阅读说明：本技术 水致动发电装置 (Water-actuated power generation device ) 是由 廖国明 高松年 于 2019-07-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种水致动发电装置,其包含：一硅片,其具有一切口；一第一水储存组件；及一固定环,其由该硅片及该第一水储存组件包夹且具有一内部空间。该水致动发电装置进一步包含一导电杆,该导电杆穿透该硅片、该固定环及该第一水储存组件。该水致动发电装置进一步包含：一电极结构,其具有一中空圆柱形状；及一隔离膜,其邻近于该电极结构之一内表面而安置。电解粉末安置于隔离层与该导电杆之间的一空间中；且一底部导电板安置于该电极结构之底部处且电连接至该电极结构之该内表面。(The invention provides a water-actuated power generation device, comprising: a silicon wafer having a notch; a first water storage assembly; and a fixing ring sandwiched by the silicon wafer and the first water storage assembly and having an inner space. The water-actuated power generation device further comprises a conductive rod, wherein the conductive rod penetrates through the silicon wafer, the fixing ring and the first water storage assembly. The water actuated power plant further comprises: an electrode structure having a hollow cylindrical shape; and an isolation film disposed adjacent to an inner surface of the electrode structure. Electrolytic powder is arranged in a space between the isolating layer and the conducting rod; and a bottom conductive plate is disposed at the bottom of the electrode structure and electrically connected to the inner surface of the electrode structure.)

水致动发电装置

技术领域

本发明大体上系关于一种发电装置。更具体而言，本发明系关于一种水致动发电装置。

背景技术

诸如纽扣电池或锌碳电池之市场上可购得的消费型电池通常被称作一次电池(primary cell)。此等电池经设计成使用一次并随后被丢弃。在使用一次电池时，电池中之化学反应会耗用化学物质，因此产生电力。当化学物质耗尽时，电池停止产生电。一次电池制造起来通常较便宜，且倾向于具有较低的零售价格。然而，一次电池中含有之重金属及电解质对环境有害，从而在丢弃该等重金属及电解质时导致环境污染。举例而言，若一次电池中含有之电解质漏出，则此可引起与水之化学反应，该反应接着产生有毒物质。

近年来，对传统一次电池之替代物的研究已取得显著进展。通常被称为水电池之水致动发电装置系替代物之实例。水电池系不含任何电解质之电池，因此直至其浸没于水中或充满水前不产生电压。因此，相较于传统的一次电池，水电池易于储存，此系因为若无水与水电池接触，则将不会发生化学反应。水电池可储存于仓库中或货架上数年，而不会消耗水电池中之任何化学物质。此外，用于制造水电池之材料系对环境友好的，此意谓当丢弃水电池时，可易于回收水电池之组件且不会产生有毒物质。

水电池可制成为各种形状且可具有不同大小及尺寸。然而，由于现代的携带型电子装置经设计以使用标准的一次电池，因此通常根据一次电池标准来制成水电池。举例而言，近年来，在市场上可购得根据藉由诸如国际电工委员会(IEC)及美国国家标准学会(ANSI)之标准组织公布的用于电池大小及类型之技术标准制成的水电池。

习知的水电池具有一些缺陷。如上文所提及，水电池开始产生电压/电流直至其浸没于水中或充满水。填充至水电池中之水有时会溢出且因此损坏含有水电池之电子装置。此外，在化学反应期间产生之空气/气体积聚在电池之主体内，且若水电池不具有用于气体排放之良好地起作用的通气孔/通道，则电池之主体内的压力将增加且因此最终损坏电池。水电池之寿命系另一问题。传统的水电池之寿命有时短于一次电池，且因此不利地影响水电池之市场潜力。

因此，需要开发出一种克服上文所提及之问题的水致动发电装置。

发明内容

本发明之装置各自具有若干态样，其中无单一者单独负责其合乎需要属性。在不限制本发明之范围的情况下，现将简要论述其较显著特征。在考虑了此论述之后且尤其在阅读了题为「实施方式」的章节之后，吾人将理解本发明之特征如何提供优于其他水电池之优点。

