Ägarna till patentet RU 2561566:
Uppfinningen avser energikällor, i synnerhet luft-aluminiumströmkällor.
Känd kemisk strömkälla (pat. RU 2127932), i vilken byte av aluminiumelektroden också utförs genom att batterihöljet öppnas, följt av installation av en ny elektrod.
En nackdel med de kända metoderna för att sätta in en elektrod i ett batteri är att batteriet måste avlägsnas från strömförsörjningskretsen under elektrodbytesperioden.
Ett bränslebatteri är känt (applikation RU 2011127181), i vilket förbrukningselektroder i form av tejp dras genom batterihöljet genom trycktätningar och trycktätningar när de tillverkas med hjälp av dragtrummor, vilket säkerställer inmatningen av förbrukningsbara elektroder i batteriet utan att avbryta strömförsörjningskretsen.
Nackdelen med det kända förfarandet är att trycktätningarna och trycktätningarna inte avlägsnar det väte som frigörs under drift från batteriet.
Det tekniska resultatet av uppfinningen är tillhandahållandet av automatisk insättning av en elektrod med ett ökat arbetsområde för en förbrukningsbar elektrod i en bränslecell utan att avbryta strömförsörjningskretsen, en ökning av bränslecellens energiprestanda.
Det specificerade tekniska resultatet uppnås genom att metoden för att införa en förbrukningsbar elektrod i en luft-aluminiumbränslecell innefattar att flytta den förbrukningsbara elektroden när den utvecklas inuti bränslecellshuset. Enligt uppfinningen används en förbrukningsbar elektrod i form av en aluminiumtråd, som är lindad på ett spiralformat spår av en tunnväggig stav gjord av dielektriskt hydrofobt material och vars ena ände är införd i den tunna håligheten. murad
staven genom hålet i dess nedre del, och den förbrukningsbara elektroden flyttas genom att skruva in den tunnväggiga staven i kåporna till bränslecellshuset, placerade på båda sidor av huset och tillverkade av ett hydrofobt material, vilket säkerställer att elektrolyten lagras inuti bränslecellen och det utvecklande vätet avlägsnas från dess hölje längs skruvytorna på hydrofoba höljen.
Rörelsen av en förbrukningsbar elektrod lindad på en tunnväggig stav med ett spiralformigt spår uppstår som ett resultat av att den skruvas in i lock gjorda av hydrofobt material (fluoroplast, ps, polyeten), medan elektrolyten förblir inuti bränslecellen, och vätet frigörs under drift avlägsnas längs bränslecellkroppens spiralformade yta.
Den cylindriska generatrisen för den förbrukningsbara elektroden är gjord i form av en tunnväggig stav med ett spiralformigt spår, på vilket en aluminiumtrådselektrod är lindad. Staven är gjord av dielektriskt hydrofobt material, vilket gör det möjligt att inte interagera med elektrolyten. Staven med en elektrod gjord av aluminiumtråd ökar den aktiva ytan av den förbrukningsbara elektroden och förbättrar därmed energiprestandan (mängden ström som tas) för luft-aluminiumbränslecellen.
Kärnan i uppfinningen illustreras av ritningar, där:
i fig. 1 visar en luft-aluminiumströmkälla;
i fig. 2 - vy A i fig. ett;
i fig. 3 är vy B i FIG. ett.
Luft-aluminiumbränslecellen består av ett metallhölje 1 med hål 2 för att leda luft till trefasgränsen, en gasdiffusionskatod 3, en elektrolyt 4, 2 hydrofoba höljen 5 placerade på båda sidor av metallhöljet 1, en elektrod i form av en tunnväggig stav 6, aluminiumtråd 7 lindad på ett spiralformigt spår.
När aluminiumtråden 7 förbrukas uppstår korrosion och passivering av elektrodytan, vilket leder till en minskning av storleken på den borttagna strömmen och dämpningen av den elektrokemiska processen. För att aktivera processen är det nödvändigt att skruva en tunnväggig stång med ett spiralformigt spår, i vilket en förbrukningsbar aluminiumtråd är lindad, i hydrofoba lock 5. Väte frigörs genom de spiralformade ytorna på hydrofoba lock 5, medan elektrolyten finns kvar inuti bränslecellens metallhölje 1.
Denna metod låter dig automatisera processen att byta ut anoden (förbrukningselektrod) i en luft-aluminiumströmkälla (HAPS) utan att avbryta strömförsörjningskretsen, samt ta bort vätgas som frigörs under drift.
