淀粉基电池系统技术方案

本发明专利技术针对淀粉基电池系统。该淀粉基电池系统使用流变的和可更换的淀粉面筋电解质，其中该流变的和可更换的淀粉面筋电解质生成与电极接触的和/或被附着在电极上的胶体淀粉凝胶粘合剂，以生成用于给电子装置供电的电流。包含控制电路和标准帽模块的该淀粉基电池系统替代常规的干电池组或与电子装置整合，以给例如闪光灯、灯饰装饰品或磁驱动运动产品和玩具供电。在本发明专利技术的其它实施例中，该淀粉基电池系统被整合到用于吸引水生环境中的水生生物的装置中，其中该淀粉基电池给光源和/或声源供电，并且淀粉面筋电解质也充当用于吸引水生环境内的水生生物的饵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有可更换的淀粉基胶体电解质和可拆卸的电解质容器的电池系统。更特别地，本专利技术涉及一种淀粉基胶体电池系统，该淀粉基胶体电池系统能够生成一种淀粉粘合剂胶体(starch adhesive colloid)并且提供电化学能量。
技术介绍
自从Alessandro Volta大约于1800年专利技术第一个原电池,不同类型的一次电池和二次电池(诸如:湿电池和干电池)已经被开发了。典型的湿电池例如是铅酸电池。铅酸电池包含非环保材料，其中所述非环保材料包含有硫酸液体电解质和铅电极。不可再充电的干电池包含诸如锌碳、氯化锌、氧化汞和锌之类的材料；而可再充电的干电池包含诸如镍镉(NiCd)、镍金属氢化物(NiMH)和锂离子(Li离子)之类的材料。在具有不可更换的电解质的干电池的情况下，在电池的有效使用寿命已期满之后，该些干电池需要被处置。当一些湿电池可已被补充电解质时，该过程一般是危险的并且可导致腐蚀性物质的溢出。无论该电池是湿电池还是干电池，被用于制造这些电池的有毒物质的处置成为环境威胁。这特别是对经常终止于水系统中的重金属的处置来说是成立的，并且这影响陆上生物和水生生物。进一步地,这些物质在食物链中的生物富积导致对生态环境的长期负面影响。常规的电池是不防水的并且不能够被直接用在水中。针对水下应用，电池通常必须被装入防水外壳结构中或密封剂中，以防止水稀释电解质及腐蚀电极。
技术实现思路
_7] 淀粉基胶体复合物的特征: 淀粉是一种多糖，该多糖是由多个葡萄糖单元的聚合物所组成，这些葡萄糖单元链接在一起，以形成淀粉蛋白聚合物的长链。淀粉主要地由绿色植物产生。很多淀粉聚合物接合在一起并且形成单个淀粉颗粒。淀粉存在于诸如小麦、玉米(玉蜀黍)、马铃薯、稻和木薯之类的植物的谷粒、种子、叶或根部中。来自谷物的淀粉是人类、动物和鱼类的最丰富食物来源之一。纯淀粉是一种白色的、无味的和无臭的粉末。淀粉主要包括两类淀粉蛋白复杂分子(starch protein complex molecule),即直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉是线性螺旋结构，而支链淀粉是一种分支结构。不同类型的植物淀粉携带不同比率的直链淀粉和支链淀粉分子，例如:小麦淀粉含有近似26%的直链淀粉和近似74%的支链淀粉。直链淀粉是不溶于水的；而支链淀粉是容易地被溶于水中的，甚至当水是冷的时候。因为范德华力(van derwaals force )、在这些线性螺旋的直链淀粉和分支的支链淀粉的聚合物链之间存在的氢键和共价键，复杂淀粉蛋白分子被紧密地束缚在晶体形式的淀粉中。