[发明专利]一种金属水电池

说明书

一种金属水电池，包括于一单电池壳体中相对设置的金属阳极、载有析氢催化剂阴极、及设置于所述金属阳极和载有析氢催化剂阴极之间的隔膜的单电池，所述单电池下部设置有一产物存储腔。所述金属水电池为开放式结构时，所述产物存储腔或为固定式腔体，或为伸缩式腔体，或为软囊结构；于所述固定式腔体或伸缩式腔体的内壁面上设置有一供产物排出的斜面；于所述软囊底部设置有一开合机构，所述开合机构可在产物的重力作用下自动打开排出产物，同时可在产物排出后自动闭合。与现有技术相比，本发明所述金属水电池具有电池结构简单、体积小、电池性能显著提高、适合于水下长时间使用等优点。

技术领域

本发明涉及一种金属水电池。具体地说是一种以镁、铝等金属或合金为阳极，担载有析氢催化剂的载体为阴极，水为阴极反应物的金属水单电池及其电池组。

背景技术

建设海洋强国是本世纪我国提出的对于海洋开发和利用的目标。在此背景下，面向深海、远海的探索与开发成为海洋领域的研究热点。为此，可满足上述环境使用的海洋装备变得尤为重要，迫切需要增加装备的工作水深并延长工作时间。电源是决定海洋装备能否正常工作的重要组成部分。深海条件下，常规的一次电池(碱锰电池、锂一次电池)和二次电池(如铅酸电池、银锌电池、锂离子电池等)难以满足新型水下设备对大容量、长寿命、安全可靠和良好海洋环境适应性电源的需求；而常用的镁溶解氧海水电池的性能则受海水中溶解氧浓度影响较大，当海水溶解氧浓度降低时，电池性能迅速下降，难以满足海洋装备正常的供电需求。而以金属镁或镁合金为阳极，担载析氢催化剂的多孔材料为阴极，以水为阴极燃料的镁水电池，则因解决了传统镁溶解氧海水电池对海水中氧浓度的依赖，以其高稳定性、结构紧凑、体积小等优势有广阔的应用前景，适用于全海深、长时间持续供电。以镁水电池为例，反应方程式如下：

阳极反应：Mg+2OH^-→Mg(OH)₂+2e^-

阴极反应：2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

电池反应：Mg+2H₂O→Mg(OH)₂+H₂

由方程式可知，反应产物为Mg(OH)₂和H₂，Mg(OH)₂在水中溶解度很小，形成悬浊液，同时由于多使用镁合金，反应后有很多固体杂质，长时间放电情况下，反应产物极易在单池内堆积，堵塞，影响电池性能。单体镁水电池的工作电压只有0.2-0.6V，在遇到有较高额定电压的需求的用电设备时，多需将多个镁水单电池串联起来使用，以获得较高的输出电压，为减小单电池间的短路电流，需设置单电池间的短路流道，这更是增加了产物排出的难度，严重影响电池的长时间稳定放电。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种金属水电池。

一种金属水电池，其为单电池，或为2节以上的单电池采用串联、并联、串并混联中的一种连接方式进行连接而成电堆；

所述单电池包括于一单电池壳体中左右相对设置的金属阳极、载有析氢催化剂阴极、及设置于所述金属阳极和载有析氢催化剂阴极之间的隔膜，其特征在于：所述单电池壳体的下部设置有一产物存储腔，金属阳极、载有析氢催化剂阴极、及隔膜位于产物存储腔上方。

所述金属水电池的阴极反应物为水。

所述金属水电池阳极为金属镁、或为金属镁与锡、铟、锌、汞中一种或两种以上组成的合金；所述隔膜为聚合物无纺多孔膜材料，隔膜孔径小于等于0.1um；所述隔膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯醇膜、Nafion膜、亲水PTFE膜中的一种；