En metod för att införa en förbrukningsbar elektrod i en luft-aluminiumbränslecell, vilket innefattar att flytta den förbrukningsbara elektroden när den är utsliten inuti bränslecellskroppen, kännetecknad av att en förbrukningsbar elektrod används i form av aluminiumtråd, som lindas på ett spiralformat spår av en tunnväggig stav gjord av dielektriskt hydrofobt material och en ände som förs in i den tunnväggiga stavens hålighet genom ett hål i dess nedre del, och den förbrukningsbara elektroden flyttas genom att skruva fast den tunnväggiga staven staven in i bränslecellshusets lock som är placerade på båda sidor av huset och tillverkade av ett hydrofobt material, vilket säkerställer att elektrolyten lagras inuti bränslecellen och avlägsnas från dens höljen av utströmmande väte längs den spiralformade ytan av hydrofoba lock.
Liknande patent:
Föreliggande uppfinning hänför sig till en kraftgenerator för bränsleceller speciellt utformad som en reservanordning i frånvaro av nätström.
Föreliggande uppfinning avser en gasgenerator för omvandling av bränsle till en syrefattig gas och/eller en väterik gas, vilken kan användas i vilken process som helst som kräver en syrefattig gas och/eller en väterik gas, företrädesvis använd för att generera en skyddsgas eller en reducerande gas för start, avstängning eller nödavstängning av en bränslecell med fast oxid (SOFC) eller en elektrolyscell för fast oxid (SOEC).
SAMMANFATTNING: Uppfinningen avser bränslecellsteknologi, och mer specifikt till en monteringsmodul av bränslecellstackar av fast oxid. EFFEKT: säkerställer kompaktitet, enkel batteri-/systemövergång och förbättring av systemets egenskaper.
Uppfinningen avser kraftverk med fasta polymerbränsleceller (FC), i vilka elektricitet alstras genom den elektrokemiska reaktionen av vätgas med koldioxid, och den elektrokemiska reaktionen av kolmonoxid med atmosfäriskt syre.
Ett bränslecellsystem (100) tillhandahålls, innefattande en bränslecell (1) för att generera energi genom att utföra en elektrokemisk reaktion mellan en oxidationsgas som tillförs en oxidationselektrod (34) och en bränslegas som tillförs en bränsleelektrod (67); ett bränslegastillförselsystem (HS) för att tillföra bränslegas till bränsleelektroden (67); och en styrenhet (40) för att justera bränslegastillförselsystemet (HS) för att tillföra bränslegas till bränsleelektroden (67), varvid styrenheten (40) utför en tryckändring när bränsleelektrodens (67) sidoutlopp är stängt, styrenheten (40) ändrar periodiskt bränslegastrycket vid bränsleelektroden (67) baserat på den första tryckändringsprofilen för att åstadkomma en tryckändring vid den första trycksvängningen (WP1).
Uppfinningen avser ett förfarande för tillverkning av en metallstålseparator för bränsleceller som har korrosionsbeständighet och kontaktbeständighet inte bara i inledningsskedet utan även efter exponering för höga temperaturer och/eller hög luftfuktighet i bränslecellen under en lång period. av tid.
SUBSTANS: Uppfinningen avser bränsleceller av fast tillståndsoxid med intern reformeringsförmåga. En bränslecell av fast oxid inkluderar typiskt en katod, en elektrolyt, en anod och ett katalysatorskikt i kontakt med anoden.
Föreliggande uppfinning avser ett alkalikatjonledande keramiskt membran med åtminstone en del av sin yta belagd med ett skikt av en organisk katjonledande polyelektrolyt som är olöslig och kemiskt stabil i vatten vid basiskt pH.
Uppfinningen avser kemiska strömkällor med en gasdiffusionsluftkatod, en metallanod och vattenhaltiga elektrolytlösningar. ÄMNE: metall-luftströmkälla innehåller en kropp fylld med elektrolyt, en metallanod placerad inuti den, gasdiffusionsluftkatoder placerade på båda sidor av metallanoden. Samtidigt har gasdiffusionsluftkatoder centrala tvärböjningar och är separerade från metallanoden av elektrolytgenomsläppliga porösa separatorer gjorda av ett material med hög ohmsk resistans. Metallanoden har formen av en rektangulär parallellepiped, konjugerad med en kil, och kilen vilar på de nämnda porösa separatorerna. Den föreslagna metall-luftströmkällan har en ökad specifik kapacitet, stabila egenskaper och en förlängd livslängd, eftersom den gör det möjligt att öka förhållandet mellan massan av den upplösande delen av metallanoden och elektrolytvolymen, och följaktligen den specifika energiintensitet och drifttid för strömkällan utan att ersätta metallanoden. 10 ill., 2 pr.
