技术领域
[0001] 本
发明涉及金属发电技术领域，尤其涉及一种镁电气石离子发电池。
背景技术
[0002]
电能，是指使用电以各种形式做功(即产生
能量)的能
力。电能既是一种经济、实用、清洁且容易控制和转换的
能源形态，又是电力部
门向电力用户提供由发、供、用三方共同保证
质量的一种特殊产品(它同样具有产品的若干特征，如可被测量、预估、保证或改善。
[0003] 电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力。电能在我们的生活中起到重大的作用。
[0004] 日常生活中使用的电能，主要来自其他形式能量的转换，包括
水能(水力发电)、
热能(火力发电)、
原子能(核电)、
风能(
风力发电)、
化学能(电池)及光能(光电池、
太阳能电池等)等。但这些能量转换方式多是大型设备，需要耗费大量人力物力进行
基础建设，集中供电还需要
电网建设，许多恶劣的地方，受资源、环境、资金的限制，不能通电，阻碍了当地的发展。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是现有的发电方式多是大型设备，需要耗费大量人力物力进行基础建设，集中供电还需要电网建设，许多恶劣的地方，受资源、环境、资金的限制，不能通电，阻碍了当地的发展。
[0006] 为解决上述问题，我们提出了一种镁电气石离子发电池，利用释放和吸收离子的负极(即镁板)和存在于空气中的
氧气作为活性材料的正极(
石墨)，负极处发生
氧化还原反应，将这个氧化还原反应产生的化学能转化为电能并输出，克服了现有
可再生能源风能、水能、太阳能的问题，具有环保、高性能发电效率、非爆炸
稳定性和经济性的优势，是新一代未来能源。
[0007] 地球上存在的物质中有三种具自己有能量的材料。第一个是发生放射线的“
铀矿石”，第二个是“磁
铁矿”，第三个是电气石(Tourmaline)。“铀矿石”释放出非常强的放射线,无法继续使用原石，但“
磁铁矿”所具有的磁石性质即磁力，可以合理利用，例如永久拥有电能，而本发明使用的是第三个电气石，其自身具有微弱的能量，是倾向吸收性的
宝石。电气石的化学通式为：XY3Z6[Si6O18](BO3)3(OH)4；其中X的
位置主要被Na、Ca、K占据；Y的位置主要被Mg、Fe、A1、Li占据；Z的位置主要被A1占据；由于X、Y、Z位置的置换以及形成环境的不同，形成了众多的电气石种类。当Y以Mg为主时，称为镁电气石，以Fe为主时，称为铁电气石或黑电气石，若Mn进入此位置，则称为钠锰电气石。电气石以Li+Al为主时，称为锂电气石。在锂电气石中，部分OH常被F取代。
[0008] 为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种镁电气石离子发电池，其原理是金属负极与矿物质水晶膜层发生氧化反应，生成
电子，在空气
阳极中从外部供应氧气，产生还原反应，从而产生电能。包括
碳素层、矿物质层、镁层，以高分子
聚合物电池(即各层依次重叠组合)的形式一体化连接，便于组合发电和进行错漏更替。其中，镁层作为负极，用于提供反应的金属材料；矿物质层用于缓慢的提供氧气，实现较低速率的氧化还原反应，保证长效发电；碳素层作为正极，可以减小
电极板的尺寸，提高发电效率。
[0009] 其中，几种金属在与氧气在同等条件下反应时产生的
电压如下(以平均产生0.04A
电流计)：
[0010] Li≥3.04V，Mg＝2.37V，Al≥1.66V，Zn≥0.76V，Fe≥0.44V，H≥0V，Hg≥-0.24V，Cu≥0.34V，Ag≥1.69V。
[0011] 从上述数据中可以看出，从产生的电压大小、成本方面考虑，Mg或者Al
合金是理想的金属
燃料。而具体的电压和电流值可通过调节电极板金属的大小、数量、
接触面的面积等进行调整。
[0012] 进一步的，所述镁电气石离子发电池中每个电极板的尺寸为宽5厘米×长10厘米，厚度为镁层0.3厘米、矿物质层0.5厘米，碳素层水层0.3厘米。
[0013] 进一步的，所述镁层由镁或镁合金制成。
[0014] 进一步的，所述镁层由镁合金制成，各成分的比例为Mg:Cr:Ni为100～61:10～0:7。
[0015] 进一步的，所述碳素层由石墨板或
石墨烯制成。
[0016] 进一步的，所述矿物质层主要构成为电气石、
