Brevet FR2874747A1 — publié le 20060303

PILE A FAIBLE COURANT, RESPECTANT L'ENVIRONNEMENT La présente invention porte sur une pile respectant l'environnement, à courant faible, et, en particulier, sur une pile qui a deux conducteurs de potentiels différents fonctionnant comme substrat d'électrode positive et substrat d'électrode négative pour générer une différence de potentiel et fournir de l'électricité. Les piles pour fournir un courant faible pour des produits électroniques sont connues dans la technique. Par exemple, la publication du brevet taiwanais No. TW568363, intitulé « Pile pour fournir un courant faible pour produits électroniques » et la publication du brevet américain No. 20040125527, intitulée « Pile pour un appareil électrique qui consomme une pile de faible tension » sont de tels exemples. Elles ont deux électrodes en contact avec du charbon actif pour générer des réactions chimiques avec l'eau afin de fournir de l'électricité. Cependant, aucune membrane d'isolation ne se trouve entre les deux électrodes et leur structure est complexe et difficile à miniaturiser. Un court-circuit a tendance à se produire entre les deux électrodes, et le conteneur d'eau rétréci ne peut pas contenir une quantité d'eau désirée. Par conséquent, l'objectif principal de la présente invention est de proposer une pile respectant l'environnement, à faible coût, qui peut fournir un courant faible et peut être réapprovisionnée en eau pour la régénération. Lorsque deux conducteurs métalliques ayant un > > nombre différent d'électrons libres par unité de volume sont en contact l'un avec l'autre, une petite différence de potentiel d'environ 1 à 10 pV apparaît. Cependant, lorsqu'un film humecté est pris en sandwich entre les deux conducteurs métalliques, plus de dix mille fois la différence de potentiel peut être générée par rapport au cas où les deux conducteurs métalliques sont en contact. La présente invention vise à espacer deux conducteurs métalliques grâce à un film à une distance minimale pour générer une différence de potentiel maximale, et utilise des ions de l'eau pour la transmission électrique dans la pile. Une boucle de courant est formée due aux électrons extérieurs se déplaçant à travers la pile. Si le conducteur métallique qui sert de substrat d'électrode positive peut activer ou ioniser de l'eau, ou un additif qui peut activer ou ioniser de l'eau est ajouté, le courant peut augmenter. L'additif est une matière nanocéramique à infrarouge ou une matière à nano anions. La matière nano a un effet quantique, une activité de surface élevée et des caractéristiques chimiques modifiables qui sont différentes de la matière classique. Dans une pile généralement employée, le substrat d'électrode négative et l'électrolyte sont en contact pour générer des réactions chimiques et forment progressivement un composé d'isolation sur la surface du substrat d'électrode négative. Il en résulte que le substrat d'électrode négative perd progressivement sa conductivité. La présente invention a un revêtement de membrane échangeuse de protons sur le conducteur métallique qui sert de substrat d'électrode négative pour empêcher une oxydation du substrat d'électrode négative. La présente invention intègre le concept de théorie quantique, des caractéristiques de nano matières, des technologies des cellules électrochimiques et des techniques électrochimiques, et utilise de l'eau comme électrolyte afin de former une pile. La présente invention a donc pour objet une pile, caractérisée par le fait qu'elle comprend : un substrat d'électrode positive capable d'activer ou d'ioniser de l'eau dans un électrolyte, qui est un conducteur d'un faible potentiel ; un substrat d'électrode négative qui est un conducteur d'un potentiel élevé ; un film qui est poreux et situé entre le substrat d'électrode positive et le substrat d'électrode négative pour espacer le substrat d'électrode positive et le substrat d'électrode négative d'une distance minimale ; et une enveloppe d'isolation qui enferme le substrat d'électrode positive et le substrat d'électrode négative et a au moins une entrée d'eau pour