ÄMNEN: Uppfinningen avser energikällor, nämligen metoder för att byta ut en förbrukningsbar elektrod i en luft-aluminiumbränslecell utan att avbryta strömförsörjningskretsen. En förbrukningsbar elektrod används i form av en aluminiumtråd, som är lindad på ett spiralformat spår av en tunnväggig stav gjord av ett dielektriskt hydrofobt material. Ena änden av tråden förs in i den tunnväggiga stångens hålighet genom ett hål i dess nedre del. Den förbrukningsbara elektroden flyttas genom att skruva in en tunnväggig stång i kåporna på bränslecellshuset, placerade på båda sidor av huset och tillverkade av ett hydrofobt material, vilket säkerställer bevarandet av elektrolyten inuti bränslecellen och avlägsnande av den utvecklande väte från dess hölje längs den spiralformade ytan av de hydrofoba höljena. EFFEKT: ökad energiprestanda hos bränslecellen. 3 sjuka.
Phinergy, en israelisk startup, har demonstrerat ett aluminium-luftbatteri som kan driva ett elfordon i upp till 1 000 miles (1 609 km). Till skillnad från andra metall-luft-batterier som vi har skrivit om tidigare, förbrukar Phinergys aluminium-luft-batteri aluminium som bränsle, vilket ger en energikick som konkurrerar med gas eller diesel. Phinergy säger att de har tecknat ett kontrakt med en global biltillverkare för " massproduktion batterier 2017.
Luftbatterier av metall är det inte på något sätt ny idé. Zinkluftbatterier används flitigt i hörapparater och har potential att hjälpa till med. IBM är upptagen med att arbeta på ett litium-luftbatteri som, liksom Phinergy, är inriktat på långsiktig leverans. De senaste månaderna har det blivit tydligt att även natrium-luftbatterier har rätt till liv. I alla tre fallen är luft själva ingrediensen som gör batterier så eftertraktade. I ett konventionellt batteri är den kemiska reaktionen rent intern, varför de tenderar att vara mycket täta och tunga. I metall-luft-batterier erhålls energi genom att oxidera metallen (litium, zink, aluminium) med syre som omger oss, och som inte finns i batteriet. Resultatet är ett lättare och enklare batteri.
Phinergys aluminium-luftbatteri är nytt av två anledningar: För det första har företaget tydligen hittat ett sätt att förhindra att koldioxid korroderar aluminium. För det andra drivs batteriet faktiskt av aluminium som bränsle, vilket långsamt omvandlar vanligt aluminium till aluminiumdioxid. Phinergys prototyp av aluminium-luftbatteri består av minst 50 aluminiumplattor, som var och en ger ström för 20 miles. Efter 1000 miles måste plattorna laddas upp mekaniskt - en eufemism för att helt enkelt fysiskt ta bort plattorna från batteriet. Luftbatterier av aluminium måste fyllas på med vatten var 200 mil för att återställa elektrolytnivåerna.
Beroende på din synvinkel är mekanisk laddning både underbar och hemsk. Dels ger man bilen ytterligare 1 000 mil liv, grovt sett, genom att byta batteri; å andra sidan, köp nytt batteri för varje tusen mil, milt uttryckt, inte särskilt ekonomiskt. Helst kommer allt detta sannolikt att gå ner till frågan om priset på batteriet. Med tanke på dagens marknad kostar ett kilo aluminium 2 $ och en uppsättning med 50 plattor är 25 kg. Genom enkla beräkningar får vi att "uppladdningen" av maskinen kommer att kosta $50. $50 för en 1 000 mil resa är faktiskt ganska bra, jämfört med $4 per gallon bensin för 90 miles. Aluminiumdioxid kan återvinnas till aluminium, men detta är ingen billig process.
Hon var först i världen med att tillverka ett luft-aluminiumbatteri lämpligt för användning i en bil. Al-Air-batteriet på 100 kg innehåller tillräckligt med energi för att ge 3 000 km resor i en kompakt passagerarbil. Phinergy höll en demonstration av tekniken med en Citroen C1 och en förenklad version av batteriet (50 x 500g plattor i en låda fylld med vatten). Bilen färdades 1800 km på en enda laddning och stannade bara för att fylla på vattenförråden - en förbrukningsbar elektrolyt ( video-).
Aluminium kommer inte att ersättas litiumjonbatterier(det laddas inte från uttaget), men det kompletterar dem perfekt. När allt kommer omkring, 95 % av resorna gör bilen för korta sträckor, där det finns tillräckligt med standardbatterier. Ett extra batteri ger en backup ifall batteriet tar slut eller om du behöver resa långt.
Ett luftbatteri av aluminium genererar ström genom att kemiskt reagera metallen med syre från den omgivande luften. Aluminiumplåt - anod. Cellen är belagd på båda sidor med ett poröst material med en silverkatalysator som filtrerar CO 2 . Metallelement bryts långsamt ned till Al(OH)3.