本发明之实施例提供一种水致动发电装置。该水致动发电装置包含：一导电盖；一顶板，其具有一通气孔；一硅片，其具有一切口；一第一水储存组件；及一固定环，其由该硅片及该第一水储存组件包夹且具有一内部空间。该水致动发电装置进一步包含一导电杆，该导电杆穿透该顶板、该硅片、该固定环及该第一水储存组件且电连接至该导电盖。该水致动发电装置进一步包含：一电极结构，其具有一中空圆柱形状；及一隔离膜，其邻近于该电极结构之一内表面而安置。电解粉末安置于隔离层与该导电杆之间的一空间中；且一底部导电板安置于该电极结构之底部处且电连接至该电极结构之该内表面。

在一些实施例中，该电极结构之该内表面包含微图案。

在一些实施例中，该固定环包含一凹口。该凹口在平行于该电极结构之该内表面的一方向上与硅片之该切口及该顶板之该通气孔对准。

附图说明

图1系根据本发明之实施例的水致动发电装置之示意图。

图2系根据本发明之实施例的水致动发电装置之分解图。

图3系根据本发明之实施例的水致动发电装置之示意图。

图3A系根据本发明之实施例的水致动发电装置之一部分的放大图。

具体实施方式

以下实施方式系有关本发明之特定实施例。然而，本发明可以许多不同方式实施。在本说明书中，参看图式，其中对应部分以编号指明。

图1系根据本发明之实施例的水致动发电装置之示意图。请注意，图1中所展示之组件未按比例绘制，且仅用于说明之目的。参看图1，水致动发电装置1包括导电盖110、顶板120、隔离膜210、电极结构220及包装件230。顶板120包括形成于顶板120中之通气孔121。如图1中所展示，水致动发电装置1可系例如圆柱形的。在一些实施例中，水致动发电装置1可包括另一形状。在一些实施例中，水致动发电装置1包括矩形形状。

图2系根据本发明之实施例的水致动发电装置之分解图。参看图2，水致动发电装置1进一步包括硅片130、固定环140、第一水储存组件150、导电杆160、电解粉末240、第二水储存组件170、第二固定环180及底部导电板190。

硅片130包括供空气/气体穿过之切口131。硅片130系可挠的并具有一定厚度，且因此切口131通常被封闭并可防止液体或水穿过。固定环140包括内部空间140s及凹口141。内部空间140s可保持在水致动发电装置1之化学反应期间产生的空气/气体。当内部空间140s内之压力增加时，积聚在内部空间140s中之空气/气体将经由切口131及通气孔121缓慢地漏出。因此，内部空间140s充当压力控制器且可防止由于过压而损坏水致动发电装置1。

凹口141与通气孔121及切口131对准。凹口141在平行于电极结构220之内表面2201的方向上与硅片之切口131及顶板之通气孔121对准。水可经由通气孔121、切口131及凹口141而置入水致动发电装置1中，且接着水致动发电装置1将开始产生电力。

第一水储存组件150及第二水储存组件170由吸水材料制成。第一水储存组件150及第二水储存组件170经设计以保持水致动发电装置1产生电力所需的水。在一些实施例中，第一水储存组件150及第二水储存组件170包括木浆棉。在一些实施例中，第一水储存组件150及第二水储存组件170包括吸水纸。在一些实施例中，第一水储存组件150及第二水储存组件170包括***、竹子、微纤维及塑料纤维中之至少一者。

参看图2，导电杆160穿透顶板120、硅片130、固定环140及第一水储存组件150。导电杆160电连接至导电盖110。导电杆160由诸如金属、合金或任何其他合适材料之导电材料制成。在一些实施例中，导电杆160包括石油焦炭、煤、石墨或碳黑中之至少一者。导电杆160将不会在水致动发电装置1之化学反应期间被消耗。导电杆160用于传导电流及/或电子/离子。

电解粉末240安置于第一水储存组件150与第二水储存组件170之间及导电杆160与隔离膜210之间。隔离膜210可避免电解粉末240与电极结构220之间的直接接触。隔离膜210系多孔的。亦即，隔离膜210包括液体、空气或电子/离子可穿过之空间或孔。隔离膜210可由任何合适材料制成。在一些实施例中，隔离膜210包括聚乙烯(PE)。在一些实施例中，隔离膜210包括聚丙烯(PP)。

