Držitelia patentu RU 2561566:
Vynález sa týka zdrojov energie, najmä zdrojov energie vzduch-hliník.
Známy zdroj chemického prúdu (patent RU 2127932), v ktorom sa výmena hliníkovej elektródy tiež uskutočňuje otvorením krytu batérie, po ktorom nasleduje inštalácia novej elektródy.
Nevýhodou známych spôsobov vkladania elektródy do batérie je to, že batéria musí byť po dobu výmeny elektródy vybratá z napájacieho obvodu.
Známa palivová batéria (aplikácia RU 2011127181), v ktorej sa spotrebné elektródy vo forme pásov pretiahnu cez puzdro na batériu cez utesnené vodiče a utesnené vodiče, ktoré sa vyčerpávajú pomocou pretváracích bubnov, čo zaisťuje zavedenie spotrebných elektród do batérie bez prerušenie napájacieho obvodu.
Nevýhodou tejto metódy je, že utesnené vodiče a utesnené vodiče neodstránia vodík uvoľnený počas prevádzky z batérie.
Technickým výsledkom vynálezu je poskytnúť automatický vstup elektródy so zväčšenou pracovnou plochou spotrebnej elektródy v palivovom článku bez prerušenia napájacieho obvodu, čím sa zvýši energetická hospodárnosť palivového článku.
Špecifikovaný technický výsledok sa dosiahne tým, že spôsob zavedenia spotrebnej elektródy do vzduchovo-hliníkového palivového článku zahrnuje pohyb spotrebnej elektródy, ktorá je vyčerpaná vo vnútri tela palivového článku. Podľa vynálezu sa používa spotrebná elektróda vo forme hliníkového drôtu, ktorá sa navíja na špirálovú drážku tenkostennej tyče vyrobenej z dielektrického hydrofóbneho materiálu a ktorej jeden koniec je zavedený do dutiny tenkého kovu. -stenné
tyč cez otvor v jej spodnej časti a pohyb spotrebnej elektródy sa vykonáva zaskrutkovaním tenkostennej tyče do viečok krytu palivových článkov, ktoré sú umiestnené na oboch stranách krytu a sú vyrobené z hydrofóbneho materiálu, čím sa zabezpečí že elektrolyt je zadržiavaný vo vnútri palivového článku a vyvíjaný vodík sa odstraňuje z jeho krytu pozdĺž skrutkových povrchov hydrofóbnych uzáverov.
Pohyb spotrebnej elektródy navinutej na tenkostennej tyči so skrutkovou drážkou nastáva v dôsledku jej zaskrutkovania do krytov, ktoré sú vyrobené z hydrofóbneho materiálu (fluoroplast, ps, polyetylén), zatiaľ čo elektrolyt zostáva vnútri palivového článku a vodík uvoľnený počas prevádzky sa odvádza cez povrchy skrutiek z tela palivového článku.
Valcová priamka spotrebnej elektródy je vytvorená vo forme tenkostennej tyče so špirálovou drážkou, na ktorú je navinutá elektróda z hliníkového drôtu. Tyč je vyrobená z dielektrického hydrofóbneho materiálu, ktorý jej umožňuje neinteragovať s elektrolytom. Tyč s hliníkovou drôtovou elektródou zväčšuje aktívnu plochu spotrebnej elektródy a zvyšuje tak energetické vlastnosti (množstvo odobratého prúdu) vzduchohliníkového palivového článku.
Podstata vynálezu je znázornená na výkresoch, kde:
na obr. 1 ukazuje zdroj energie vzduch-hliník;
na obr. 2 - pohľad A na obr. jeden;
na obr. 3 je pohľad B na obr. jeden.
Vzduchohliníkový palivový článok sa skladá z kovového puzdra 1 s otvormi 2 na priechod vzduchu k trojfázovej hranici, katódy 3 na rozptyl plynu, elektrolytu 4, 2 hydrofóbnych krytov 5 umiestnených na oboch stranách kovového puzdra 1, elektróda vo forme tenkostennej tyče 6, hliníkového drôtu 7 navinutého na skrutkovitú drážku.
Keď sa hliníkový drôt 7 spotrebuje, dôjde ku korózii a pasivácii povrchu elektródy, čo vedie k zníženiu hodnoty odstráneného prúdu a zoslabeniu elektrochemického procesu. Na aktiváciu procesu je potrebné naskrutkovať tenkostennú tyč so skrutkovou drážkou, v ktorej je navinutý spotrebný hliníkový drôt, do hydrofóbnych krytov 5. Vodík sa uvoľňuje cez povrchy skrutiek hydrofóbnych krytov 5, zatiaľ čo elektrolyt zostáva vo vnútri kovové telo 1 palivového článku.
Táto metóda umožňuje automatizovať proces výmeny anódy (spotrebnej elektródy) v zdroji prúdu vzduch-hliník (VAIT) bez prerušenia napájacieho obvodu, ako aj odstraňovania vodíka uvoľneného počas prevádzky.
