| 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) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2063085
КОНДЕНСАТОР З подвійним електричним ШАРОМ
Ім'я винахідника: Бєляков О.І .; Бринцев А.М.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Еліт"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1993.01.11
Використання: електротехнічна промисловість, виробництво конденсатора подвійним електричним шаром. Суть винаходу: конденсатор з подвійним електричним шаром містить поляризованість вугільний електрод, в якості якого взятий оксидно-нікелевий електрод, неполярізуемий електрод і електроліт, в якості якого використана високоелектропроводная рідина з іонами, оборотними по відношенню до неполярізуемому електроду.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, зокрема до виробництва конденсаторів з подвійним електричним шаром і може бути використано при їх виготовленні.
Відомий конденсатор з подвійним електричним шаром, що містить поляризованість вугільні електроди, сепаратор і рідкий електроліт (патент Японії N 62449-62, кл. H 01 G 9/00, опубл. 1987).
До причин, що перешкоджає досягненню необхідного технічного результату при використанні відомого конденсатора, відноситься те, що такий конденсатор має низьку питому енергію 0,6.0,11 Дж / г (0,95.0,17 Дж / см 3).
Незважаючи на здатність розряджатися високими густиною струму (відношення максимального струму до збереженої ємності складає 0,78-5 А / Ф) і низьку вартість вихідних матеріалів системи, низькі питомі характеристики роблять неможливим створення конденсаторів з великим (10.600 кДж) запасом енергії і застосування їх в як основне джерело живлення електромашин (електротранспорт, пускові стартери і ін.).
Найбільш близьким конденсатором того ж призначення до заявленого об'єкту за сукупністю ознак є конденсатор з подвійним електричним шаром, що містить поляризованість вугільний і неполярізуемий електроди і електроліт (Реферативний збірник. Електрична промисловість. Серія "Хімічні та фізичні джерела струму", М. 1984, випуск 1 ( 94), стр.12-13), прийнятий за прототип.
До причин, що перешкоджає досягненню необхідного технічного результату при використанні відомого конденсатора, прийнятого за прототип, відноситься те, що при наявності високої питомої енергії (2,5.3 Дж / г, 2.3 Дж / см 3) такий конденсатор має високий питомий електроопір (4 Ом см ), обумовлене використанням в такій електрохімічної системі твердого електроліту.
Крім того, використання в конденсаторі дорогих матеріалів (срібло, рубідій) поряд з високим внутрішнім опором не дозволяє застосовувати ці конденсатори в великих енергосистемах і мобільних об'єктах.
Завданням, на вирішення якої спрямовано винахід, є створення нового конденсатора з подвійним електричним шаром, який при порівнянні з іншими відомими конденсаторами такого ж типу мав би вищу величину розрядного струму, питому енергію і був дешевшим у виготовленні.
Технічним результатом, отриманим при здійсненні винаходу, є підвищення розрядних струмів і зниження вартості конденсатора при збереженні високого рівня питомої енергії.
Зазначений технічний результат при здійсненні винаходу досягається тим, що у відомому конденсаторі з подвійним електричним шаром, що містить поляризованість вугільний і неполярізуемий електроди і сепаратор, просочений електролітом, як неполярізуемого електрода узятий оксидно-нікелевий електрод, як електроліту високопроводящей електроліт з іонами, оборотними по відношенню до оксидно-нікелевого електроду.
Заявлений конденсатор, що містить в якості неполярізуемого електрода оксидно-нікелевий електрод (поляризованість-вугільний), в поєднанні з рідким високоелектропроводящім електролітом (водний розчин лугу) має високу питому розрядний струм за рахунок рідкого електроліту і низьку вартість за рахунок використання більш дешевого оксидно-нікелевого електрода .
Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук по патентних і науково-технічним джерел інформації і виявлення джерел, що містять відомості про аналоги винаходу, дозволив встановити, що заявником невиявлений аналог, який характеризується ознаками, ідентичними всім істотним ознаками винаходу, а визначення з переліку виявлених аналогів прототипу, як найбільш близького за сукупністю ознак аналога, дозволив виявити сукупність істотних по відношенню до вбачає заявником технічного результату відмінних ознак в заявленому об'єкті, викладених у формулі винаходу.
На кресленні представлена електрохімічна система пропонованого конденсатора з подвійним електричним шаром.