尽管线性螺旋的直链淀粉难以溶于水中，甚至在高温下也难以溶于水中，但是热水分子仍然扩散及渗透到颗粒的晶体结构中，以形成一种淀粉明胶。换句话说，淀粉的直链淀粉和支链淀粉分子能够被水合，以在一定的热温度(称为淀粉糊化温度)下形成粘性淀粉凝胶。举例来说，未改性的天然淀粉在约55摄氏度开始糊化，而其它类型的淀粉在约85摄氏度开始糊化。小麦淀粉在约50摄氏度开始糊化。在淀粉糊化过程中，热水被该淀粉颗粒的表面层吸收，并且淀粉颗粒内的淀粉聚合物之间的氢键强度被减少，这进一步允许水分子渗透到所述颗粒中。一些直链淀粉从该淀粉颗粒表面被释放，并且淀粉颗粒的晶体结构变成多孔的。淀粉颗粒接着接纳更多水并且继续膨胀。最后，该直链淀粉和支链淀粉从晶相扩散，以形成一种具有胶体特征的分散体(dispersion)。一种淀粉凝胶粘合剂常规地通过重复的水加热、水吸收和淀粉分子水合的过程而被形成。当已糊化的淀粉凝胶粘合剂被冷却到室温以下时，这些被分散的直链淀粉分子靠得更近，以重新形成氢键并且最后自己重新排列，以再结晶。例如在该环境温度下，淀粉胶体的晶体区域中的被糊化的直链淀粉分子的这些聚合链趋向把分散的水分子挤压及驱出该胶体之外。这些内部聚合物重新聚集，以使该凝胶网络收缩，并且该被糊化的淀粉凝胶粘合剂分离成两层:一层坚固的淀粉凝胶粘合剂(称为淀粉糊)和另一层水。以上所描述的形成淀粉糊的过程被称为淀粉凝胶粘合剂的凝沉。在淀粉糊中，在此的水分子和盐离子的移动性相当大地被减弱了。当直链淀粉分子有助于淀粉凝胶粘合剂的形成时，这些直链淀粉分子通常并不会显著地有助于黏度。但是，该些支链淀粉分子强烈地有助于淀粉凝胶粘合剂和淀粉糊的黏度。因此，(上面描述的这样)所形成的淀粉凝胶和糊的特征取决于直链淀粉/支链淀粉的比率。其它影响该凝胶和凝沉过程的因素包括(但不限于)温度、所使用的水的量、所使用的水的PH及现存的盐、糖、脂肪和/或蛋白质的浓度。_3] 淀粉蛋白质络合物的特征: 面粉是由诸如小麦、玉米(玉蜀黍)、马铃薯、稻和木薯之类的这些植物的谷粒、种子或根部所制成的粉末。面粉是含有高比例的直链淀粉和支链淀粉以及两种主要类型的植物蛋白质、即醇溶蛋白和麦谷蛋白的一种淀粉蛋白质络合物。该些蛋白质与这些淀粉分子“联合”，以形成一种淀粉蛋白质络合物。当该淀粉蛋白质络合物与足够的水组合时，该淀粉蛋白质络合物形成淀粉面筋胶体。小麦面粉在谷粒中含有最高水平的醇溶蛋白和麦谷蛋白。醇溶蛋白和麦谷蛋白有助于淀粉面筋的不同性质。醇溶蛋白给予淀粉面筋粘的和带粘性的性质，而麦谷蛋白给予淀粉面筋其强度和弹性。当足够量的水被添加到小麦面粉及该混合物被重复揉捏时，该醇溶蛋白和该麦谷蛋白从淀粉颗粒被释放出来并且被水合，以形成一种面筋聚合物。该面筋聚合物与水分子、这些淀粉分子(直链淀粉、支链淀粉)和微晶化的淀粉颗粒结合，以形成一种三维的交联的面筋网络(network)。重复地机械揉捏该混合物导致进一步使面筋束交联，以在淀粉蛋白络合物网络之内形成面筋矩阵(gluten matrix)。被形成的空气泡导致多孔的面筋网络，水、盐离子和气体能够通过该多孔的面筋网络迁移。多孔的面筋网络的物理性质是能够使该淀粉面筋胶体吸收近似两倍于自身重量的水，而展现出粘着的和有弹性的性质。因此，在一些情况下的淀粉面筋胶体提供合适的介质用于电解质的连续散布、扩散和迁移，所述电解质包括(但不限于)气体粒子、移动的盐离子和水分子。