Den kemiska formeln för reaktionen ser ut så här:
4 Al + 3 O 2 + 6 H 2 O \u003d 4 Al (OH) 3 + 2,71 V
Detta är inte någon sensationell nyhet, utan en välkänd teknik. Det har länge använts av militären, eftersom sådana element ger exceptionellt hög energitäthet. Men innan kunde ingenjörer lösa problemet med CO 2 -filtrering och tillhörande förkolning. Phinergy säger sig ha löst problemet och redan 2017 är det möjligt att tillverka aluminiumbatterier för elfordon (och inte bara för dem).
Li-ion batterier Tesla modell S väger cirka 1000 kg och ger en räckvidd på 500 km (i idealiska förhållanden, i verkligheten 180-480 km). Låt oss säga att om du minskar dem till 900 kg och lägger till ett aluminiumbatteri, kommer bilens massa inte att förändras. Räckvidden från batteriet kommer att minska med 10-20%, men den maximala körsträckan utan laddning ökar ända upp till 3180-3480 km! Du kan köra från Moskva till Paris, och något annat kommer att finnas kvar.
På ett sätt liknar detta konceptet hybridbil, men det kräver ingen dyr och skrymmande förbränningsmotor.
Nackdelen med tekniken är uppenbar - aluminium-luftbatteriet måste bytas på ett servicecenter. Förmodligen en gång om året eller mer. Detta är dock en ganska rutinmässig procedur. Tesla Motors visade förra året hur Model S-batterier byts ut på 90 sekunder ( amatör video).
Andra nackdelar är produktionens energiförbrukning och eventuellt det höga priset. Tillverkning och återvinning av aluminiumbatterier kräver mycket energi. Det vill säga ur miljösynpunkt ökar deras användning bara den totala elförbrukningen i hela ekonomin. Men å andra sidan är förbrukningen mer optimalt fördelad - den lämnar stora städer till avlägsna områden med billig energi, där det finns vattenkraftverk och metallurgiska anläggningar.
Det är också okänt hur mycket sådana batterier kommer att kosta. Även om aluminium i sig är en billig metall, innehåller katoden dyrt silver. Phinergy avslöjar inte exakt hur den patenterade katalysatorn är tillverkad. Kanske är detta en komplex process.
Men trots alla dess brister verkar aluminium-luftbatteriet fortfarande vara ett mycket bekvämt komplement till en elbil. Åtminstone som en tillfällig lösning för de kommande åren (decennier?) tills problemet med batterikapacitet försvinner.
Phinergy experimenterar samtidigt med en "uppladdningsbar"
fuji pigment visade en innovativ typ av luft-aluminiumbatteri som kan laddas med saltvatten. Batteriet har en modifierad struktur som ger mer långsiktigt operation, som nu är minst 14 dagar.
Keramiska material och kolmaterial infördes i strukturen av luft-aluminiumbatteriet som ett inre lager. Effekterna av anodkorrosion och ansamling av främmande föroreningar undertrycktes. Som ett resultat har en längre drifttid uppnåtts.
Ett luftbatteri av aluminium med en driftspänning på 0,7 - 0,8 V, som producerar 400 - 800 mA ström per cell, har en teoretisk energinivå per volymenhet på cirka 8100 Wh / kg. Detta är den näst högsta för batterier olika typer. Den teoretiska energinivån per volymenhet i litiumjonbatterier är 120–200 Wh/kg. Detta innebär att aluminium-luftbatterier teoretiskt kan överstiga denna indikator för litiumjonmotsvarigheter med mer än 40 gånger.
Även om kommersiella uppladdningsbara litiumjonbatterier används i stor utsträckning idag mobiltelefoner, bärbara datorer och andra elektroniska apparater, är deras energitäthet fortfarande otillräcklig för användning i elfordon på industriell nivå. Hittills har forskare utvecklat tekniken för luftmetallbatterier med maximal energikapacitet. Forskarna studerade metall-luft-batterier baserade på litium, järn, aluminium, magnesium och zink. Bland metaller är aluminium av intresse som anod på grund av dess höga specifika kapacitans och hög standardelektrodpotential. Dessutom är aluminium billigt och den mest återvunna metallen i världen.
En innovativ typ av batteri bör kringgå huvudbarriären för kommersialisering av sådana lösningar, nämligen den höga nivån av aluminiumkorrosion under elektrokemiska reaktioner. Dessutom ansamlas sidomaterial Al2O3 och Al(OH)3 på elektroderna, vilket förvärrar reaktionsförloppet.
fuji pigment angett att en ny typ av luftbatterier i aluminium kan tillverkas och kan drivas under normala förhållanden miljö, eftersom cellerna är stabila, till skillnad från litiumjonbatterier, som kan antändas och explodera. Alla material som används för att montera batteristrukturen (elektrod, elektrolyt) är säkra och billiga att tillverka.
