶体的所述顶部开口配合；一第一底部盖，其经组态以与所述瓶体的所述底部开口配合；一第二底部盖，其经组态以与所述第一底部盖配合；及一电源输出模块，其配置于所述第二底部盖中。所述第一电极结构具有一圆筒形状且所述第二电极结构具有一网状形状，且所述电源输出模块电连接至所述第一电极结构及所述第二电极结构。
在一实施例中，所述顶部盖包含：一第一硅片；一第二硅片；及配置于所述顶部盖的顶部上的一通风口。一开口形成于所述第一硅片的中心且一切口形成于所述第二硅片的中心，其中所述第一硅片的厚度大于所述第二硅片的厚度，且其中所述开口及所述切口经组态使得气体能通过所述切口，但液体无法通过所述切口。
在另一实施例中，所述水致动电池银行结构进一步包含：一第一导电组件，其配置于所述瓶体的内部侧壁上；一第二导电组件，其配置于所述第一底部盖的内部侧壁及外部侧壁上；及一第三导电组件，其配置于所述第二底部盖的内部侧壁上。当所述第一底部盖与所述瓶体的所述底部开口配合时所述第一导电组件与所述第二导电组件接触，且当所述第二底部盖与所述第一底部盖配合时所述第二导电组件与所述第三导电组件接触。
在另一实施例中，所述水致动电池银行结构进一步包含：一安装板，其具有一硅O环、一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS)橡胶及一导电板。所述安装板经由一固定组件固定至所述第一电极结构。所述硅O环经组态以避免液体从所述瓶体的所述底部开口漏出；且所述固定组件系由导电材料制成且经防锈处理。
在另一实施例中，所述水致动电池银行结构进一步包含：一伸缩组件，其配置于所述空腔中。所述伸缩组件由导电材料制成，且当所述第一底部盖与所述瓶体的所述底部开口配合且当所述第二底部盖与所述第一底部盖配合时，所述伸缩组件与一基座、所述导电板及/或所述固定组件接触。
附图说明
图1系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的一个三维图。
图2A系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的一顶部盖20的一示意图。
图2B系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的一瓶体40的一示意图。
图2C系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的一第一底部盖74及一第二底部盖100的一示意图。
图3系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的示意图。
图4系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的分解图。
图5系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的示意图。
具体实施方式
下面的详细描述是针对本发明的具体实施例。然而，本发明可以以多种不同的方式来实现。在此描述中，参考了附图，其中所有图式相应的部分皆指定了编号。
图1系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的一个三维图。请注意，图1中所示组件并未按照比例绘制而仅系用于说明的目的。如图1所示，水致动电池银行结构1包含一顶部盖20、一瓶体40、一第一电极结构60、一第二电极结构80、一第一底部盖74及一第二底部盖100。顶部盖20包含一第一硅片24及一第二硅片26。第一电极结构60系配置于瓶体40内且藉由第一底部盖74及第二底部盖100固定。第二电极结构80系配置于瓶体40的内部侧壁上。
图2A系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的一顶部盖20的一示意图。请注意，图2A中所示组件并未按照比例绘制而仅系用于说明的目的。如图2A所示，一通风口201系配置于顶部盖20上。第一硅片24比第二硅片26厚。一开口241形成于第一硅片24的中心，且一切口261形成于第二硅片26的中心。第一硅片24及第二硅片被固定于顶部盖20的内部侧壁上。开口241及切口261经组态使得空气及气体能通过开口241及切口261，但液体无法通过开口241及切口261。因此，在电极材料之间化学反应期间产生的气体可经由开口241、切口261及通风口201排出。另一方面，顶部盖20能避免瓶体40内的液体漏出。