1. Spôsob zavedenia spotrebnej elektródy do vzduchovo-hliníkového palivového článku, vyznačujúci sa tým, že spotrebná elektróda je použitá vo forme hliníkového drôtu, ktorý je navinutý okolo špirálová drážka tenkostennej tyče vyrobená z dielektrického hydrofóbneho materiálu a jej jeden koniec, ktorý je zavedený do dutiny tenkostennej tyče otvorom v jej spodnej časti, a pohyb spotrebnej elektródy sa vykonáva zaskrutkovaním tenkostenná tyč do krytov krytu palivových článkov umiestnených na oboch stranách krytu a vyrobená z hydrofóbneho materiálu, zaisťujúca, že elektrolyt je zadržiavaný vo vnútri palivového článku a je z neho odstránený kryt vyvinutého vodíka pozdĺž povrchu skrutky hydrofóbneho materiálu kryty.
Podobné patenty:
[0001] Tento vynález sa týka elektrického generátora palivových článkov, ktorý je špeciálne navrhnutý ako pohotovostné zariadenie pri absencii úžitkovej energie.
[0001] Predložený vynález sa týka splynovača na premenu paliva na plyn zbavený kyslíka a / alebo plyn bohatý na vodík, ktorý sa môže použiť v akomkoľvek procese vyžadujúcom plyn zbavený kyslíka a / alebo plyn bohatý na vodík, výhodne používaný na generovanie ochranného plynu alebo redukčného plynu na spustenie, vypnutie alebo núdzové vypnutie palivového článku na tuhý oxid (SOFC) alebo elektrolýzneho článku na tuhý oxid (SOEC).
Vynález sa týka technológie palivových článkov, konkrétnejšie prefabrikovaného modulu batérií na palivové články z tuhých oxidov. EFEKT: zabezpečenie kompaktnosti, ľahký prechod batérie / systému a zlepšenie charakteristík systému.
Vynález sa týka elektrární s tuhými polymérnymi palivovými článkami (FC), v ktorých sa elektrina získava elektrochemickou reakciou plynného vodíka s oxidom uhličitým a elektrochemickou reakciou oxidu uhoľnatého s atmosférickým kyslíkom.
Je navrhnutý systém (100) palivových článkov, vrátane palivového článku (1) na generovanie energie uskutočňovaním elektrochemickej reakcie medzi oxidačným plynom dodávaným do oxidačnej elektródy (34) a palivovým plynom dodávaným do palivovej elektródy (67); systém dodávania palivového plynu (HS) na dodávanie palivového plynu do palivovej elektródy (67); a ovládač (40) na reguláciu systému prívodu palivového plynu (HS) na dodávanie palivového plynu do palivovej elektródy (67), pričom ovládač (40) vykonáva zmenu tlaku, keď je výstup na strane palivovej elektródy (67) uzavretý , zatiaľ čo regulátor (40) periodicky mení tlak palivového plynu na palivovej elektróde (67) na základe prvého tlakového profilu, aby sa uskutočnila zmena tlaku pri prvom tlakovom výkyve (DP1).
Látka: Vynález sa týka spôsobu výroby odlučovača kovovej ocele pre palivové články, ktorý má odolnosť proti korózii a kontaktný odpor nielen v počiatočnom štádiu, ale aj po vystavení vysokým teplotám a / alebo vysokej vlhkosti v palivovom článku pre palivový článok. dlhé časové obdobie.
Látka: Vynález sa týka palivových článkov s tuhým oxidom s schopnosťou vnútorného reformovania. Palivový článok na tuhý oxid obvykle obsahuje katódu, elektrolyt, anódu a lôžko katalyzátora v kontakte s anódou.
[0001] Predložený vynález sa týka keramickej membrány vedúcej alkalický katión, ktorej aspoň časť povrchu je pokrytá vrstvou organického katiónovo vodivého polyelektrolytu, ktorý je nerozpustný a chemicky stabilný vo vode pri zásaditom pH.
Vynález sa týka chemické zdroje prúd s plynovou katódou na difúziu plynu, kovovou anódou a vodnými roztokmi elektrolytov. Zdroj prúdu kov-vzduch obsahuje puzdro naplnené elektrolytom, vo vnútri umiestnenú kovovú anódu a katódy na difúziu plynu umiestnené na oboch stranách kovovej anódy. V tomto prípade majú plynové difúzne vzduchové katódy stredové priečne ohyby a sú oddelené od kovovej anódy poréznymi separátormi priepustnými pre elektrolyt, ktoré sú vyrobené z materiálu s vysokým ohmickým odporom. Kovová anóda má tvar obdĺžnikového rovnobežnostenu konjugovaného s klinom a spočíva klinom na uvedených poréznych separátoroch. Navrhovaný zdroj prúdu kov-vzduch má zvýšenú špecifickú kapacitu, stabilné charakteristiky a zvýšenú životnosť, pretože umožňuje zvýšiť pomer hmotnosti rozpúšťacej časti kovovej anódy k objemu elektrolytu a v dôsledku toho konkrétna spotreba energie a doba prevádzky súčasného zdroja bez výmeny kovovej anódy. 10 chor., 2 pr.
Vynález sa týka zdrojov energie, najmä spôsobov výmeny spotrebnej elektródy v palivovom článku vzduch-hliník bez prerušenia napájacieho obvodu. Používa sa spotrebná elektróda vo forme hliníkového drôtu, ktorý sa navíja na špirálovú drážku tenkostennej tyče vyrobenej z dielektrického hydrofóbneho materiálu. Jeden koniec drôtu sa zasunie do dutiny tenkostennej tyče cez otvor v jeho spodnej časti. Spotrebná elektróda sa pohybuje zaskrutkovaním tenkostennej tyče do krytov krytu palivového článku, ktoré sú umiestnené na oboch stranách krytu a sú vyrobené z hydrofóbneho materiálu, čím sa zabezpečí, že elektrolyt zostane vo vnútri palivového článku a z jeho krytu sa odvádza uvoľnený vodík. pozdĺž povrchu skrutiek hydrofóbnych krytov. ÚČINOK: zvýšená energetická výkonnosť palivového článku. 3 chor.