Läs också:
Användning: luft-metallbatterier som en självständig liten uppladdningsbar strömkälla. Kärnan i uppfinningen: en galvanisk luft-metallcell av lådtyp, inklusive en elektrolytbehållare med ett påfyllningshål i dess övre del, ett lock, en plattformad förbrukningsbar metallanod placerad i elektrolytbehållaren, en gasdiffusionskatod placerad på något avstånd från anodens arbetsyta och fritt tvättad från den yttre gasen, såsom luft, en gasuppsamlingskammare. I den övre delen av elektrolytbehållaren runt påfyllningshålet finns ett kontinuerligt koniskt utsprång som fungerar som en labyrinttätning, i mitten av elektrolytbehållarens sidoväggar och i dess nedre del är två restriktiva utsprång gjorda, i den nedre delen av elektrolytbehållaren V finns en kammare för uppsamling av slam V-slam volymförhållandet V: Vsl = 5-15, anodtjockleken är inom 1-3 mm och är 0,05-0,50 av mellankatodgapet, volymen av elektrolytbehållaren bestäms av uttrycken: V = V el + V an; V email =q email QnK 1 ; V en =q ex +q kärna QnK2, V en - anodvolym, cm3;
n är antalet cykler;
K 2 \u003d (1,97-1,49) - konstruktiv koefficient,
och förhållandet mellan längd a, bredd b och höjd c är: 1: 0,38: 2,7; 1:0,35:3,1; 1:0,33:3,9. Luftmetallbatteriet innehåller ett hölje, ett kopplingslock, minst en luftmetallgalvanisk cell av den föreslagna designen. En metod för att driva en luftmetallgalvanisk cell och ett batteri baserat på den inkluderar urladdning, byte av anoder och elektrolyt med färska och tvättning av cellerna. Anoder före användning förbehandlas i en vattenlösning av natriumhydroxid med en koncentration av (2-5) mol/l med tillsats av trihydratnatriummetastannat med en koncentration av (0,01-0,10) mol/l. 3 s.p. f-ly, 5 ill., 2 tab.
ÄMNEN: Uppfinningen hänför sig till elektrokemi, avser ett förfarande för drift av luft-metallbatterier och kan användas vid användning av luft-metallbatterier som en autonom laddningsbar strömkälla av liten storlek. Känd galvanisk cell, till exempel luft-metalltyp. Elementet innehåller huvudsakligen en elektrolytbehållare, ett lock, en plattformad förbrukningsbar metallelektrod placerad i elektrolytbehållaren. På ett visst avstånd från elektrodens arbetsyta finns en gasdiffusionskatod, som fritt tvättas av gas, i synnerhet luft, från utsidan. För att förbättra cirkulationen av elektrolyten och därigenom öka effektiviteten av den elektrokemiska energiomvandlingen, ackumuleras vätet som genereras under den elektrokemiska reaktionen i elektrolytbehållaren och trycket som stiger i detta fall används för att flytta elektrolyten. I detta fall innehåller elektrolytbehållaren en gasuppsamlingskammare, vars gastryck kan påverka elektrolyten. Genom ett system av rör passerar den förskjutna elektrolyten från den övre delen av elektrolytbehållaren till den nedre (Europatent N 0071015 A2 daterad 22.06.82 - prototyp). Nackdelen med den kända galvaniska cellluft-metalltypen är låga specifika elektriska effektegenskaper på grund av övervikt orsakad av konstruktionens komplexitet. Känt primärt luft-metallbatteri innehållande ett hölje, ett brytarlock, minst en luft-metall galvanisk cell (US patent N 4626482, H 01 M 12/6, 1986 - prototyp). En nackdel med det kända primära luft-metallbatteriet är de låga specifika effektegenskaperna. En känd metod för att driva en luftmetallgalvanisk cell och ett batteri baserat på den genom att ladda ur, ersätta anoderna och elektrolyten med nya, tvätta cellen (AS USSR, 621041, H 01 M 10/42, H 01 M 12/ 08). Nackdelen med det kända förfarandet är en lång period av batteriutgång till ett givet läge (10-20) min. Syftet med uppfinningen är att öka de specifika elektriska effektegenskaperna för luftmetallceller och batterier baserade på dem, öka egenskapernas stabilitet över tiden och även minska tiden för att gå in i läget till (1-3) min. Detta mål uppnås genom att i en välkänd galvanisk cell av luftmetallboxtyp, inklusive en elektrolytbehållare med ett påfyllningshål i dess övre del, ett lock, en förbrukningsbar platt metallanod placerad i en elektrolytbehållare, en gasdiffusionskatod belägen på något avstånd från arbetsytanod och fritt tvättad från utsidan av gas, till exempel luft, gasuppsamlingskammare, i den övre delen runt påfyllningshålet finns ett kontinuerligt koniskt utsprång som fungerar som en labyrinttätning, i mitten av elektrolytbehållarens sidoväggar och i dess nedre del är två restriktiva utsprång gjorda, i den nedre delen bildade elektrolytbehållaren (V) en kammare för uppsamling av slam (Vsl) med ett volymförhållande V: Vsl = 5 - 15, anodtjockleken inom (1-3) mm är 0,05-0,50 av mellankatodgapet, bestäms volymelektrolytkapaciteten av uttrycket:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an (q ex + q kärna) Qnk2;
