початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2044371

ХІМІЧНИЙ ДЖЕРЕЛО СТРУМУ

Ім'я винахідника: Станько В.Х .; Матаруев В.Н.
Ім'я патентовласника: Кооперативний інноваційний центр "Перспективні технології"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1993.04.22

Використання: газорідинні хімічні джерела струму для автономних систем енергоживлення з обмеженим обслуговуванням.

Суть винаходу: пристрій містить газодифузійний позитивний електрод, виконаний з вугілля з гідрофобізованим запірним шаром, металевий анод з каталізатором, обраним з групи, що включає платину, паладій, родій, золото, срібло, нікель, особливо нікель Ренея, і паливно-електролітного суміш , мас. гліцерин 15 40; вода 30 50 і гідроксид калію 30 45. Цей джерело струму має підвищені питомі електричні характеристики в діапазоні температур від -30 до + 80 ° С.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до електротехніки і може бути використано при виробництві хімічних джерел струму (ХДС) з рідкими анодними реагентами.

Відомий газорідинний ХІТ, що містить вугільний платинованим повітряний електрод, паливний електрод і паливно-електролітного суміш, що складається з 6Н розчину сірчаної кислоти та метанолу. Недоліком зазначеного ХІТ є наявність корозійно-активного кислотного електроліту і обмежений температурний діапазон роботи через високу летючості метанолу [1]

З відомих пристроїв найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак є газорідинний ХІТ, що містить пористий металевий позитивний електрод, негативний металевий електрод покритий шаром шорсткого платинованого нікелю, і суміш лугу з рідким паливом, в якості якого можуть використовуватися метанол, формальдегід і гідразин [2] Недоліком даного ЗИТ є нестабільність електричних характеристик через отруєння позитивного електрода продуктами реакції. Крім того, до недоліків зазначеного ХІТ можна віднести токсичність використовуваного палива.

Метою винаходу є створення газорідинного ХІТ, що володіє поліпшеними електричними характеристиками і розширеними функціональними можливостями в частині діапазону робочих температур.

Мета досягається тим, що в газорідинному ХІТ, що містить позитивний газодифузійний і рідинний металевий електрод з каталізатором і паливно-електролітного суміш, в якості позитивного електрода використовується вугільний електрод з гідрофобізованим запірним шаром, як каталізатор рідинного негативного електрода використовується метал, вибраний з групи, що містить платину, паладій, родій, нікель, золото і срібло, а в якості паливно-електролітної суміші використовується суміш гліцерину, води і гідроксиду калію при наступному співвідношенні компонентів, мас. Гліцерин 15-40 Вода 30-50

Гідроокис калію 30-45

При цьому металевий каталізатор використовується у вигляді металу Ренея.

Новим в заявляється ХІТ є використання вугільного електрода з гідрофобізованим шаром, металевого електрода з каталізатором-металом Ренея з групи, що містить платину, паладій, родій, нікель, золото і срібло, в поєднанні з гліцериновим-лужний сумішшю, при вмісті компонентів, мас. гліцерин 15-40; вода 30-50 і гідроокис калію 30-45.

Порівняльний аналіз з прототипом показав, що запропоноване технічне рішення володіє наявністю нових складових (електроди, паливно-електролітна суміш). Таким чином, заявляється ХІТ відповідає критерію винаходу "новизна". Порівняння заявляється, із іншими технічними рішеннями показує, що самі по собі становлять відомі. Газодифузійний вугільний і рідинний металеві електроди використовуються в інших електрохімічних системах, наприклад в повітряно-цинкової (Електрохімічний енергетика. III Всесоюзна наукова конференція. М. 1989, с.29), і рідинному паливному елементі (Паливні елементи. / Деякі питання науки та теорії. М. Наука, 1964, с.148). Однак використання їх в заявляється електрохімічної системі призводить до поліпшення електричних характеристик і розширення функціональних можливостей, що дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "винахідницький рівень".

Досягнутий технічний результат може бути забезпечений лише всією сукупністю суттєвих ознак і не є результатом простого підсумовування властивостей окремих відомих ознак, оскільки не проявляється при використанні будь-якого з них окремо в відомих рішеннях.

На фіг.1 схематично показаний пропонований ХІТ; на фіг.2 представлена розрядна характеристика ХІТ при токе1 мА / см ² в порівнянні з прототипом.