Spoločnosť Phinergy, izraelský startup, predviedla hliníkovo-vzduchovú batériu, ktorá dokáže poháňať elektrické vozidlo až na 1609 km. Na rozdiel od iných kovovo-vzduchových batérií, o ktorých sme písali v minulosti, hliníkovo-vodná batéria spoločnosti Phinergy spotrebúva hliník ako palivo, čím poskytuje dostatok energie na to, aby konkurovala benzínu alebo nafte. Phinergy tvrdí, že podpísala zmluvu s globálnou automobilkou na „ masová výroba„batérie v roku 2017.
Batérie typu kov-vzduch v žiadnom prípade nie sú nový nápad... Zinko-vzduchové batérie sú široko používané v načúvacích prístrojoch a majú potenciál pomôcť. IBM je zaneprázdnená prácou na lítium-vzduchovú batériu, ktorá je rovnako ako Phinergy zameraná na trvalé zásobovanie. V posledných mesiacoch sa ukázalo, že sodíkovo-vzdušné batérie majú tiež právo na život. Vo všetkých troch prípadoch je vzduch práve tou ingredienciou, vďaka ktorej sú batérie také žiaduce. V bežnej batérii je chemická reakcia čisto vnútorná, takže sú zvyčajne veľmi husté a ťažké. V batériách typu kov-vzduch sa energia získava oxidáciou kovu (lítium, zinok, hliník) kyslíkom v našom okolí, ktorý nie je obsiahnutý v batérii. Výsledkom je ľahšia a jednoduchšia batéria.
Alumíniovo-vzduchová batéria spoločnosti Phinergy je nová z dvoch dôvodov: Po prvé, spoločnosť zjavne našla spôsob, ako zabrániť oxidácii oxidu uhličitého v korózii hliníka. Po druhé, batéria je v skutočnosti poháňaná hliníkom ako palivom, ktoré pomaly premieňa jednoduchý hliník na oxid hlinitý. Prototyp hliníkovej a vzduchovej batérie spoločnosti Phinergy sa skladá z najmenej 50 hliníkových dosiek, z ktorých každá poskytuje energiu na 20 míľ dlhú cestu. Po 1000 kilometroch musia byť platne mechanicky nabité - eufemizmus pre jednoduché fyzické vybratie platní z batérie. Hliníkovo-vzduchové batérie je potrebné každých 200 míľ doplniť vodou, aby sa obnovila hladina elektrolytu.
Podľa vášho pohľadu je mechanické nabíjanie úžasné aj strašné. Na jednej strane dáte autu ďalších 1000 míľ na život, zhruba povedané, výmenou batérie; na druhej strane kup nová batéria za každých tisíc kilometrov, mierne povedané, nie veľmi ekonomicky. V ideálnom prípade to pravdepodobne bude záležať na otázke ceny batérie. Ak vezmeme do úvahy dnešný trh, kilogram hliníka stojí 2 doláre a sada 50 platní stojí 25 kg. Jednoduchými výpočtami zistíme, že „dobitie“ auta bude stáť 50 dolárov. 50 dolárov za cestu dlhú 1 000 míľ nie je v skutočnosti zlých v porovnaní so 4 dolármi za galón plynu, čo je dobré na 90 míľ. Oxid hlinitý je možné recyklovať späť na hliník, nejde však o lacný proces.
Ako prvá na svete vyrobila vzduchovo-hliníkovú batériu vhodnú na použitie v automobile. 100-kilogramová batéria Al-Air obsahuje dostatok energie na to, aby ste v kompaktnom stave mohli precestovať 3 000 km cesty osobný automobil... Spoločnosť Phinergy predviedla túto technológiu s Citroenom C1 a zjednodušenou verziou batérie (50 tanierov, každá po 500 g, v kufríku naplnenom vodou). Automobil najazdil 1 800 km na jedno nabitie a zastavil sa iba kvôli doplneniu zásob vody - spotrebného elektrolytu ( video).
Hliník nenahradí lítium-iónové batérie(nenabíja sa z elektrickej zásuvky), ale výborne ich dopĺňa. Koniec koncov, 95% jázd robí auto na krátke vzdialenosti, kde je dostatok štandardných batérií. Dodatočná batéria poskytuje zálohu pre prípad, že je vybitá alebo ak potrebujete cestovať ďaleko.
Hliníkovo-vzduchová batéria vytvára prúd chemickou reakciou kovu s kyslíkom z okolitého vzduchu. Hliníková doska je anóda. Na oboch stranách je článok pokrytý pórovitým materiálom so strieborným katalyzátorom, ktorý filtruje CO2. Kovové prvky pomaly degradujú na Al (OH) 3.