där V är volymen av elektrolytbehållaren, cm 3;
V el - volym elektrolyt, cm 3 ;
V an - anodens volym, cm 3;
q el - specifik förbrukning av vatten från elektrolyten, cm 3 /Ah;
q ex - specifik förbrukning av aluminium för den elektrokemiska reaktionen, cm 3 /Ah;
Q - elementkapacitet för en cykel, Ah;
n är antalet cykler;
k 1 = (0,44-1,45) - designfaktor;
a:b:c = 1:0,38:2,7;
a:b:c = 1:0,35:3,1;
a:b:c = 1:0,33:3,9. I det välkända primära luft-metallbatteriet, innehållande ett hus, ett kopplingslock, en eller flera luftmetallgalvaniska celler, används det föreslagna elementet som ett sådant element; i känt sätt drift av en luft-metallcell och ett batteri baserat på den genom att ladda ur, ersätta anoderna och elektrolyten med nya, tvätta elementet, ,10) mol/l. gemensamt dragär närvaron i den galvaniska luftmetallcellen av boxtyp av en elektrolytbehållare med ett påfyllningshål i dess övre del, ett lock, en plattformad förbrukningsbar metallanod placerad i elektrolytbehållaren, en gasdiffusionskatod belägen på något avstånd från anodens arbetsyta och fritt tvättad från utsidan av gas, till exempel luft, en gasuppsamlingskammare, närvaron i batteriet av ett hölje, ett strömbrytarlock, en eller flera celler, batteridrift genom urladdning, byte anoderna och elektrolyten med färska, tvätta cellen. Ett utmärkande drag är att i elektrolytbehållarens övre del runt påfyllningshålet finns ett kontinuerligt koniskt utsprång som fungerar som en labyrinttätning, i mitten av elektrolytbehållarens sidoväggar och i dess nedre del två restriktiva utsprång görs, i den nedre delen av elektrolytbehållaren (V) bildas en kammare för uppsamling av slam (Vsl) med ett volymförhållande V: Vsl = 5 - 15, anodtjockleken inom (1 - 3) mm är 0,05- 0,50 av mellankatodgapet, bestäms volymen av elektrolytkammaren av uttrycket:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V en \u003d (q ex + q kärna) Qnk 2;
där V är volymen av elektrolytbehållaren, cm 3;
V el - volym elektrolyt, cm 3 ;
V an - anodens volym, cm 3;
q el - specifik förbrukning av vatten från elektrolyten, cm 3 /Ah;
q ex - specifik förbrukning av aluminium för den elektrokemiska reaktionen, cm 3 /Ah;
q cor - specifik förbrukning av aluminium för korrosion, cm 3 /Ah;
Q - elementkapacitet för en cykel, Ah;
n är antalet cykler;
k 1 = (0,44-1,45) - designfaktor;
k 2 \u003d (1,97-1,49) - designkoefficient;
och förhållandet mellan längd (a), bredd (b) och höjd (c) är:
a:b:c = 1:0,38:2,7;
a:b:c = 1:0,35:3,1;
a:b:c = 1:0,33:3,9. Det föreslagna elementet används i batteriet som en luft-metall galvanisk cell; vid drift av en luftmetallgalvanisk cell och ett batteri baserat på den, förbehandlas anoderna i en vattenlösning av natriumhydroxid med en koncentration av (2-5) mol/l med tillsats av trihydratnatriummetastannat med en koncentration av (0,01-0,10) mol/l. Den påstådda kombinationen och förhållandet mellan särdrag i de kända patentkällorna och vetenskaplig och teknisk litteratur finns inte. Således har den föreslagna teknisk lösning har nyhet och uppfinningsrikedom. Uppfinningen är industriellt tillämpbar, eftersom kan användas som en miljövänlig autonom kraftkälla som en del av följande system:
- en bärbar bärbar bandspelare av typen "spelare" med funktioner för inspelning och uppspelning via ett externt högtalarsystem;
- Bärbar tv-mottagare på flytande kristaller;
- Bärbar ficklampa;
- elektrisk fläkt;
- TV-spel för barn på flytande kristaller;
- barns radiostyrda elbilar;
- bärbar radio;
- Laddare för batterier;