ajouter l'électrolyte au film, et maintient le substrat d'électrode positive et le substrat d'électrode négative en contact l'un avec l'autre étroitement ensemble ; dans laquelle les ions générés par l'eau ron see transmettent de l'électricité dans la pile, le substrat d'électrode positive et le substrat d'électrode négative qui étant espacés l'un de l'autre à la distance minimale génèrent un potentiel maximal pour fournir l'électricité de la pile. le substrat d'électrode étroitement au ron see le substrat Le substrat d'électrode positive peut être un conducteur capable d'émettre une onde électromagnétique. Le substrat d'électrode positive peut être fait d'une matière choisie dans le groupe constitué par les nanocéramiques à infrarouge, les matières à nano anions, le nano carbone, le charbon actif et les composés de mélange de ceux-ci, ces matières pouvant se présenter sous la forme de particules ou fibres conductrices et pouvant être mélangées dans un rapport désiré. Le substrat d'électrode positive peut être fait de charbon actif qui peut émettre une lumière infrarouge, le substrat d'électrode négative pouvant être choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le zinc, les alliages comprenant au moins l'aluminium ou le zinc, le lithium, le magnésium, le lithium-magnésium et leurs alliages. Le substrat d'électrode positive peut être un conducteur absorbant l'eau capable d'activer ou d'ioniser de l'eau, et être introduit en remplissage dans le substrat d'électrode négative, ledit substrat d'électrode négative étant recouvert par le film. Le substrat d'électrode positive peut être un conducteur absorbant l'eau qui peut activer ou ioniser de l'eau, et le substrat d'électrode négative peut être recouvert par le film et introduit en remplissage dans le substrat d'électrode positive. Le film peut être un revêtement de membrane osmotique sur le substrat d'électrode négative. La membrane osmotique peut être apte à transmettre seulement des ions hydrogène et empêcher le substrat d'électrode négative de s'oxyder. Le film peut être un revêtement poreux formé sur le substrat d'électrode négative par un procédé de revêtement de conversion. La pile selon la présente invention peut comprendre en outre un additif pour activer ou ioniser l'eau dans l'électrolyte. L'additif peut être choisi dans le groupe constitué par les nanocéramiques à infrarouge, la matière à nano anions, le nano carbone, le charbon actif, les radicaux acide et les composés de mélange de ceux-ci. Plusieurs ensembles du substrat d'électrode positive, du film, du substrat d'électrode négative et de l'entrée d'eau peuvent être formés et couplés en série, un substrat d'électrode positive et un substrat d'électrode négative voisins étant connectés par un conducteur qui est résistant à l'oxydation, une tension accumulée étant présentée sur le substrat d'électrode positive et le substrat d'électrode négative qui sont situés sur les deux côtés les plus extérieurs. La pile selon la présente invention peut comprendre en outre une substance absorbant l'eau située entre le substrat d'électrode positive et le film pour stocker l'eau pour l'humectation. Les objectifs, caractéristiques précédents de la présente invention, ainsi apparaîtront plus facilement à la lecture de détaillée suivante, qui est faite avec dessins annexés. et avantages que d'autres, la description référence aux Sur ces dessins la FIGURE 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de la présente invention formée suivant un profil cubique ; la FIGURE 2 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation de la présente invention formée suivant un profil cubique ; la FIGURE 3 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation de la présente invention formée suivant un cylindre ; la FIGURE 4 est une vue en coupe de la présente invention formée suivant un profil cubique et ayant un intérieur à couplage en série. Si l'on se réfère à la FIGURE 1, on peut voir que la pile selon l'invention comprend un substrat d'électrode positive 1, un substrat d'électrode négative 2, un film 3 et une enveloppe d'isolation 4. Le film 