海水電池
海水電池(日文:かいすいでんち;英文:seawater cell)係一種儲備式電池[1],到需要時,屬於入水電池嘅一種,利用鹹水做電解液。原理上嚟講,佢嘅運作原理同最早期嘅化學電池相同,屬於一種基本嘅化學電池[2]。
由於呢種電池可以喺接近海水濃度嘅情況之下運作,而且設計上係用喺海上面(即係注入海水之後先開始運作),所以就用咗「海水」呢個名。
另外,用氯化銅嘅入水電池,會另外歸類做「水電池」,同海水電池有分別[3]。
運作原理
[編輯]呢種電池為咗穩定儲存,電槽入面唔會注入鹹水,喺乾嘅狀態下保存。要用時,注入鹹水就會產生起動電力。由呢個原理可知,海水電池係種一次電池,可以發電但唔可以充電。
作為電極,正極可以用又細又輕量嘅塩化銀,負極可以用 或 ,或者佢哋嘅合金。另外,正極亦可以用過硫酸鉀 、塩化銅 、塩化鉛 。呢啲電極會浸喺鹹水(電解液)入面。
鎂海水電池可以唔用有害物質都發電。而且,材料嘅鎂 喺地球上極之豐富,所以唔使擔心用完,喺標準狀態下都係穩定嘅物質,可以儲存[4]。
相比其他一次電池,呢種電池耐壓性好好多,可以長期保持穩定輸出。
| 種類 | 材料 | 電解液 | 開路電壓(V) | 運行電壓 (V) | 備註 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 正極 | 負極 | 溶質 | 溶劑 | 最大 | 最小 | |||
| 氯化銀海水電池 | 鹹水 | 1.6 | 1.5 | 1.1 | 用咗銀,成本較高 | |||
| 氯化鉛海水電池 | 1.2 | 1.05 | 0.9 | 放電效率高,經濟性佳 | ||||
| 過硫酸鉀海水電池 | 2.4 | 2 | 1.6 | 成本低,運作電壓高,但儲存時需要防潮 | ||||
| 剩餘氧氣海水電池 | [5] | 1.34 | 3 | 1 | 體積大,唔可以多個串連 | |||
構造
[編輯]例如,氯化銀海水電池係用平板狀正極同負極,中間夾住一塊隔膜(セパレーター),形成三文治結構,為咗提升輸出電壓,呢個單元結構會併連[6]。同時,放入電解槽嘅海水電池,槽上備有「注入口」用嚟加鹹水,同由化學反應產生嘅氣體排出口。
- 負極
- 正極
- 成個反應
由呢個方程睇到,海水電池上嘅排氣口係用嚟排出負極產生嘅氫氣 H2。
另外,產生嘅部分氫氣 H2 會喺電解液入面影響電流,釋放電子 H- 形成氫離子 H+。呢種電解分極會導致電壓下降[7]。
用途
[編輯]海水電池可以利用之前講嘅特性,用喺海上,長期提供低功率電力。實際用途包括:
同時,由於利用海水作為啟動原理,海水電池亦可作為船隻用嘅遇難信號發射裝置電源。呢啲裝置通常放喺船裏頭,平時唔接觸海水,唔會意外咁啟動發電。
但當船入水或沉船嘅時候,海水流入電池,就會開始發電,自動發信號。即使船員冇時間手動發緊急信號,只要安裝同檢查妥當,海水電池都會可靠運作。
用同樣結構同原理但用真水嘅注水電池,會用喺氣象觀測用嘅氣象觀測儀。之前,GS Yuasa 出品嘅夜釣用電動浮標「ギンピカ」就用海水電池(商品名:ユアサ銀電池SF-50/75)。1961年,Yuasa 亦推出模型用 V1A 型銀電池(氯化銀型,20% 食鹽水注水,1.3V/1Ah)[8]。同期,Yuasa 生產嘅海水電池亦用喺日本宇宙科學研究所嘅 Kappa 火箭電源。到2018年,呢啲用途改用鋰電池。
而2018年起,為防災用途,單三型或者帶 LED 燈嘅海水電池(注水電池)已經開始製造同出售。
攷
[編輯]- ↑ 一類電池,喺用前電極或電解液係唔接觸嘅,只會喺特定條件下先開始發電。
- ↑ 板子一隆、工藤嗣友 (2015-03-28)。《電池》。これだけ! (日文)。秀和システム。ISBN 978-4-798-04333-3。
- ↑ 3.0 3.1 福田京平 (2013-09-25)。《電池のすべてが一番わかる》。しくみ図解 (日文)。技術評論社。ISBN 978-4-7741-5981-2。
- ↑ 川畑俊彦。〈海水で自己発電し、充電も可能な新電池の開発 ~天然素材を活用したフレキシブルマグネシウム海水電池正極材の開発~〉 (PDF) (日文)。サンケイ科学振興財団。喺2013-12-31搵到。
- ↑ 正極材自体には、大きい表面積を得るために網状に加工されたステンレス鋼や銅 が用いられる。
- ↑ 電気化学会 電池技術委員会編 (2010-02-18)。《電池ハンドブック》 (日文)。オーム社。ISBN 978-4-274-20805-8。
{{cite book}}: CS1 maint: url-status (link) - ↑ 舟橋弥益男; 小林憲司、秀島武敏 (2004-04-01)。《化学のコンセプト 歴史的背景とともに学ぶ化学の基礎》 (日文)。化学同人。ISBN 978-4-759-80966-4。
- ↑ 日本教材新聞 昭和36年3月10日發行 9頁