依据本专利技术的实施例，盐淀粉面筋胶体被用作电池系统的电解质。因为“咸的”物质能够吸引多个不同的鱼种、诸如:鲈鱼、鲤鱼、鲑鱼和虹鳟鱼，盐淀粉面筋胶体也用作钓鱼诱馆(fishing lure)中的馆。依据本专利技术，胶体的和多孔的淀粉基复合物由用户改变和/或被再装满，用于补充该电池系统。具有淀粉基电解质的电池系统被配置为例如为钓鱼诱饵或其它电子装置的光源或声源供电。在本专利技术的其它实施例中，具有淀粉基电解质的电池系统被用来供电给电动玩具、闪光灯、淀粉基模制玩具、电子灯饰装饰品(lighting ornament)和具有可更换的淀粉基电解质的电池装置。本专利技术的电池系统优选地包含具有盐水溶液作为电解质介质的多孔的面筋网络，其中该盐水溶液在此被称为盐淀粉面筋电解质。该盐淀粉面筋电解质能够依据预期应用流变地被模制成多个不同的形状。当该电池系统正在放电的时候，该电池系统的盐淀粉面筋电解质也能够生成半胶体的淀粉糊粘合剂。该通过“冷碱糊化”而生成的半胶体的淀粉糊粘合剂阻止凝沉，并且在该电池系统在水生环境中的操作期间，该半胶体淀粉糊粘合剂使盐淀粉面筋电解质的物理性质稳定。依据本专利技术的实施例，盐淀粉面筋电解质通过以下方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.27 US 61/396466;2011.02.25 US 12/9324811.一种淀粉基电池系统，其包括: a)阳极； b)阴极；以及 c)容器或笼，用于使淀粉基电解质保持与阳极和阴极接触，其中当淀粉基电解质以与所述阳极和所述阴极的部分接触的方式被放置的时候，在所述阳极和阴极之间生成电压电势。2.如权利要求1所述的装置，进一步包括控制电路，所述控制电路被电耦合到所述阳极和所述阴极，用于控制淀粉基电池的输出功率。3.如权利要求2所述的装置，进一步包括负载电路，所述负载电路被电耦合到所述控制电路，用于提供该输出功率。4.如权利要求3所述的装置，进一步包括电子装置，所述电子装置被电耦合到所述负载电路。5.如权利要求4所述的装置，其中，所述电子装置选自包括下列内容的组:光源、声源、磁驱动器、马达和发热元件。6.如权利要求4所述的装置，进一步包括防水外壳，用于给所述控制电路、所述负载电路、所述电子装置和所述阳极及阴极的部分装外罩。7.如权利要求6所述的装置，其中，所述用于保持淀粉基电解质的容器或笼可拆卸地耦合到所述防水外壳。8.如权利要求1所述的 装置，其中，所述阴极被可拆卸地耦合到所述容器或所述笼的表面。9.一种具有淀粉基电池的装置，所述装置包括: a)阳极； b)阴极； c)控制电路，所述控制电路被电耦合到所述阳极和所述阴极，用于控制输出功率； d)负载电路，所述负载电路被电耦合到所述控制电路，用于提供输出功率；以及 e)电子装置，所述电子装置被电耦合到所述负载电路，用于接收输出功率，其中当淀粉基电解质以与所述阳极和所述阴极接触的方式被放置时，所述电子装置被激励。10.如权利要求9所述的装置，其中，所述电子装置选自包括如下内容的组:光源、声源、磁驱动器、马达和发热...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁荣辉，郑宝芳，
申请(专利权)人：正意科技有限公司，
类型：
国别省市：