3 est interposé entre le substrat d'électrode positive 1 et le substrat d'électrode négative 2 pour réaliser un espacement du substrat d'électrode positive 1 par rapport au substrat uunnee d'électrode négative 2 à uunnee distance minimale. L'enveloppe d'isolation 4 enferme le substrat d'électrode positive 1, le substrat d'électrode négative 2 et le film 3 pour les garder étroitement en contact l'un avec l'autre et les tenir ensemble. La enveloppe d'isolation 4 a une entrée d'eau 4a en un emplacement désiré pour réapprovisionner en eau le film 3. Le substrat d'électrode positive 1 et le substrat d'électrode négative 2 sont formés par deux conducteurs de potentiels différents. Le substrat d'électrode positive 1 peut activer ou ioniser de l'eau dans l'électrolyte de telle sorte que les ions de l'eau peuvent transférer de l'électricité dans la pile. Lorsque le substrat d'électrode positive 1 et le substrat d'électrode négative 2 sont espacés l'un de l'autre à la distance minimale, ils peuvent générer une différence de potentiel maximale entre eux et débiter à travers les extrémités distales la et 2a de ceux-ci pour devenir la source d'électricité de la pile. De plus, un additif 9 qui peut activer ou ioniser l'eau peut être ajouté par l'intermédiaire de l'entrée d'eau 4a. L'additif 9 peut être une nanocéramique à infrarouge, une matière à nano anions, un nano carbone, un charbon actif, qui peut émettre une onde électromagnétique ou des radicaux acide ou un composé de mélange de ceux-ci. L'onde électromagnétique peut cliver de plus grands amas de molécules d'eau en plus petits amas de molécules d'eau, en particulier dans le spectre proche de la lumière infrarouge. L'eau des amas de molécules plus petits transporte une grande quantité d'énergie cinétique, se déplace très vite, a une capacité plus grande à dissoudre l'oxygène et une plus fort pouvoir d'osmose et de dissolution. La matière à nano anions peut également cliver les amas de molécules d'eau plus grands en les amas de molécules d'eau plus petits et permettre aux molécules d'eau de générer une faible électrolyse. Les radicaux acide peuvent réagir avec l'eau pour générer des ions hydrogène. L'additif 9 est formé de radicaux acide faible qui n'ont pas d'effet nuisible sur l'environnement. Le substrat d'électrode positive 1 est un conducteur qui peut émettre une onde électromagnétique, ou qui est formé par mélange de la matière de l'additif 9 (excepté les radicaux acide) sous la forme de particules ou fibres conductrices selon un rapport désiré. Si l'on se réfère à la Figure 2, on peut voir qu'une substance 5 absorbant l'eau est ajoutée entre le substrat d'électrode positive 1 et le film 3 pour augmenter un stockage d'eau. De plus, la enveloppe d'isolation 4 a une entrée d'eau 4b pour réapprovisionner en eau la substance 5 absorbant l'eau. La matière 5 absorbant l'eau contient également l'additif 9. Si l'on se réfère à la Figure 3, on peut voir que le substrat d'électrode positive 11 est un conducteur absorbant l'eau qui peut activer ou ioniser de l'eau. Le film 3 est appliqué en revêtement sur le substrat d'électrode négative 2, puis le substrat d'électrode positive 11 est introduit en remplissage. Un conducteur 8 est en contact étroit avec le substrat d'électrode positive 11. Il y a un élément d'isolation 7 entre le conducteur 8 et le substrat d'électrode négative 2 pour empêcher un court-circuit. Le conducteur 8 est résistant à l'oxydation et l'élément d'isolation 7 a une entrée d'eau 4c pour le réapprovisionnemet en eau. Le conducteur absorbant l'eau qui peut activer ou ioniser de l'eau a une structure poreuse, telle qu'un charbon actif ou des fibres de celuici. En dehors du fait d'avoir une structure de porosité élevée, il peut également émettre une lumière infrarouge. Par ailleurs, le substrat d'électrode négative 2 revêtu par le film 3 peut également être introduit en remplissage dans le substrat d'électrode positive 11 par addition d'eau au substrat d'électrode positive 11 sur le côté extérieur. L'additif 9 peut également être ajouté au substrat d'électrode positive 11 pour augmenter l'efficacité