ХІТ є корпус 1 "кишенькового типу" з повітряними електродами 2, з токоотводом 3, заповнений паливно-електролітної сумішшю 4. Усередині корпусу розміщується негативний рідинний електрод 5 з токоотводом 6. При роботі ХІТ на аноді відбувається взаємодія гліцерину з гідроксильними іонами з утворенням води і альдегідів і звільненням електронів, а на катоді іонізований кисень, взаємодіючи з водою, утворює гідроксильні групи, які дифундують до анода. Токообразующая реакція має вигляд:

анод З ₃ Н ₅ (ОН) ₃ + 3ОН ^- _--> З ₃ Н ₅ О ₃ + 3Н ₂ О + 3е ^-

катод 1,5О ₂ + 1,5 Н ₂ О + 3е ^- _--> 3ОН ^-

Настає внаслідок реакції вода накопичується в електроліті, викликаючи його розведення.

Вибір змісту гідроксиду калію 30-45 мас. і води 30-50 мас. визначається, з одного боку, межею розчинності КОН при нормальній температурі, з іншого боку, тим, щоб забезпечити тривалу працездатність і при цьому в кінці розряду концентрація електроліту через розведення не повинна виходити за нижній робочий межа. Нижня межа вмісту гліцерину в паливно-електролітної суміші визначається часом роботи і нижнім робочим межею концентрації електроліту. Верхня межа обмежується надмірною в'язкістю суміші, що утрудняє дифузійні процеси в ХІТ і обмежує його електричні характеристики.

Використання на позитивних пластинах вугільного електрода з гідрофобізованим запірним шаром забезпечує стабільність характеристик ХІТ за рахунок інертності вугілля до гліцерину, достатньої активності в реакції відновлення кисню і запобігання затоплення активного шару шляхом гідрофобізації. Активний шар зазвичай містить суміш сажі, активованого вугілля і фторопластового сполучного. Гідрофобізований шар виготовляється шляхом напрессовиванія на газову сторону електрода фторопластовой плівки, або нанесенням фторопластовой емульсії з наступним сушінням.

Негативний металевий електрод використовує в якості каталізатора метал, вибраний з груп: платина, паладій, родій, нікель, золото і срібло. Зазначені каталізатори володіють достатніми активністю і стійкістю при робочих умовах ХІТ. Каталізатор використовується у вигляді металу, черні або металу Ренея. Каталізатор наноситься на електрод хімічним або електрохімічним осадженням або в суміші зі сполучною. Металом Ренея називають порошок металу, отриманий після вилуговування сплаву відповідного каталізатора з алюмінієм. Метали Ренея володіють високою питомою поверхнею і достатньою активністю в реакції окислення гліцерину.

Досліджувалися характеристики експериментального зразка, що заявляється ХІТ. Як позитивні електродів використовувалися двошарові вугільні електроди з фторопластовим сполучною і сітчастим нікелевим токоотводом. Гідрофобний запірний шар наносився на газову сторону електрода у вигляді концентрованої емульсії фторопласта з наступним сушінням.

Як негативний електрода використовувалися спечений електрод з нікелю Ренея і хімічно платинована нікелева сітка. Як паливно-електролітної суміші використовувалася суміш, мас. гліцерину 20; води 40 і гідроксиду калію 40. ХІТ з нікелевим анодом розряджався при щільності струму 1 мА / см ² протягом більше 200 ч. Типова розрядна крива в порівнянні з прототипом приведена на фіг.2. ХІТ з платинованим сіткою допускав розряд при більш високій щільності струму до 10 мА / см ^2. Разрядная крива має аналогічний характер. Дослідженнями встановлено, що при окисленні гліцерину можна реалізувати ємність 1 А ч / г. Питома енергія заявляється ХІТ оцінюється в 60-80 Вт год / кг залежно від призначення і використовуваних конструкційних матеріалів. Експериментальний зразок ХІТ випробовувався в діапазоні температур від -30 до +80 ^о С без порушення працездатності. Зі збільшенням робочої температури питомі потужності характеристики ХІТ зростають.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. ХІМІЧНИЙ ДЖЕРЕЛО СТРУМУ, що містить газодифузійний позитивний електрод, металевий анод з каталізатором і топлівоелектролітную суміш, що включає гідроксид калію, воду і спирт, який відрізняється тим, що позитивний електрод виконаний з вугілля, запірний шар якого гідрофобізованим, як каталізатор негативного електрода узятий метал, вибраний з групи, що включає платину, паладій, родій, нікель, золото і срібло, а в якості спирту в паливно-електролітної суміші узятий гліцерин при наступному співвідношенні компонентів, мас.
   
   Гліцерин 15 40
   Вода 30 50
   Гідроксид калію 30 45
2. Джерело струму по п.1, що відрізняється тим, що нікелевий каталізатор негативного електрода виконаний з нікелю Ренея.

Версія для друку
Дата публікації 10.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів