技術背景
金屬空氣燃料電池是世界前沿技術研發的熱點之一,該技術的研發雖然在全球範圍內被各國技術攻關了一百多年,只是隨著近年來開發新型綠色清潔能源的需求不斷增長和包括天宇弘林在內的幾家國際頂級研發單位的不懈努力,克服了包括核心部件和系統結構的一系列技術瓶頸,才將金屬空氣燃料電池技術實現商品化和批量生產逐步變成可能。金屬空氣燃料電池按照金屬陰極的不同,又主要分為鋅金屬燃料、鎂金屬燃料和鋁金屬燃料。中科院以鎂金屬燃料電池為研究方向,中航技和清華大學863項目組是主攻鋅燃料電池。天宇弘林套用鋁、鎂金屬燃料電池技術在電動汽車、UPS、軍用電源、海洋漁業等領域進行科技研發的同時,還創新性地在全球推出具有自主智慧財產權的5w和10w小功率鎂金屬空氣燃料電池系列產品(鎂空鹽水電池)。該產品作為小型可移動備用電源,廣泛套用於戶外運動、救災、救難和其它各種應急狀況及電力匱乏環境。
鎂空鹽水電池
產品特點
綠色環保、無需充電、超大容量、安全可靠、攜帶便捷綠色環保:工作時無二氧化碳等廢氣產生,無噪音,金屬氧化物屬於輕金屬,不會對環境造成污染
無需充電:非二次電源,通過金屬和電解液發生的電化學反應直接發電,非一次性電源,通過更換鎂合金板和電解液可長時間、持續發電
超大容量:相同體積和重量情況下,擁有數倍於鋰電池、太陽能發電板、乾電池的發電容量
安全可靠:無高溫、碰撞爆炸的風險,乘坐飛機可託運或隨身攜帶
攜帶方便:外形尺寸小,產品重量輕
套用領域
應急電源:配有一到兩個輸出5V的USB接口,可以給手機、數位相機、報話機等電子產品充電,可以直接給匹配USB接口的電燈、風扇、音響等電器供電。原電池的套用:可以開發出包括頭燈、帳篷燈、釣魚燈、海洋漁業馬燈、遠射燈、腳踏車燈、救急信號燈等在內的戶外照明的電池;做GPS或北斗導航系統電池;給18650鋰電池充電的充電器;其它。
國際、國內救災、應急部門
戶外運動:作為小型移動備用電源,廣泛套用於長線穿越、登山營地、溶洞探險、森林生存體驗、釣魚等戶外運動、探險和戶外應急救援
電力匱乏地區的剛性需求:國內如西藏、新疆和內蒙古等地區廣大牧區人民日常生活的必須品。
教學用具:大、中學校的化學、電子學科的教學輔助用具。
應急包
技術參數
a. 5w型號CELLiON-5容量:60Wh
輸出電壓:5V
重量:290g
金屬陰極鎂板:2X25g
外形尺寸:107*64*102(mm)
USB接口:1個
LED模式:2組(白光照明、紅光閃爍)
工作溫度:-30℃至+80℃
b.10w型號:CELLliON-10
容量:150Wh
輸出電壓:5V
重量:480g
金屬陰極鎂板:2X50g
外形尺寸:138*64*122(mm)
USB接口:2個
LED模式:3組(白光照明、紅光照明、紅光閃爍)
工作溫度:-30℃至+80℃
工作原理
鎂空鹽水電池的工作原理是將鎂合金板和電解液(鹽液濃度10%±10)發生反應的化學能轉化為電能的一類化學反應裝置。系統主要由空氣陽極、中性鹽電解液和金屬鎂板陰極組成。空氣陽極吸入空氣中的氧氣發生還原反應,同時鎂合金板和電解液發生氧化反應來發電。鎂合金板作為燃料消耗完後,更換新板,可以持續發電。陰極(−):Mg+2OH-Mg(OH)2+2e
陽極(+):O2+2H2O+4e4OH-
整體反應:2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2
兩極間的電勢差:E=2.23V
使用方法
首次使用時a.首先準備適量的水或海水來配製電解液,鹽液濃度10%±10。
b.左手向下按住上蓋靠近鎖扣15厘米處,右手打開產品上部蓋子的鎖扣,分離下部的殼體。
c.向下殼體注入準備好的鹽溶液,不要超過殼體內的標註線刻度。
d.將上端蓋子和下殼體緊密連線並用鎖扣鎖緊。
e.啟動電源,確認是否正確組裝。
再次使用時
a.切斷電源後,分離上下殼體聯接部分。
b.置於平坦處。
c.將用過的、殘留的鎂合金板和聯接部位分離。
d.將用過的、殘留的鎂合金板左右搖動並從聯接部位拔出。
e.使用後,下部殼體內液體會產生絮狀鎂金屬氧化物,經常更換電解液,可延長使用壽命和保障功率輸出。
*(特比重要)5w產品在用USB接口給手機等電子產品充電時,每兩個小時更換一次電解液;照明時,根據LED燈的功率大小,每6-12小時更換一次電解液。
f.鎂合金板是耗材,使用完後,需按上述操作再次更換。
注意事項及維護保養
a.由於電化學反應,會產生絮狀金屬氧化物垃圾,長時間、大量的堆積,會造成內阻增大、機體迅速升溫,所以5w產品在用USB接口給手機等電子產品充電時,建議每兩個小時更換一次電解液;照明時,根據LED燈的功率大小,每6-12小時更換一次電解液。b.鎂合金板的新舊狀況會影響輸出的電流和功率。鎂合金板在工作一段時間或放置一段時間後,在其表面會生成厚薄不一的金屬氧化膜層,因此在開始使用時,會有時間長短不一的延遲。新板的延遲時間非常短,會馬上開始發電。
c.上殼體內裝有電路控制系統,使用及清理時,要密閉USB的封蓋,切勿進水;聯接上下殼體和鎂合金板的聯接金屬鍍鎳端子,切勿沾水和其它污物,保持乾燥和清潔。
d.產品使用完後或更換電解液時,需儘快用清水清洗下殼體,用軟刷(牙刷即可)輕輕清理空氣陽極的內表面產生的白色氧化物。清潔的空氣陽極內表面是產品使用壽命和發電效率的最重要保障。
e.使用本產品時,要保證在有空氣的環境條件,不要封閉下殼體空氣陽極。
f.鹽水的濃度會影響輸出的電流和功率大小,電解液鹽濃度過低,會造成電池不能達到額定輸出功率。
g.鎂空鹽水電池在工作時,由於進行電化學反應,發電到一定時間後(通常在開始工作後1個小時以後),機殼會發熱(+50℃以下)屬於正常情況。但如果溫度繼續上升,需要更換電解液或新的鎂合金板,或減小負載,清理金屬端子。
h.機體底面有一個通氣孔,電化學反應產生的氫氣會經其排出,氫氣遇到空氣中的氧氣,會形成水滴。因此,產品在長時間使用後,在機體下部會產生少量水分,是正常情況。
i.上下殼體通過鎖扣要牢固鎖定,以免漏液。
j.長期不使用本產品時,最好將用過的鎂合金板取出,請置於乾燥處保管。
k.鎂合金板在不斷地使用過程中,會逐漸變薄,到最後階段,從下向上開始銷蝕,造成輸出功率逐漸下降併到零。
l.蘋果6以上的手機充電條件不同於其它型號手機,需要同時達到充電電壓4.5V以上和充電電流300毫安以上,否則彈屏。由於鎂空鹽水電池的發電特性,因此在使用本產品給蘋果6手機充電時,根據鎂合金板及電解液的新舊情況,會有時間長短不一的充電延遲。