一种生态蓄能地电池

本发明涉及一种生态蓄能地电池，可广泛的应用于三农能源领域中，农业电能自 补，农村光伏蓄能池光互补及附带生态肥料制备。

农村没有不可利用的废弃作物，如何将被弃置的″尾菜″与大量养殖废弃物及田间 地头的杂草变成有用之材，这个以前在农村只能纯粹的闷肥，所谓″尾菜″，就是在收采、加 工、运输、售卖时必须去掉的残老菜叶，包括养殖废弃物，集中大户可以沼池产生沼气，沼渣 沼液制肥，但一般散户不会这么做。自然环境与再生能源的统一是绿可持续发展的基础， 农村现代化少不了各种电器，光伏发电与农作物生长一样只需要有阳光就行，但其效率受 并网及蓄能配备的限制，固体氧化镁蓄热体、上下水库抽水蓄能等不方便用到一般散户中， 而铅酸蓄电池在满足容量时，会带来额外的成本且易对环境造成污染。

根据第三次全国农业普查结果，2016年规模化耕地耕种面积占全部实际耕地耕种 面积的比重为28.6％，其中规模农业经营户所占比重为17.0％，农业经营单位所占比重为 11.6％，这样散户超过70％。规模经营可采用现代化的机械手段，而最大限度的开发散户合 理利用自然资源，是绿可持续发展的一个重要环节，太阳能光伏发电不仅是清洁能源，而 且是农村地区获得电力较为实用廉价的一条途径，相比较而言光伏硅晶质量光效已经得到 了发展，但没有一种适合散户的廉价有效蓄能器件，普及起来难免受到一定影响，城市可以 并上电网，但受到空间条件制约，在农村地区则有受光场及需求较大的优势，所以利用废弃 农作物发展生态蓄能电池，既有广泛的原材料来源，又能制造高效有机生态肥，既产生电能 又能储存光伏电能，是一项一举多得值得推广的方法，以人工材料修建具有防渗作用的水 池，开敝式或封闭式，砖砌、混凝土等圆形或矩形池，小型水池以大个陶瓷缸或以回收塑料 制作的埋地缸，单个或多个组合，再在水池壁挂上多组带有绝缘碳正极的金属负极电极板， 利用植物发酵产生有机酸，构成原电池结构地电池，根据元素电负性铁1.83锌1.65，作负极 时铁比锌弱一点点而比铅2.33强很多，而正极氢离子的电负性为2.1比铅离子2.33弱一点 点，铁以有机酸为介质与铅以凝胶为介质大体相同，但铁是廉价材料，铁离子构成原肥对土 壤无害，大型铁碳电极能弥补电池产生的电流电压一些量的不足，一定体积的水池电容量 是非常大的，充电过程既可以是光伏发电，也可以源源不断的加入有机作物作为酸源，腐殖 产物则是很好的生态原肥，而大量分布地电池增加了农业整体蓄水量，生态原肥是农作物 普遍使用化肥时不可或缺需要的实肥。

如图1所示为应用本发明生态蓄能地电池结构图

如图2所示为应用本发明生态蓄能地电池效果图

如图1所示为应用本发明生态蓄能地电池结构图，图中1为土壤覆盖层，应按地质 条件推求容许地基承载力，考虑蓄水池自重及水压力，池壁外面回填上要求夯实。

2为采用标准设计的池壁，按五级建筑物根据有关规范进行设计，可采浆浆砌石、 素混凝土或钢筋混凝土砌制，采用砖砌的应以水泥砂浆抹面，小型体积的可采用陶瓷缸或 塑胶缸。

3为地电池金属板负极，生铁板铸造或熟铁板材，弯勾或孔或铆扣悬挂在水池壁 上，易于更换和保养，任何一个氧化还原反应，原则上都可以设计成原电池。利用原电池的 电动势可以判断氧化还原反应进行的方向，由氧化还原反应组成的原电池，在标准状态下， 如果电池的标准电动势＞0，则电池反应能自发进行，如果电池的标准电动势＜0，则电池反 应不能自发进行。

4为池底，采用浆砌石时，应座浆砌筑，水池砂浆标号不低于M10，厚度不小于25cm。 采用混凝土时，标号不宜低于C15，厚度不小于10cm，土基应进行翻夯处理，深度不小于 40cm。

5为溢出口，保证容水最高高度在电极板引线以下，且腾空安装引出线或接线柱 盒。

6为电极绝缘挂脚，塑料注塑件，孔套碳棒以螺丝连接在金属极板上，池液可加少 量酸泡菜做引子，引导腐殖物分解有机酸，在温度298K酸性水溶液中，2价锌Zn(II)-(0)Zn2+ +2e-＝Zn-0.7618，2价铁Fe(II)-(0)Fe2++2e-＝Fe-0.447，2价铅Pb(II)-(0)Pb2+SO1+2e-＝Pb +SO12--0.3588，1价氢H(O)-(I)H2(g)+2e-＝2H+-2.23，单个铁电极标准电动势为0.447+2.23 ＝2.677V，与锌水溶液电池0.7618+2.23＝2.9918相差不多，不计反向充电而优于铅电极， 且伴随4价转3价碳C(IV)-(III)2CO2+2H++2e＝H2C2O1-0.49及少量2价转3价氮离子3价转4价 碳离子半反应等，影响电极电势的因素是离子的浓度、溶液的酸碱性、铁离子沉淀剂和铁离 子络合剂，与碳棒至金属极板的距离无关，其结构主要为电极相面分相，便于安装结构及使 用中不影响腐殖物搅拌，而氧化还原反应的平衡常数与标准电池电动势有关，与反应物的 浓度无关，标准电动势EФ越大，平衡常数就越大，反应进行越完全，当EФ≥0.2---0.4V的 氧化还原反应，其平衡常数均大于106(K>：106)，反应进行的程度相当完全。

7为地电池石墨碳棒正极，碳棒一般有自己的参数，电阻率为6---15微欧·米，在 地电池中作正极具有良好的导电性，实际应用中选择石墨阳极产品，主要以石油焦为原料， 煤沥青作粘结剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化、机加工而制成阳极板或阳 极棒，图中为阳极棒以两个绝缘挂脚固定安装在阴极金属板上，阳极棒一端预埋接线螺帽 焙烧，台阶型棒体两端挂脚孔套至棒体止口处，棒体不参与氧化还原反应，在棒体上的氢离 子得到电子逸出氢气，比蓄电池逸气受限具有更宽松的条件。

如图2所示为应用本发明生态蓄能地电池效果图，图中8为金属极板负极，相隔满 挂在池沿上，池内空间全部用来装载有机酸及产生物介质，更方便人工操作。

9为石墨碳棒正极，多组选择串联或并联，房前屋后与光伏隔离连接控制，田间地 头铺塑膜层地电池接小水泵不间断的从低处向高处引水，各种地砌土电池为电力来源提供 了一种自然资源再利用的途径，为山区孤岛应急用电提供了一种简单易行的方法，希望通 过进一步的研究，在催化剂腐殖酶微量元素上不断得到提升。

优化资源配置、保护生态环境，地电池蓄能技术潜力很大，而实用的蓄能技术特别 适合于可再生能源的光伏发电系统，由于光伏发电的不稳定性，导致其不能连续运行，以生 态蓄能电池在光伏发电系统中能很好的池光互补，综合分析各种地电池的特性，让自然资 源更好的以化学能的形式转换为电能，由于地电池具有良好的性价比，而且容量也易达到 系统设计的要求，其工艺、结构、生产和性能在今后实际应用中，依据科学技术的发展能给 土法原电池带来蓬勃生机。