Chemický vzorec pre reakciu vyzerá takto:
4 Al + 3 O 2 + 6 H 2 O = 4 Al (OH) 3 + 2,71 V
Nejde o nejakú senzačnú novinku, ale o známu technológiu. Armáda ho používa už dlho, pretože tieto prvky poskytujú extrémne vysokú hustotu energie. Ale v minulosti sa inžinierom nikdy nepodarilo vyriešiť problém s filtráciou CO 2 a súvisiacou sýtením oxidom uhličitým. Spoločnosť Phinergy tvrdí, že problém vyriešila, a v roku 2017 bude možné vyrábať hliníkové batérie pre elektrické vozidlá (a nielen pre nich).
Lítium-iónové batérie Tesla Model S váži asi 1 000 kg a poskytuje najazdených 500 km (v ideálnych podmienkach, v skutočnosti 180 - 480 km). Napríklad ak ich znížite na 900 kg a pridáte hliníkovú batériu, potom sa hmotnosť auta nezmení. Dojazd od batérie sa zníži o 10-20%, ale maximálny počet najazdených kilometrov bez nabíjania sa zvýši až na 3180-3480 km! Môžete sa dostať z Moskvy do Paríža a ešte niečo zostane.
Toto je trochu podobné konceptu hybridné auto ale to nevyžaduje drahý a objemný spaľovací motor.
Nedostatok technológie je zrejmý - hliníkovo-vzduchovú batériu bude treba vymeniť v servisnom stredisku. Pravdepodobne raz za rok alebo viac. Je to však celkom obyčajný postup. Spoločnosť Tesla Motors minulý rok ukázala, ako sa batérie modelu S menia za 90 sekúnd ( amatérske video).
Ďalšími nevýhodami sú energetická náročnosť výroby a prípadne vysoká cena. Výroba a recyklácia hliníkových batérií vyžaduje veľa energie. To znamená, že z hľadiska životného prostredia ich použitie iba zvyšuje celkovú spotrebu elektriny v celej ekonomike. Ale na druhej strane je spotreba rozložená optimálnejšie - ponecháva veľké mestá do odľahlých oblastí s lacnou energiou, kde sa nachádzajú vodné elektrárne a hutnícke závody.
Rovnako nie je známe, koľko také batérie budú stáť. Aj keď samotný hliník je lacný kov, katóda obsahuje drahé striebro. Spoločnosť Phinergy vám nehovorí presne, ako sa patentovaný katalyzátor vyrába. Možno ide o zložitý technický proces.
Ale napriek všetkým chybám sa hliníkovo-vzduchová batéria stále javí ako veľmi pohodlný doplnok k elektrickému vozidlu. Prinajmenšom ako dočasné riešenie na nasledujúce roky (desaťročia?), Kým nezmizne problém s kapacitou batérie.
Spoločnosť Phinergy zatiaľ experimentuje s „nabíjateľnou“ batériou
Fuji pigment ukázal inovatívny typ hliníkovej vzduchovej batérie, ktorú je možné nabíjať slanou vodou. Batéria má upravenú štruktúru, aby poskytovala viac dlhý termín operácia, ktorá je teraz minimálne 14 dní.
Keramické a uhlíkové materiály sú zabudované do štruktúry hliníkovo-vzduchovej batérie ako vnútorná vrstva. Účinky anódovej korózie a akumulácie vedľajších nečistôt boli potlačené. Vďaka tomu sa dosiahla dlhšia prevádzková doba.
Vzduchohliníková batéria s prevádzkovým napätím 0,7 - 0,8 V, ktorá vyprodukuje prúd 400 - 800 mA na článok, má teoretickú hladinu energie na jednotku objemu rádovo 8100 W * h / kg. Toto je druhý ukazovateľ maxima pre nabíjateľné batérie odlišné typy... Teoretická úroveň energie na jednotku objemu v lítium-iónových batériách je 120 - 200 W * h / kg. To znamená, že teoreticky môže kapacita hliníkovo-vzduchových batérií prekročiť tento ukazovateľ lítium-iónových náprotivkov viac ako 40-krát.
Aj keď sa v súčasnosti v súčasnosti bežne používajú komerčné nabíjateľné lítium-iónové batérie mobilné telefóny, notebooky a iné elektronické zariadenia, ich energetická hustota je stále nedostatočná na priemyselné použitie v elektrických vozidlách. Vedci dodnes vyvinuli technológiu pre vzduch-kovové batérie s maximálnou energetickou kapacitou. Vedci skúmali vzduchovo-kovové batérie na báze lítia, železa, hliníka, horčíka a zinku. Z kovov je zaujímavý hliník ako anóda pre jeho vysokú špecifickú kapacitu a vysoký štandardný potenciál elektród. Hliník je navyše najlacnejším a najrecyklovateľnejším kovom na svete.
Inovatívny typ batérie by mal obísť hlavnú prekážku komercializácie takýchto riešení, a to vysokú úroveň korózie hliníka počas elektrochemických reakcií. Okrem toho sa na elektródach hromadia vedľajšie materiály Al2O3 a Al (OH) 3, ktoré ovplyvňujú priebeh reakcií.
Fuji pigment uviedol, že je možné vyrobiť nový typ vzduchovo-hliníkových batérií, ktoré je možné prevádzkovať za normálnych podmienok prostredie pretože články sú odolné, na rozdiel od lítium-iónových batérií, ktoré sa môžu vznietiť a vybuchnúť. Všetky materiály použité na zostavenie konštrukcie batérie (elektróda, elektrolyt) sú bezpečné a lacno vyrobené.