- Bärbar mätanordning. Den föreslagna strömkällan ger höga specifika elektriska kraftegenskaper, håller dem stabila under hela dess livstid och låter dig också minska tiden för att gå in i designläget från 10 - 20 till 1-3 minuter. Indikatorernas tillstånd gör att vi kan dra slutsatsen att det är lämpligt att använda de erhållna geometriska förhållandena vid utformningen av luft-aluminiumbatterier. Uppfinningen illustreras av ritningen, där i fig. 1 visar ett luft-aluminiumelement - vy nr. 1, i fig. 2 - luft-aluminiumelement - typ N 2, i fig. 3 - luft-aluminiumelement - vy nr 3. I fig. 4 visar elektrolytkapaciteten hos en luft-aluminiumcell, och FIG. 5 - batteri baserat på luft-aluminiumceller. Luft-aluminium galvaniska cellen består av en elektrolytbehållare 1, som har fönster 3 längs de yttre sidoväggarna 2, ett påfyllningshål 5 i den övre delen 4, omgivet av ett kontinuerligt koniskt utsprång 6, som fungerar som en labyrinttätning, med inuti av elektrolytbehållaren 1 på mittdelen av sidoväggarna 2 och i dess nedre del finns två begränsande utsprång 7, i den nedre delen av elektrolytbehållaren 1 är en kammare 8 utformad för uppsamling av slam, som ackumuleras under drift. Gasdiffusionskatoder 9 är hermetiskt införda i elektrolytbehållaren 1 i ramens 10 fönster 3. Tätheten hos elektrolytbehållaren 1 uppnås med användning av ett tätningsmedel som är neutralt med avseende på den vattenhaltiga elektrolytlösningen. Den elektriska anslutningen av katoderna 9 med konsumenten vid användning av en luft-aluminiumcell både utanför batteriet, och även som en del av det, utförs med hjälp av en katodströmavtagare 11, som täcker elektrolytbehållaren 1 med två horisontella klämmor 12, som är elektriskt anslutna till två vertikala klämmor 13. I elektrolytbehållaren 1 är en platt metallanod 14 med ett rektangulärt utsprång 15 infört genom påfyllningshålet 5, utformat för att utföra strömuppsamlingen. Planet för utsprånget 15 tjänar också till att täta längs linjen "anod 14 - lock 16". Påfyllningshålet 5 är stängt och förseglat med ett lock 16 som innehåller ett hål 17 för att leda anoden 14 genom det och ett eller flera hål 18 för att avlägsna väte från elektrolytbehållaren 1 under driften av luft-aluminiumcellen genom locket 16 , som samtidigt är ett hydrofobt membran. Närvaron i den övre delen av elektrolytbehållaren 4 längs omkretsen runt påfyllningshålet 5 av utsprånget av en konisk form 6 gör det möjligt att förbättra tätningsegenskaperna hos locket 16. Designens geometriska förhållanden, som gör det möjliga att förbättra de specifika eleffektparametrarna, är följande:
H1 / (H2 + H3 + H4) \u003d 1,05-1,20
H3/H2=H3/H4= 5-15
H5/Hl= 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
Ett batteri baserat på luft-aluminiumceller består av en kropp 19 med invändiga vertikala spår 20 för att hålla luft-aluminiumceller och fönster 21 för att organisera ett externt fritt luftflöde in i batteriet, lås 22 för att fästa locket med omkopplare 23 till stommen 19, en eller flera elektrolytbehållare 1 med installerade katodströmavtagare 11, med anoder 14 införda i dem och lock 16 placerade ovanpå, ett dubbelsidigt strömfördelningskort 24 innehållande, på sidan vänd mot luft-aluminiumelementen ledande spår 25 för elektrisk anslutning från katoderna 9 till elektrolytbehållarna 1 genom katodströmkollektorerna 11 till det strömfördelande dubbelsidiga kortet 24; kapacitans 1 till atmosfären genom locket 23, flera kontakter 29 placerade på ovansidan av det dubbelsidiga strömfördelarkortet 24, överbryggade av en elektriskt ledande bygel 30 för konsumenten att välja driftspänning och kommunicera med elektriskt ledande spår 25 och 31 på båda sidor, flera kontakter 32 placerade på ovansidan av det dubbelsidiga strömfördelarkortet 24, som används för att ansluta konsumenten, samt lock 23, som täcker batteriet uppifrån och innehåller flera hål 33 för kopplingar 32, flera hål 34 för kopplingar 29, ett eller flera hål 35 för vätedränering, två längsgående spår 36 för lås 22, etikett 37 med kortfattade bruksanvisningar. Funktionsprincipen och arbetssättet för en luftmetallgalvanisk cell och ett batteri baserat på den, till exempel