图2B系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的一瓶体40的一示意图。请注意，图2B中所示组件并未按照比例绘制而仅系用于说明的目的。瓶体40具有一圆筒形状且具有两个分别在瓶体40的顶部及底部的开口。一第二电极结构80配置于瓶体40的内部侧壁上。第二电极结构80具有一网状形状。
在一实施例中，第二电极结构80包含碳(C)、镍(Ni)及导电网。在另一实施例中，第二电极结构80可包含聚四氟乙烯(PTFE)、超导电碳黑、石墨、及导电网的至少一者。上述材料使得第二电极结构80产生较完整的化学反应并增加水致动电池银行结构的寿命。
在一实施例中，第二电极结构80的形状因在第二电极结构80内的导电网而具有可挠性。因为其可挠性，第二电极结构80可与瓶体40的内部侧壁完全接触。在另一实施例中，第二电极结构80仅于瓶体40的内部侧壁表面的一部分延伸。在另一实施例中，第二电极结构80在瓶体40的内部侧壁的整个表面上延伸。与现存的电极结构相比，第二电极结构80的可挠性使得第二电极结构80具有较大的曝露面积而不需增加其体积，详述如下。
一第一导电组件82配置于瓶体40的内部侧壁上。第一导电组件82经组态以电连接至第二电极结构80。在一实施例中，第一导电组件82系配置于瓶体40的内部侧壁上的一薄金属板。在另一实施例中，第一导电组件82系藉由电镀程序配置于瓶体40的内部侧壁上的一导电涂层。如图2B所示，第一导电组件82延伸至瓶体40的底部且覆盖瓶体40的底部开口的内部侧壁及外部侧壁。
第一电极结构60具有一圆筒形状且在第一电极结构60的顶部具有一开口。第一电极结构60可以为镁(Mg)电极结构60，但不限制于Mg电极结构。一安装板62经由一固定组件70固定于第一电极结构60。安装板62包含一硅O环621、一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS)橡胶622及一导电板623。一洞624形成于导电板623的中心使固定组件70能穿过。
固定组件70系由导电材料制成。当水致动电池银行结构发电时消耗Mg电极结构60。因为Mg的高度活性，固定组件70很可能被腐蚀。为了延长水致动电池银行结构的寿命，固定组件70经防锈处理。在一实施例中，固定组件70系一铆钉且经防锈处理。在另一实施例中，固定组件70系一螺丝钉且经防锈处理。
当水倒入瓶体40中后，硅O环621可避免水从瓶体40的底部开口漏出。导电板623藉由固定组件70与第一电极结构60的底部紧密接触。因此，导电板623系电连接至第一电极结构60。
图2C系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的一第一底部盖74及一第二底部盖100的一示意图。请注意，图2C中所示组件并未按照比例绘制而仅系用于说明的目的。一开口741形成于第一底部盖74的中心。一第二导电组件84配置于第一底部盖74的内部侧壁及外部侧壁上。在一实施例中，第二导电组件84系一薄金属板。在另一实施例中，第二导电组件84系藉由电镀程序配置的一导电涂层。
一基座90配置于第二底部盖100的底部且一空腔101形成于基座90上方。基座90由导电材料制成。一第三导电组件86配置于第二底部盖100的内部侧壁上。在一实施例中，第三导电组件86系一薄金属板。在另一实施例中，第三导电组件86系藉由电镀程序配置的一导电涂层。一由导电材料制成的伸缩组件72(例如一弹簧)配置于空腔101中。
第二底部盖100进一步包含一电源输出模块92。电源输出模块92藉由一连接组件88电连接至基座90。此外，电源输出模块92系电连接至第三导电组件86。当一负载连接至电源输出模块92时，电源输出模块92经组态以输出一直流(DC)电流。在一实施例中，电源输出模块92可以为一通用串行总线(USB)埠。