Prečítajte si tiež:
Použitie: vzduchové kovové batérie ako autonómny malý nabíjateľný zdroj prúdu. Podstata vynálezu: galvanický článok typu vzduch-kov galvanického typu, ktorý obsahuje nádobu na elektrolyt s plniacim otvorom v hornej časti, kryt, plochú spotrebnú kovovú anódu umiestnenú v nádobe na elektrolyt, katódu na rozptyl plynu umiestnenú v určitej vzdialenosti od pracovnej plochy anódy a voľne umývaný vonkajší plyn, napríklad vzduch, komora na zachytávanie plynu. V hornej časti zásobníka elektrolytu okolo plniaceho otvoru je súvislý kužeľovitý výstupok, ktorý slúži ako labyrintové tesnenie, v strednej časti bočných stien zásobníka elektrolytu a v jeho spodnej časti sú dva obmedzujúce výstupky, v v spodnej časti zásobníka elektrolytu V je komora na zachytávanie kalu V sl objemový pomer V: V shl = 5-15, hrúbka anódy je v rozmedzí 1-3 mm a je 0,05-0,50 katódovej medzery, objem nádoba na elektrolyt je určená výrazmi: V = V el + V an; V el = q el QnK 1; V an = q ec + q cor QnK 2, V an je objem anódy, cm 3;
n je počet cyklov;
K 2 = (1,97 - 1,49) - konštruktívny koeficient,
a pomer dĺžky a, šírky b a výšky c je: 1: 0,38: 2,7; 1: 0,35: 3,1; 1: 0,33: 3,9. Vzduchovo-kovová batéria obsahuje puzdro, kryt s komutáciou a najmenej jeden vzduchovo-kovový galvanický článok navrhovanej konštrukcie. Spôsob činnosti galvanického článku vzduch-kov a na ňom založenej batérie zahŕňa vybitie, výmenu anód a elektrolytu novými a prepláchnutie článkov. Pred použitím sa anódy vopred upravia vo vodnom roztoku hydroxidu sodného s koncentráciou (2-5) mol / l s prídavkom trihydrátu metastaničitanu sodného s koncentráciou (0,01-0,10) mol / l. 3 s.p. f-kryštály, 5 dwg., 2 tbl.
Vynález sa týka elektrochémie, týka sa spôsobu prevádzky batérií typu kov-vzduch a môže byť použitý pri použití batérií typu kov-vzduch ako autonómneho malého nabíjateľného zdroja prúdu. Známy galvanický článok, napríklad typ vzduch-kov. Bunka obsahuje hlavne nádobu na elektrolyt, kryt, plochú spotrebnú kovovú elektródu umiestnenú v nádobe na elektrolyt. V určitej vzdialenosti od pracovného povrchu elektródy je umiestnená katóda na difúziu plynu, ktorá je z vonkajšej strany voľne premývaná plynom, najmä vzduchom. Na zlepšenie cirkulácie elektrolytu, a tým na zvýšenie účinnosti premeny elektrochemickej energie, sa vodík generovaný počas elektrochemickej reakcie akumuluje v nádobe na elektrolyt a zvyšujúci sa tlak sa používa na pohyb elektrolytu. V tomto prípade obsahuje zásobník na elektrolyt komoru na zhromažďovanie plynu, ktorej tlak plynu môže pôsobiť na elektrolyt. Cez trubicový systém prechádza vytlačený elektrolyt z hornej časti zásobníka elektrolytu do spodnej (európsky patent N 0071015 A2 zo dňa 06.22.82 - prototyp). Nevýhodou známeho galvanického článku typu vzduch-kov je nízka špecifická charakteristika elektrického výkonu v dôsledku nadmernej hmotnosti spôsobenej komplikáciou konštrukcie. Známa primárna vzduchovo-kovová batéria obsahujúca puzdro, kryt so spínaním, najmenej jeden vzduch-kovový galvanický článok (US patent N 4626482, H 01 M 12/6, 1986 - prototyp). Nevýhodou známej primárnej vzduchovo-kovovej batérie sú nízke špecifické vlastnosti elektrickej energie. Známa metóda prevádzky galvanického článku vzduch-kov a na ňom založenej batérie vybitím, nahradením anód a elektrolytu novými, prepláchnutím článku (ZSSR AS 621041, H 01 M 10/42, H 01 M 12/08 ). Nevýhodou tejto metódy je dlhá doba, počas ktorej batéria dosiahne určený režim (10 - 20) minút. Cieľom tohto vynálezu je zvýšiť špecifické charakteristiky elektrickej energie vzduch-kovových článkov a batérií na nich založených, zvýšiť stabilitu charakteristík v čase a tiež skrátiť čas potrebný na dosiahnutie režimu až do (1 3) minúty. Tento cieľ je dosiahnutý skutočnosťou, že v známom galvanickom článku typu vzduch-kov galvanického typu, ktorý obsahuje nádobu na elektrolyt s plniacim otvorom v jej hornej časti, kryt, plochú spotrebnú kovovú anódu umiestnenú v nádobe na elektrolyt, katóda na difúziu plynu umiestnená v určitej vzdialenosti od pracovnej plochy anóda a komora na zachytávanie plynu sa voľne premyjú plynom, napríklad vzduchom, v hornej časti okolo plniaceho otvoru je súvislý kužeľovitý výstupok, ktorý slúži ako labyrintové tesnenie, v stredná časť bočných stien nádoby na elektrolyt a v jej spodnej časti sú dva obmedzujúce výčnelky, v spodnej časti nádrže na elektrolyt (V) je vytvorená komora na zachytávanie kalu (V sl) s objemovým pomerom V : V sl = 5 - 15, hrúbka anódy v rozmedzí (1-3) mm je 0,05-0,50 od katódovej medzery, objemová kapacita elektrolytu je určená výrazom:
V = V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an (q eh + q cor) Qnk 2;
kde V je objem nádoby s elektrolytom, cm 3;
V el - objem elektrolytu, cm 3;
V an je objem anódy, cm 3;
q el - špecifická spotreba vody z elektrolytu, cm 3 / Ah;
qcc je špecifická spotreba hliníka na elektrochemickú reakciu, cm 3 / Ah;
Q - kapacita článku na cyklus, Ah;
n je počet cyklov;
k 1 = (0,44 - 1,45) - návrhový faktor;
a: b: c = 1: 0,38: 2,7;
a: b: c = 1: 0,35: 3,1;
a: b: c = 1: 0,33: 3,9. V známej primárnej vzduchovo-kovovej batérii obsahujúcej puzdro, kryt so spínaním, jeden alebo viac vzduch-kovových galvanických článkov sa ako taký používa navrhovaný článok; v známa metóda prevádzka vzduch-kovového článku a batérie na ňom založenej vybitím, výmenou anód a elektrolytu za čerstvé, premytím článku, sú anódy vopred upravené vo vodnom roztoku hydroxidu sodného s koncentráciou (2-5) mol / l s prídavkom trihydrátu metastanátu sodného s koncentráciou (0,01 - 0,10) mol / l. Spoločná vlastnosť je prítomnosť galvanického článku vzduch-kov v skrinke s elektrolytickým zásobníkom s plniacim otvorom v jeho hornej časti, krytom, plochou spotrebnou kovovou anódou umiestnenou v elektrolytickej nádrži, v určitej vzdialenosti s katódou na rozptyl plynu z pracovnej plochy anódy a voľne umyté vonku plynom, napríklad vzduchom, komorou na zhromažďovanie plynov, prítomnosťou krytu v batérii, spínacím krytom, jedným alebo viacerými článkami, ovládaním batérie vybitím, výmenou anódy a elektrolyt s čerstvými, prepláchnutím bunky. Charakteristickým znakom je, že v hornej časti zásobníka elektrolytu okolo plniaceho otvoru je súvislý kužeľovitý výstupok, ktorý slúži ako labyrintové tesnenie, v strednej časti bočných stien zásobníka elektrolytu a v jeho spodnej časti sú dva obmedzujúce výčnelky, v spodnej časti zásobníka elektrolytu (V) je vytvorená komora na zachytávanie kalu (V sl) s objemovým pomerom V: V sl = 5 - 15, hrúbka anódy v rozmedzí (1 - 3) mm je 0,05 -0,50 katódovej medzery, objem komory na elektrolyt je určený výrazom:
V = V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
Van = (q eh + q cor) Qnk 2;
kde V je objem nádoby s elektrolytom, cm 3;
V el - objem elektrolytu, cm 3;
V an je objem anódy, cm 3;
q el - špecifická spotreba vody z elektrolytu, cm 3 / Ah;
qcc je špecifická spotreba hliníka na elektrochemickú reakciu, cm 3 / Ah;
q cor je špecifická spotreba hliníka na koróziu, cm 3 / Ah;
Q - kapacita článku na cyklus, Ah;
n je počet cyklov;
k 1 = (0,44 - 1,45) - návrhový faktor;
k 2 = (1,97 - 1,49) - návrhový faktor;
a pomer dĺžky (a), šírky (b) a výšky (c) je:
a: b: c = 1: 0,38: 2,7;
a: b: c = 1: 0,35: 3,1;
a: b: c = 1: 0,33: 3,9. V batérii sa navrhovaný článok používa ako galvanický článok vzduch-kov; pri prevádzke galvanického článku vzduch-kov a na ňom založenej batérii sa anódy predbežne upravujú vo vodnom roztoku hydroxidu sodného s koncentráciou (2-5) mol / l s prídavkom trihydrátu metastanátu sodného s koncentráciou (0,01 - 0,10) mol / l. Požadovaná množina a vzťah rozlišovacích znakov v známych zdrojoch patentu a vedeckej a technickej literatúre sa nenašli. Teda navrhované technické riešenie má novosť a invenčnú úroveň. Vynález je priemyselne využiteľný, pretože môže byť použitý ako ekologický autonómny zdroj energie ako súčasť nasledujúcich systémov:
- prenosný prenosný magnetofón typu „prehrávač“ s funkciami nahrávania a prehrávania prostredníctvom systému externých reproduktorov;
- prenosný televízny prijímač na tekutých kryštáloch;
- prenosná baterka;
- elektrický ventilátor;
- detské videohry na tekutých kryštáloch;
- detské rádiom riadené elektrické vozidlá;
- prenosný rádiový prijímač;
- Nabíjačka na batérie;