de l'activation ou de l'ionisation de l'eau. Comme pour les piles ordinaires, les piles selon la présente invention peuvent également être couplées en série et en parallèle. On se réfère à la FIGURE 4 pour un mode de réalisation de l'invention à couplage en série. Dans l'enveloppe d'isolation 4, il y a deux ensembles de substrats d'électrode positive 1, substrats d'électrode négative 2, films 3, entrées d'eau 4b et substance 5 absorbant l'eau. Entre les deux ensembles voisins, est interposé un conducteur 6 qui est résistant à l'oxydation. Les substrats voisins d'électrode positive 1 et d'électrode négative 2 sont connectés. Une tension peut être obtenue aux extrémités distales la et 2a. Lorsque la différence de potentiel entre le substrat d'électrode positive 1 et le substrat d'électrode négative 2 est plus grande, la tension qui est générée est plus élevée. De ce fait, le substrat d'électrode positive 1 est, de préférence, fait d'une matière d'un faible potentiel, alors que le substrat d'électrode négative 2 est fait d'une matière d'un potentiel élevé (telle que choisie dans le groupe constitué par l'aluminium, le zinc, un alliage comprenant au moins l'aluminium ou le zinc, le lithium, le magnésium, le lithium-magnésium et leurs alliages). La matière avec un faible potentiel est résistante à l'oxydation, alors que la matière avec un potentiel supérieur est davantage susceptible d'être oxydée. De ce fait, le substrat d'électrode négative 2 est revêtu par une couche osmotique qui peut seulement transmettre des ions hydrogène, telle que la Membrane Echangeuse de Protons (Nafion) fabriquée par Dupont Co., pour empêcher l'oxydation. L'électrolyte est principalement de l'eau, ou un acide faible qui n'est pas nuisible à l'environnement. Le film 3 de l'invention est poreux et directement appliqué en revêtement sur le substrat d'électrode négative 2. Il vise principalement à fournir une isolation de telle sorte que le substrat d'électrode positive 1 et le substrat d'électrode négative 2 peuvent être espacés l'un de l'autre à la distance minimale. Plus le film 3 est mince, plus grande est la différence de potentiel formée entre le substrat d'électrode positive 1 et le substrat d'électrode négative 2. Il peut également empêcher une oxydation du substrat d'électrode négative 2. Le film 3 peut être une membrane d'osmose, une membrane échangeuse de protons, ou un revêtement poreux formé sur le substrat d'électrode négative 2 par un procédé de revêtement par conversion. L'invention propose une structure optimale qui comprend un substrat d'électrode positive qui est un conducteur absorbant l'eau, d'un faible potentiel et peut activer ou ioniser de l'eau, un substrat d'électrode négative qui est un conducteur d'un potentiel élevé, un film osmotique appliqué en revêtement sur le substrat d'électrode négative qui peut transmettre seulement des ions hydrogène, un additif qui peut activer et ioniser de l'eau, et l'eau qui est approvisionnée en continu pour produire une régénération et fournir de l'électricité. Lorsqu'elle est adoptée sur des produits, l'invention peut être miniaturisée grâce à des techniques de film mince ou de film épais. Diverses combinaisons et ensembles peuvent être formés conformément aux tailles de produit, aux coûts et aux différentes exigences d'utilisation. Le principe est le même. En résumé, l'invention intègre le concept de la théorique quantique, des caractéristiques des nano matières, de la technologie des cellules électrochimiques et des techniques électrochimiques, et utilise de l'eau comme électrolyte pour former une pile. 1 - Pile, caractérisée par le fait qu'elle comprend : un substrat d'électrode positive (1) capable d'activer ou d'ioniser de l'eau dans un électrolyte, qui est un conducteur d'un faible potentiel ; un substrat d'électrode négative (2) qui est un conducteur d'un potentiel élevé ; un film (3) qui est poreux et situé entre le substrat d'électrode positive (1) et le substrat d'électrode négative (2) pour espacer le substrat d'électrode positive (1) et le substrat d'électrode négative (2) d'une distance minimale ; et une