ett 3 VA-24-batteri, är följande. Elektrisk energi i batteriet genereras under den elektrokemiska reaktionen av aluminiumoxidation vid anoden och syrereduktion vid katoden. Som elektrolyt används vattenlösningar av antingen kaustikt natrium (NaOH) eller natriumklorid (NaCl), eller blandningar av dessa lösningar med inhiberande tillsatser: Na 2 SnO 3 3H 2 O - i en alkalisk elektrolyt och NaHCO 3 - i salt . Under reaktionen, tillsammans med förbrukningen av aluminium, förbrukas syre från luften och vatten från elektrolyten, därför, under batteridrift, eftersom de förbrukas under urladdningsprocessen, ersätts anoden och elektrolyten periodvis med färska. Reaktionsprodukterna är aluminiumhydroxid Al(OH)3 och värme. Batteriet fungerar i temperaturområdet från -10 o C till +60 o C utan extra uppvärmning vid start från minusgrader. En av de negativa faktorerna med ett luft-aluminiumbatteri är anodkorrosion. Detta leder till en minskning av batteriets elektriska egenskaper och frigörandet av en liten mängd väte. I större utsträckning manifesteras effekten av korrosion i startegenskaperna, vilket resulterar i att tiden för att nå det specificerade läget är (10-20) minuter. Den föreslagna behandlingen av anoder, där deras yta är belagd med tenn, gör det möjligt att minska korrosionsströmdensiteten och avsevärt förbättra driftsläget för luft-aluminiumbatteriet, vilket resulterar i ökad Elektriska egenskaper och tiden för att gå in i läget reduceras till (1-3) min. Beläggningen på anoden utförs innan batteriet tas i drift. Anoden avfettas preliminärt och behandlas sedan i en vattenlösning av natriumhydroxid med en koncentration av (2-5) mol/l med tillsats av trihydratnatriummetastannat med en koncentration av (0,01-0,10) mol/l vid rumstemperatur för 5-60 minuter. Testresultaten för de föreslagna luft-aluminiumbatterierna och prototypen presenteras i tabell. 1 och 2. Som framgår av tabellerna ger det föreslagna luft-aluminiumbatteriet höga specifika och tidsstabila elektriska kraftegenskaper med en kort återhämtningstid.
Krav
1. En galvanisk cell av luftmetalllåda, inklusive en elektrolytbehållare med ett påfyllningshål i dess övre del, en plattformad förbrukningsbar metallanod placerad i elektrolytbehållaren, en gasdiffusionskatod belägen på något avstånd från arbetsytan av anoden och fritt tvättad från utsidan av gas, till exempel luft, en gasuppsamlingskammare, kännetecknad av att i den övre delen av elektrolytbehållaren runt påfyllningshålet finns ett kontinuerligt koniskt utsprång som fungerar som en labyrinttätning, i den mellersta delen av elektrolytbehållarens sidoväggar och i dess nedre del är två restriktiva utsprång gjorda, i den nedre delen av elektrolytbehållaren V bildas en kammare V för uppsamling av slam med ett volymförhållande V: V är = 5 - 15, anodtjockleken inom 1 - 3 mm är 0,05 - 0,50 av mellanrummet mellan katoderna, volymen på elektrolytbehållaren bestäms av uttrycket:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Qn k 1 ;
V en \u003d (q ex + q cor) Q n k 2;
där V är volymen av elektrolytbehållaren, cm 3;
V el - volym elektrolyt, cm 3 ;
V an - anodens volym, cm 3;
q el - specifik förbrukning av vatten från elektrolyten, cm 3 /Ah;
q ex - specifik förbrukning av aluminium för den elektrokemiska reaktionen cm 3 /Ah;
q kor - specifik förbrukning av aluminium för korrosion, cm 3 /A h;
Q - elementkapacitet för en cykel, Ah;
n är antalet cykler;
K 1 \u003d (0,44 - 1,45) - designkoefficient;
K 2 \u003d (1,97 - 1,49) - designfaktor;
och förhållandet mellan längd a, bredd b och höjd c är 1:0,38:2,7; 1:0,35:3,1; 1:0,33:3,9. 2. Primärt luft-metallbatteri innehållande ett hölje, ett lock, minst en luftmetallgalvanisk cell, kännetecknat av att elementet enligt krav 1 tas som ett sådant element. 3. En metod för att driva en luftmetallgalvanisk cell och ett batteri baserat på den genom att ladda ur, ersätta anoderna och elektrolyten med nya, tvätta cellen, kännetecknad av att anoderna är förbehandlade i en vattenlösning av natriumhydroxid med en koncentration av (2 - 5) mol/l med tillsats av trihydratnatriummetastannat med en koncentration av (0,01 - 0,10) mol/l.