- prenosné meracie zariadenie. Navrhovaný zdroj prúdu poskytuje vysoké špecifické charakteristiky elektrickej energie, udržuje ich stabilné v celom zdroji a tiež umožňuje skrátiť čas potrebný na dosiahnutie návrhového režimu z 10 - 20 na 1-3 minúty. Stav indikátorov umožňuje dospieť k záveru, že je vhodné získané geometrické vzťahy využiť pri návrhu vzduchohliníkových batérií. Vynález je znázornený na výkresoch, kde obr. 1 zobrazuje vzduchohliníkový prvok - pohľad č. 1, obr. 2 - vzduchovo-hliníkový prvok - typ č. 2, na obr. 3 - prvok vzduch-hliník - pohľad č. 3. Na obr. 4 ukazuje kapacitu elektrolytu vzduch-hliníkového článku a obr. 5 - batéria na báze vzduch-hliníkových článkov. Vzduchohliníkový galvanický článok sa skladá z elektrolytickej nádoby 1, ktorá má na vonkajších bočných stenách 2 okná 3, v hornej časti 4 plniaci otvor 5, obklopený súvislým kužeľovitým výstupkom 6, pôsobiacim ako labyrintové tesnenie, s vo vnútri nádoby 1 na elektrolyt na strednej časti bočných stien 2 a v jej spodnej časti sú dva obmedzujúce výstupky 7, v spodnej časti nádoby 1 na elektrolyt je vytvorená komora 8 na zachytávanie kalu, ktorý sa akumuluje počas prevádzky. Katódy 9 na difúziu plynu sú hermeticky vložené do zásobníka 1 elektrolytu do okien 3 rámu 10. Tesnosť zásobníka 1 elektrolytu je dosiahnutá použitím tesniaceho prostriedku, ktorý je neutrálny vzhľadom na vodný roztok elektrolytu. Elektrické spojenie katód 9 so spotrebiteľom, keď sa používa vzduchovo-hliníkový článok tak mimo batérie, ako aj v jeho zložení, sa uskutočňuje pomocou zberača katódového prúdu 11, ktorý pokrýva nádobu 1 na elektrolyt dvoma horizontálnymi svorkami 12, ktoré sú elektricky spojené dvoma zvislými svorkami 13. V zásobníku 1 na elektrolyt cez plniaci otvor 5 je vložená plochá kovová anóda 14 s výstupkom 15 obdĺžnikového tvaru, určeným na vykonávanie odberu prúdu. Rovina výstupku 15 slúži tiež na utesnenie pozdĺž čiary „anóda 14 - kryt 16“. Plniaci otvor 5 je uzavretý a utesnený krytom 16 obsahujúcim jeden otvor 17 na priechod anódy 14 a jeden alebo viac otvorov 18 na odstraňovanie vodíka z elektrolytickej nádoby 1 počas činnosti vzduchovo-hliníkového článku krytom 16. , čo je tiež hydrofóbna membrána. Prítomnosť v hornej časti zásobníka 4 na elektrolyt po obvode okolo plniaceho otvoru 5 kužeľovitého výčnelku 6 umožňuje zvýšiť tesniace vlastnosti krytu 16. Geometrické vzťahy štruktúry, ktoré umožňujú zlepšiť špecifické parametre elektrickej energie sú tieto:
H1 / (H2 + H3 + H4) = 1,05 - 1,20
H3 / H2 = H3 / H4 = 5-15
H5 / H1 = 1,1 - 1,5
H6 / H3 = 1-1,1
L2 / LI = 1-1,1
L3 / LI = 1,1 - 1,5
L5 / L6 = 0,05-0,50
2xL4 / L6 = 0,95-0,75
Batéria na báze vzduch-hliníkových článkov pozostáva z puzdra 19 s vnútornými zvislými drážkami 20 na držanie vzduchovo-hliníkových článkov a okienok 21 na organizovanie vonkajšieho voľného prúdenia vzduchu vo vnútri batérie, zámkov 22 na pripevnenie krytu s prepínaním 23 na kryt 19, jeden alebo viac zásobníkov 1 elektrolytu s nainštalovanými zberačmi katódového prúdu 11, do ktorých sú vložené anódy 14 a pokryté krytmi 16, obojstranná doska 24 na vedenie prúdu obsahujúca na strane otočenej k prvkom vzduch-hliník , vodivé cesty 25 na elektrické pripojenie od katód 9 k nádržiam 1 na elektrolyt cez katódové kolektory 11 k obojstrannej doske 24 vedúcej prúd, niekoľko otvorov 26 obdĺžnikového tvaru na prechod výstupku 15 kovovej anódy 14, aby sa vykonať elektrické spojenie medzi kovovou anódou 14 a zberačom anódového prúdu 27, niekoľkými otvormi ľubovoľného tvaru 28 na odtok vodíka z elektrolytu celková kapacita 1 do atmosféry cez kryt 23, niekoľko konektorov 29 umiestnených na hornej strane prúdovej obojstrannej dosky 24, premostených elektricky vodivým mostíkom 30 na výber prevádzkového napätia spotrebiteľom a komunikáciu s elektricky vodivé dráhy 25 a 31 na oboch stranách, niekoľko konektorov 32 umiestnených na vrchnej strane obojstrannej dosky 24 na distribúciu prúdu, slúžiacich na pripojenie spotrebiteľa, ako aj kryt 23, ktorý kryje batériu zhora a obsahuje niekoľko otvorov 33 pre konektory 32, niekoľko otvorov 34 pre konektory 29, jeden alebo viac otvorov 35 na odtok vodíka, dve pozdĺžne