enveloppe d'isolation (4) qui enferme le substrat d'électrode positive (1) et le substrat d'électrode négative (2) et a au moins une entrée d'eau (4a) pour ajouter l'électrolyte au film (3), et maintient le substrat d'électrode positive (1) et le substrat d'électrode négative (2) en contact l'un avec l'autre étroitement ensemble ; dans laquelle les ions générés par l'eau ionisée transmettent de l'électricité dans la pile, le substrat d'électrode positive (1) et le substrat d'électrode négative (2) qui étant espacés l'un de l'autre à la distance minimale génèrent un potentiel maximal pour fournir l'électricité de la pile. 2 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le substrat d'électrode positive (1) est un conducteur capable d'émettre une onde électromagnétique. 3 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le substrat d'électrode positive (1) est fait d'une matière choisie dans le groupe constitué par les nanocéramiques à infrarouge, les matières à nano anions, le nano carbone, le charbon actif et les composés de mélange de ceux-ci, ces matières pouvant se présenter sous la forme de particules ou fibres conductrices et pouvant être mélangées dans un rapport désiré. 4 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le substrat d'électrode positive (1) est fait de charbon actif qui peut émettre une lumière infrarouge, le substrat d'électrode négative (2) étant choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le zinc, les alliages comprenant au moins l'aluminium ou le zinc, le lithium, le magnésium, le lithium-magnésium et leurs alliages. 5 - Pile selon la revendication 1, caractérisée le fait que le substrat d'électrode positive (1) est un conducteur absorbant l'eau capable d'activer ou d'ioniser de l'eau, et est introduit en remplissage dans le substrat d'électrode négative (2), ledit substrat d'électrode négative (2) étant recouvert par le film (3). 6 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le substrat d'électrode positive (1) est un conducteur absorbant l'eau qui peut activer ou ioniser de l'eau, et le substrat d'électrode négative (2) est recouvert par le film (3) et introduit en remplissage dans le substrat d'électrode positive (1). 7 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le film (3) est un revêtement de membrane osmotique sur le substrat d'électrode négative (2). 8 - Pile selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la membrane osmotique est apte à transmettre seulement des ions hydrogène et empêcher le substrat d'électrode négative (2) de s'oxyder. 9 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le film (3) est un revêtement poreux formé sur le substrat d'électrode négative (2) par un procédé de revêtement de conversion. 10 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre un additif (9) pour activer ou ioniser l'eau dans l'électrolyte. 11 - Pile selon la revendication 10, caractérisée par le fait que l'additif (9) est choisi dans le groupe constitué par les nanocéramiques à infrarouge, la matière à nano anions, le nano carbone, le charbon actif, les radicaux acide et les composés de mélange de ceux-ci. 12 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que plusieurs ensembles du substrat d'électrode positive (1), du film (3), du substrat d'électrode négative (2) et de l'entrée d'eau (4b) sont formés et couplés en série, un substrat d'électrode positive (1) et un substrat d'électrode négative (2) voisins étant connectés par un conducteur (6) qui est résistant à l'oxydation, une tension accumulée étant présentée sur le substrat d'électrode positive (1) et le substrat d'électrode négative (2) qui sont situés sur les deux côtés les plus extérieurs. 13 - Pile selon la revendication 12, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une substance (5) absorbant l'eau située entre le substrat d'électrode positive (1) et le film (3) pour stocker l'eau pour l'humectation . 14 - Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une substance (5) absorbant l'eau située entre le substrat d'électrode positive (1) et le film (3) pour stocker l'eau pour l'humectation .