图3系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的示意图。请注意，图3中所示组件并未按照比例绘制而仅系用于说明的目的。如图3所示，顶部盖20经组态与瓶体40的顶部开口配合。在一实施例中，顶部盖20可藉由螺纹(图中未显示)与瓶体40的顶部开口配合。在另一实施例中，顶部盖20可以「卡扣(snap-in)」的方式与瓶体40的顶部开口配合。
第一底部盖74经组态以与瓶体40的底部开口配合。第二底部盖100经组态以与第一底部盖74配合。在一实施例中，第一底部盖74可藉由螺纹(图中未显示)与瓶体40的底部开口配合。在另一实施例中，第一底部盖74可以「卡扣(snap-in)」的方式与瓶体40的底部开口配合。在另一实施例中，第二底部盖100可藉由螺纹(图中未显示)与第一底部盖74配合。在另一实施例中，第二底部盖100可以「卡扣(snap-in)」的方式与第一底部盖74配合。
当第一底部盖74与瓶体40的底部开口配合时，第一导电组件82与第二导电组件84接触。当第二底部盖100与第一底部盖74配合时，第二导电组件84与第三导电组件86接触。在瓶体40、第一底部盖74及第二底部盖100的侧壁上配置导电组件确保了第一导电组件82、第二导电组件84及第三导电组件86之间的良好接触。因此，电源输出模块92藉由第一导电组件82、第二导电组件84及第三导电组件86而电连接至第二电极结构80。
此外，当第一底部盖74与瓶体40的底部开口配合且当第二底部盖100与第一底部盖74配合时，伸缩组件72与基座90、导电板623及/或固定组件70接触。因此，电源输出模块92藉由连接组件88、基座90、伸缩组件72、导电板623及/或固定组件70而电连接至第一电极结构60。
图4系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的分解图。请注意，图4中所示组件并未按照比例绘制而仅系用于说明的目的。所述水致动电池银行结构经设计使得水从瓶体40的顶部开口倒入瓶体40。第一电极结构60与安装板62一起从瓶体40的底部开口插入瓶体40中。根据本发明的设计，使用者可轻易地将使用过的电极结构60以新的电极结构60替换。
第一电极结构60具有一圆筒形状。与现有通常使用实心Mg柱的水电池相比，具有一圆筒形状的第一电极结构60比习知的实心Mg柱能提供更大的曝露面积。因此，本发明的水致动电池银行结构能产生更完全的化学反应，其能增加水致动电池银行结构的寿命。
虽然图1及图4中所示的第二电极结构80仅在瓶体40内部侧壁的一部分延伸，应能理解第二电极结构80覆盖的区域能根据不同设计而延伸。第二电极结构80的面积越大，水致动电池银行结构的寿命越长。
图5系根据本发明的一个实施例的一水致动电池银行结构的示意图。请注意，图5中所示组件并未按照比例绘制而仅系用于说明的目的。如图5所示，水致动电池银行结构1的瓶体40内装入水。第一电极结构60完全浸泡于水中。此设计确保整个第一电极结构60能用于发电，藉此增加水致动电池银行结构的寿命。
当制造水致动电池银行结构1时，可将电解质(例如氯化钠NaCl)加入第一电极结构60中。依此方式，使用者能单纯地将水倒入瓶体40内以致动水致动电池银行结构1。溶解于水中的NaCl确保了第一电极结构60及第二电极结构80之间产生良好反应。
虽然本发明具体的实施例已在此揭露，但并不意味着本发明限于所揭露的实施例。本领域中熟悉所述技术的人员将承认可以在不脱离本发明精神的情况下对这些实施例进行修改和变化。本发明意图包括落入所附请求项范围的内所有这样的修改和变化。

Claims (16)

1.一种水致动电池银行结构(1)，其包含：
一瓶体(40)，其具有一顶部开口及一底部开口，其中所述瓶体(40)经组态以容纳一第一电极结构(60)及一第二电极结构(80)；
一顶部盖(20)，其经组态以与所述瓶体(40)的所述顶部开口配合；
一第一底部盖(74)，其经组态以与所述瓶体(40)的所述底部开口配合；
一第二底部盖(100)，其经组态以与所述第一底部盖(74)配合；及
一电源输出模块(92)，其配置于所述第二底部盖(100)中；
其中所述第一电极结构(60)具有一圆筒形状且所述第二电极结构(80)具有一网状形状，且其中所述电源输出模块(92)电连接至所述第一电极结构(60)及所述第二电极结构(80)。
2.根据权利要求1所述的水致动电池银行结构，其中所述顶部盖(20)包含：
一第一硅片(24)；
一第二硅片(26)；及