drážky 36 pre zámky 22, štítok 37 s krátkym návodom na obsluhu. Princíp činnosti a spôsob činnosti galvanického článku vzduch-kov a na ňom založenej batérie, napríklad batérie 3 VA-24, sú nasledujúce. Elektrická energia v batérii sa generuje elektrochemickou reakciou oxidácie hliníka na anóde a znižovania kyslíka na katóde. Použitým elektrolytom sú vodné roztoky buď hydroxidu sodného (NaOH) alebo chloridu sodného (NaCl) alebo zmesi týchto roztokov s inhibičnými prísadami: Na2SnO3 3H20 - v alkalickom elektrolyte a NaHC03 - vo fyziologickom roztoku. V priebehu reakcie sa spolu so spotrebou hliníka spotrebúva kyslík zo vzduchu a voda z elektrolytu, preto sa počas prevádzky batérie, pretože sa spotrebovávajú počas procesu vybíjania, pravidelne anóda a elektrolyt periodicky nahradené čerstvými. Reakčnými produktmi sú hydroxid hlinitý Al (OH) 3 a zahrievanie. Akumulátor pracuje pri teplotách v rozmedzí od -10 ° C do +60 ° C bez prídavného zahrievania pri štarte z mínusových teplôt. Jedným z negatívnych faktorov hliníkovo-vzduchovej batérie je anódová korózia. To vedie k zníženiu elektrického výkonu batérie a k uvoľneniu malého množstva vodíka. Vo väčšej miere sa vplyv korózie prejavuje na počiatočných charakteristikách, v dôsledku čoho je čas potrebný na dosiahnutie stanoveného režimu (10 - 20) minút. Navrhované ošetrenie anód, pri ktorých je ich povrch pokrytý cínom, umožňuje znížiť hustotu korózneho prúdu a výrazne zlepšiť prevádzkový režim vzduchovo-hliníkovej batérie, v dôsledku čoho elektrické vlastnosti a čas do vstupu do režimu sa skráti na (1-3) minúty. Pred začatím prevádzky na batériu je anóda potiahnutá. Anóda je predbežne odtučnená a potom upravená vo vodnom roztoku hydroxidu sodného s koncentráciou (2-5) mol / l s prídavkom trihydrátu metastaničitanu sodného s koncentráciou (0,01-0,10) mol / l pri teplote miestnosti. po dobu 5-60 minút. Výsledky testov navrhovanej vzduchovo-hliníkovej batérie a prototypu sú uvedené v tabuľke. 1 a 2. Ako je zrejmé z tabuliek, navrhovaná vzduchohliníková batéria poskytuje vysoko špecifické a stabilné časové charakteristiky elektrickej energie s krátkym časom potrebným na dosiahnutie režimu.
Nárokovať
1. Galvanický galvanický článok typu vzduch-kov, vrátane nádoby na elektrolyt s plniacim otvorom v jej hornej časti, plochej spotrebnej kovovej anódy umiestnenej v nádobe na elektrolyt, katódy na difúziu plynu umiestnenej v určitej vzdialenosti od pracovnej plochy anóda a z vonkajšej strany voľne umytá plynom, napríklad vzduchom, komora na zachytávanie plynu, vyznačujúca sa tým, že v hornej časti zásobníka elektrolytu okolo plniaceho otvoru je súvislý kužeľovitý výčnelok, ktorý slúži ako labyrintové tesnenie, v stredná časť bočných stien zásobníka elektrolytu a v jeho spodnej časti sú dva obmedzujúce výstupky, v spodnej časti zásobníka elektrolytu V je vytvorená komora V sl na zachytávanie kalu s objemovým pomerom V: V sl = 5 - 15, hrúbka anódy v rozmedzí 1 - 3 mm je 0,05 - 0,50 katódovej medzery, objem zásobníka elektrolytu je určený výrazom:
V = V el + V an;
V el = q el Q n k 1;
V an = (q eh + q cor) Q n k 2;
kde V je objem nádoby s elektrolytom, cm 3;
V el - objem elektrolytu, cm 3;
V an je objem anódy, cm 3;
q el - špecifická spotreba vody z elektrolytu, cm 3 / Ah;
qcc je špecifická spotreba hliníka na elektrochemickú reakciu cm3 / Ah;
q cor je špecifická spotreba hliníka na koróziu, cm 3 / A h;
Q - kapacita článku na cyklus, Ah;
n je počet cyklov;
K 1 = (0,44 - 1,45) - návrhový faktor;
K 2 = (1,97 - 1,49) - návrhový faktor;
a pomer dĺžky a, šírky b a výšky c je 1: 0,38: 2,7; 1: 0,35: 3,1; 1: 0,33: 3,9. 2. Primárna vzduchová kovová batéria obsahujúca puzdro, kryt, najmenej jeden vzduchovo-kovový galvanický článok, vyznačujúca sa tým, že článok podľa nároku 1 je považovaný za taký článok. 3. Spôsob prevádzky galvanického článku vzduch-kov a na ňom založenej batérie vybitím, výmenou anód a elektrolytu za nové, prepláchnutím článku, vyznačujúci sa tým, že anódy sú vopred upravené vo vodnom roztoku hydroxidu sodného s koncentráciou (2-5) mol / l s prídavkom trihydrátu metastanátu sodného s koncentráciou (0,01 - 0,10) mol / l.