Відомості, що підтверджують можливість здійснення винаходу, полягають в наступному.
 |
Пропонований конденсатор з подвійним електричним шаром містить поляризованість електрод 1, неполярізуемий електрод 2 і електроліт 3, розміщений в порах сепаратора. Поляризованість електрод виконаний з вуглецевого матеріалу з питомою поверхнею 900-3000 м 2 / г. Як неполярізуемого електрода узятий оксидно-нікелевий електрод. Рідким електролітом є водний розчин калієвої лугу з концентрацією 1-32 Електроліт просочує обидва електроди і розміщений між ними в сепараторі. При катодного поляризації поляризованого електрода в області потенціалів 0,0 ... ® - 0,6 У формується подвійний електричний шар, що складається з гідратованих катіонів К і Н, електрично адсорбованих на негативно зарядженої поверхні вуглецю. При зміщенні потенціалу поляризованого електрода в позитивну область відбувається його розряд і перенесення катіонів К назад в електроліт. Вид процесу: |
Позитивний оксидно-нікелевий електрод заряджений попередньо до потенціалу +0,35.0,55 В і має електричну ємність, що перевищує ємність негативних пластин в 10 і більше разів.
При зміні ємності і, отже, потенціалу поляризованого електрода, потенціал позитивного електрода, перебуваючи на пологом ділянці зарядно-розрядної кривої, не змінюється. Таким чином, оксидно-нікелевий електрод є ідеально неполярізуемим по відношенню до поляризованість в області зміни його потенціалів.
Процес заряду-розряду оксидно-нікелевого (ОНЕ) електрода полягає в частковій депротонізаціі-протонізації при абсолютному надлишку протонів у водному розчині електроліту.
Концентрація розчину повинна забезпечувати
необхідну кількість носіїв заряду для забезпечення провідності 2-го ряду
необхідну кількість носіїв заряду для формування ДЕС на поляризованому електроді;
необхідну кількість протонів для роботи ОНЕ.
У практиці цей діапазон концентрацій становить 15-32 Питомий електроопір менше 1,5 Ом см.
Напруга розімкненого ланцюга зарядженого конденсатора 
НРЦ розрядженого конденсатора при повністю розрядженому поляризованому електроді одно потенціалу неполярізуемого і становить 0,35.0,5 В, проте в окремих випадках припустимо розряд системи до 0,0 В. Отже, експлуатаційний інтервал цього конденсатора з ДЕС 0,0.1,15 В.
Наявність пропонованої системи (+) NiOOH / розчин лугу / С (-) забезпечує питому енергію 3 Дж / г (4-5 Дж / см 3), питома розрядний струм 2,29.10 А / ф.
Таким чином, заявлений конденсатор з ДЕС перевершує відомі за величиною розрядного струму в 2-10 разів і питомої енергії в 1,2-1,5 рази.
Вартість заявленого конденсатора з ДЕС нижче вартості конденсатора по прототипу більш ніж в 25 рaз. Застосовувані в новій системі матеріали широко доступні і недефіцитних.
приклад
1. Як неполярізуемого електрода узятий оксидно-нікелевий електрод, заряджений до потенціалу + 0,55 В, ємність електрода в інтервалі потенціалів 0,55 ® 0,35 В - 1 Ач. Площа електрода 187 см 2, товщина 0,8 мм.
Поляризованість електрод углеволокністого тканий сорбент товщиною 0,35 мм і питомою поверхнею 1200 м 2 / г, розташований по обидва боки оксидно-нікелевого електрода. У цій іпостасі колектора використовується нікелевий прокат завтовшки 0,05 мм. Сепаратор нетканий поліпропіленовий товщиною 0,2 мм.
Електроліт водний розчин їдкого калі густиною 1,26 г / см 3.
На основі цього осередку виготовлена батарея конденсаторів з ДЕС, що складається з 34 осередків, з'єднаних послідовно на напругу 28 В.
Ємність батареї 23,5 Ф при розряді струмом 2А з 28 В до 15 В.
Імпеданс 115,6 Ч 10 -3 Ом
Максимальний струм розряду 242,2 А
Питомі електричні характеристики 4,17 Дж / см 3, 3,04 Дж / г, 10,3 А / Ф.
2. Конденсатор, що складається з 102 осередків, відрізняється від осередку, описаної вище, тим, що замість одного шару вуглецевого сорбенту з обох сторін оксидно-нікелевого електрода знаходиться 3 шари.
Ємність конденсатора 178,9 Ф при розряді струмом 5А з напруги 28,0 В до 15,0 В.
Імпеданс 68 Ч 10 -3 Ом
Максимальний струм розряду 411,7 А
Питомі характеристики 5,68 Дж / см 3, 3,11 Дж / г, 2,3 А / ф.
Запропонований конденсатор з ДЕС забезпечує підвищення розрядних струмів при експлуатації і є дешевшим в порівнянні з відомими при збереженні високого рівня питомої енергії.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Конденсатор з подвійним електричним шаром, що містить поляризованість вугільний і неполярізуемий електроди і сепаратор, просочений електролітом, що відрізняється там, що в якості неполярізуемого електрода узятий оксидно-нікелевий електрод, а в якості електроліту високопроводящей електроліт з іонами, оборотними по відношенню і оксидно-нікелевого електроду.
Версія для друку
Дата публікації 05.04.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.