配置于所述顶部盖(20)顶部的一通风口(201)；
其中一开口(241)形成于所述第一硅片(24)的中心且一切口(261)形成于所述第二硅片(26)的中心，且
其中所述第一硅片的厚度大于所述第二硅片的厚度。
3.根据权利要求2所述的水致动电池银行结构，其中所述开口(241)及所述切口(261)经组态使得气体能通过所述切口(261)，但液体无法通过所述切口(261)。
4.根据权利要求1所述的水致动电池银行结构，其中所述第一电极(60)结构包含镁(Mg)，且所述第二电极结构(80)包含碳(C)、镍(Ni)及导电网。
5.根据权利要求4所述的水致动电池银行结构，其中所述第二电极结构(80)进一步包含下列材料中至少一者：聚四氟乙烯(PTFE)、超导电碳黑及石墨。
6.根据权利要求1所述的水致动电池银行结构，其进一步包含：
一第一导电组件(82)，其配置于所述瓶体(40)的内部侧壁上；
一第二导电组件(84)，其配置于所述第一底部盖(74)的内部侧壁及外部侧壁上；及
一第三导电组件(86)，其配置于所述第二底部盖(100)的内部侧壁上；
其中当所述第一底部盖(74)与所述瓶体(40)的所述底部开口配合时，所述第一导电组件(82)与所述第二导电组件(84)接触；且
其中当所述第二底部盖(100)与所述第一底部盖(74)配合时，所述第二导电组件(84)与所述第三导电组件(86)接触。
7.根据权利要求6所述的水致动电池银行结构，其中所述电源输出模块(92)经由所述第一导电组件(82)、所述第二导电组件(84)及所述第三导电组件(86)而电连接至所述第二电极结构(80)。
8.根据权利要求7所述的水致动电池银行结构，其中所述第一导电组件(82)、所述第二导电组件(84)及所述第三导电组件(86)的每一者系一薄金属板。
9.根据权利要求7所述的水致动电池银行结构，其中所述第一导电组件(82)、所述第二导电组件(84)及所述第三导电组件(86)的每一者系使用一电镀程序配置的一导电涂层。
10.根据权利要求1所述的水致动电池银行结构，其进一步包含：
一安装板(62)，其具有一硅O环(621)、一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(AcrylonitrileButadiene Styrene ABS)橡胶(622)及一导电板(623)，其中所述安装板(62)经由一固定组件(70)固定至所述第一电极结构(60)。
11.根据权利要求10所述的水致动电池银行结构，
其中所述硅O环(621)经组态以避免液体从所述瓶体(40)的所述底部开口漏出；且
其中所述固定组件(70)系由导电材料制成且经防锈处理。
12.根据权利要求10所述的水致动电池银行结构，其中：
所述第一底部盖(74)包含形成于所述第一底部盖(74)中心的一开口(741)；且
所述第二底部盖(100)包含配置于所述第二底部盖(100)底部的一基座(90)及
形成于所述第二底部盖中心在所述基座(90)上方的一空腔(101)。
13.根据权利要求12所述的水致动电池银行结构，其进一步包含：
一伸缩组件(72)，其配置于所述空腔(101)中，其中
所述伸缩组件(72)由导电材料制成，且其中当所述第一底部盖(74)与所述瓶体(40)的所述底部开口配合且当所述第二底部盖(100)与所述第一底部盖(74)配合时，所述伸缩组件(72)与所述基座(90)、所述导电板(623)及/或所述固定组件(70)接触。
14.根据权利要求13所述的水致动电池银行结构，其进一步包含电连接于所述基座(90)及所述电源输出模块(92)的间的一连接组件(88)，其中所述电源输出模块(92)经由所述连接组件(88)、所述基座(90)、所述伸缩组件(72)、所述导电板(623)及/或所述固定组件(70)电连接至所述第一电极结构(60)。
15.根据权利要求1所述的水致动电池银行结构，其中：
所述第二电极结构(80)的形状具有可挠性；且
所述第二电极结构(80)在所述瓶体(40)的内部侧壁的至少一部分上延伸。
16.根据权利要求1所述的水致动电池银行结构，其中：
从所述瓶体(40)的所述顶部开口将水加入所述瓶体(40)。
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