硼砂((Na2B4O7·10H2O)和明矾(KAL(SO4)2·12H2O)；其中电气石为XY9B3Si6O27(O,OH,F)4，X为Ca、Na、K、Mn，Y为Mg、Fe、Al、Cr、Mn、Ti、Li。
[0017] 进一步的，矿物质层制造方法：将上述材料混合，在30℃～2300℃条件下加热，夹入碳素层和镁层之间。
[0018] 进一步的，所述镁电气石离子发电池的电极板之间通过
串联层串联，所述串联层由不锈
钢或
铜制成，将电压和电流合在一起。
[0019] 进一步的，所述镁电气石离子发电池通过充电系统储存和变压使用。
[0020] 进一步的，利用镁电气石离子发电池的发电装置通过
人工智能预测控制系统进行控制，当充电的电被消耗后，通过自动预测再充电，以实现可持续用电。
[0021] 本发明的有益效果在于：
[0022] (1)利用氧化还原反应产氢的电位差
离子化的过程中产生的电能，因此无需补充输入电源，在没有电能的地区中也可以使用，适用范围广，可以用于手机充电器(发电包)、
笔记本电脑电池、
自然灾害等应急情况、偏远地区探险遇险等状况(水与电同时供给)、小型发
电机、船用发电机/潜水装备、电动
汽车/摩托车用发电机、家用发电机、工业用发电机等。
[0023] (2)反应的金属损耗慢，可超过2年～30年连续使用，成本低、效率高。
[0024] (3)使用时，无需启动，接通即可使用，更加方便、便捷。
附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本发明
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1是本发明的电极板结构示意图；
[0027] 图2是本发明的电极板串联结构示意图；
[0028] 图中，碳素层1、矿物质层2、镁层3、串联层4。
具体实施方式
[0029] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例1：
[0031] 一种镁电气石离子发电池，其原理是金属负极与矿物质水晶膜层发生氧化反应，生成电子，在空气阳极中从外部供应氧气，产生还原反应，从而产生电能。包括碳素层1、矿物质层2、镁层3，以高分子聚合物电池(即各层依次重叠组合)的形式一体化连接，便于组合发电和进行错漏更替。其中，镁层作为负极，用于提供反应的金属材料；矿物质层用于缓慢的提供氧气，实现较低速率的氧化还原反应，保证长效发电；碳素层作为正极，可以减小电极板的尺寸，提高发电效率。
[0032] 所述镁电气石离子发电池中每个电极板的尺寸为宽5厘米×长10厘米，厚度为镁层0.3厘米、矿物质层0.5厘米，碳素层水层0.3厘米。
[0033] 所述镁层由镁制成。
[0034] 所述碳素层由石墨板制成。
[0035] 所述矿物质层主要构成为电气石、硼砂((Na2B4O7·10H2O)和明矾(KAL(SO4)2·12H2O)；其中电气石为XY9B3Si6O27(O,OH,F)4，X为Ca、Na、K、Mn，Y为Mg、Fe、Al、Cr、Mn、Ti、Li。
[0036] 矿物质层制造方法：将上述材料混合，在30℃～2300℃条件下加热，夹入碳素层和镁层之间。
[0037] 实施例2：
[0038] 所述镁层由镁合金制成，各成分的比例为Mg:Cr:Ni为100～61:10～0:7。
[0039] 其余均与实施例1相同。
[0040] 实施例3：
[0041] 所述碳素层由石墨烯制成，能够减小电池体积、重量，扩大适用范围(例如可以做成芯片的形式，更加便捷)。
[0042] 其余均与实施例1相同。
[0043] 实施例4：
[0044] 所述镁电气石离子发电池的电极板之间通过串联层4串联，所述串联层由
不锈钢或铜制成，将电压和电流合在一起。
[0045] 其余均与实施例1相同。
[0046] 其中，一组电极板可以发电1.8V、0.02A，串联130组234V、2.6A，共约600W，依次类推串联2000组则可以实现约72KW的发电量。
[0047] 实施例5：
[0048] 所述镁电气石离子发电池通过充电系统储存和变压使用。
[0049] 其余均与实施例1相同。
[0050] 实施例6：
[0051] 利用镁电气石离子发电池的发电装置通过人工智能预测控制系统进行控制，当充电的电被消耗后，通过自动预测再充电，以实现可持续用电。
[0052] 其余均与实施例1相同。