在一些实施例中，电解粉末240包含碳(C)及镍(Ni)粒子。在一些实施例中，电解粉末240包含聚四氟乙烯(PTFE)、超导电碳黑及石墨中之至少一者。在一些实施例中，电解粉末240之粒子的直径在20至50奈米(nm)之范围内。电解粉末240之粒子的小直径使电解粉末240具有用于化学反应之较大表面积。因此，可增加水致动发电装置1之容量且亦可增加水致动发电装置1之电流量值。

第二固定环180包括与固定环140大体上相同之形状。然而，在一些实施例中，可自第二固定环180消除凹口181。第二固定环180之内部空间180s能够保留在水致动发电装置1之化学反应期间产生的空气/气体。内部空间180s充当压力控制器且可防止由于过压而损坏水致动发电装置1。

参看图2，电极结构220包括中空圆柱形形状。在一些实施例中，电极结构220包括中空矩形形状。电极结构220包括镁(Mg)及铝(Al)。在一些实施例中，电极结构220系包含镁(Mg)及铝(Al)之合金。在一些实施例中，电极结构220由镁合金制成。在一些实施例中，电极结构220包含在2％至6％之范围内的铝(Al)。在一些实施例中，电极结构220包含按重量计在2％至6％之范围内的铝(Al)。在一些实施例中，电极结构220包含按体积计在2％至6％之范围内的铝(Al)。

参看图2，电极结构220之内表面2201不平坦。在一些实施例中，电极结构220之内表面2201包括微图案。在一些实施例中，电极结构220之内表面2201包括藉由微蚀刻形成之图案。电极结构220之内表面2201上的微图案增大电极结构220之反应表面。因此，可增加水致动发电装置1之容量且亦可增加水致动发电装置1之电流量值。

在传统的水电池中，镁(Mg)通常用作电极组件中之一者。由于Mg之高度反应性，传统水电池中之Mg电极倾向于在化学反应期间膨胀/鼓起。传统水电池中之Mg电极的变形将导致短路问题，其破坏传统水电池之功能且缩短其寿命。电极结构220之内表面2201上的微图案及电解粉末240之粒子的小直径将具有使化学反应温和之优点。因此，可良好地控制电极结构220之膨胀。在一些实施例中，相较于用于传统水电池中之Mg电极，电极结构220之膨胀减少多达60％。

底部导电板190由诸如金属、合金或任何其他合适材料之导电材料制成。底部导电板安置于电极结构220之底部处且电连接至电极结构220。可经由导电盖110及底部导电板190将由水致动发电装置1产生之电流提供至外部电子装置。

图3系根据本发明之实施例的水致动发电装置之示意图。参看图3，包装件230安置于电极结构220之外表面上且覆盖顶板120之一部分及底部导电板190之一部分。参看图3，通气孔121及切口131形成用于在水致动发电装置1之化学反应期间产生的空气/气体之通道。在化学反应期间产生之空气/气体将首先积聚在空间140s内，且接着经由切口131及通气孔121逐渐漏出。

参看图3，电解粉末240由第一水储存组件150及第二水储存组件170包夹。可经由通气孔121、切口131及凹口141将水注入至水致动发电装置1中。所注入之水将保持在第一水储存组件150及第二水储存组件170内。所注入之水亦将保持在电解粉末240之粒子之间的空间内。在电解粉末240与电极结构220之间的化学反应期间，含于第一水储存组件150与第二水储存组件170之间的水充当用于电子/离子输送之介质。

图3A系水致动发电装置1之展示于图3之圆圈A中的一部分之放大图。参看图3A，隔离膜210邻近于电极结构220之内表面2201而安置。

尽管本文中已揭示本发明之特定实施例，但本发明不欲限于所揭示之实施例。熟习此项技术者将认识到，可在不脱离本发明之精神的情况下对此等实施例进行修改及变化。本发明意欲涵盖在所附申请专利范围之范围内的所有此等修改及变化。