ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА


RU (11) 2144245 (13) C1

(51) 7 H01M6/04, H01M6/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 98115948/09 
(22) Дата подачи заявки: 1998.08.18 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.08.18 
(45) Опубликовано: 2000.01.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Cell with Sodium Hypochlorite or chlorite and Anodes of Magnesium or Aluminium. J. ELECTROCHEM SOC. Vol. 143, N 143, 1996. US 4753859 A, 28.06.88. RU 2024115 C1, 30.11.94. Кедринский И.А. и др. Литиевые источники тока.-М.: 1992, с.196. 
(71) Заявитель(и): Попов Андрей Вениаминович; Гительсон Александр Владимирович; Кузьмин Геннадий Яковлевич 
(72) Автор(ы): Попов А.В.; Гительсон А.В.; Кузьмин Г.Я. 
(73) Патентообладатель(и): Попов Андрей Вениаминович; Гительсон Александр Владимирович; Кузьмин Геннадий Яковлевич 
Адрес для переписки: 195112, Санкт-Петербург, а/я 27, Попову А.В. 

(54) ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве химических источников тока. Техническим результатом изобретения является повышение электрической емкости. Согласно изобретению химический источник тока содержит корпус, положительный электрод и систему "отрицательный электрод - электролит - активный компонент положительного электрода в виде оксигалоидного аниона". В качестве отрицательного электрода используют литий, литийсодержащий сплав, интеркалат лития или металл II - VIII групп, в качестве электролита - неводный или водный электролит, а в качестве оксигалоидного аниона - хлор в степени окисления +5 или бром в степени окисления +5 или +7, или йод в степени окисления +5 или +7, или их смесь. 2 с. и 10 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве химических источников тока (ХИТ).

Известен ХИТ, содержащий корпус, положительный электрод и систему "отрицательный электрод - электролит - активный компонент положительного электрода", причем компонентами системы являются соответственно литиевый электрод - водный электролит - оксигалоидный анион, содержащий хлор или бром в степени окисления +5 (хлорат или бромат). (И.А. Кедринский и др. "Литиевые источники тока". - М., 1992, с. 196). Недостатком указанного ХИТ является низкая сохраняемость и низкая электрическая емкость.

Из известных ХИТ по совокупности существенных признаков наиболее близким является ХИТ "Cell with sodium hipochlorite or chlorite and anodes of magnesium or aluminium" (J. of Electrochem. Soc., Vol. 143 N 10, 1996). ХИТ содержит корпус, положительный электрод и систему "отрицательный электрод - электролит - активный компонент положительного электрода", причем компонентами системы являются соответственно металлический отрицательный электрод - водный электролит - оксигалоидный анион, содержащий хлор в степени окисления +1 или +3 (гипохлорит или хлорит). Недостатком указанного ХИТ является низкая электрическая емкость.

Задачей изобретения является создание ХИТ, имеющего высокую электрическую емкость.

Указанный технический результат достигается тем, что в ХИТ, содержащем корпус, отрицательный электрод и систему "отрицательный электрод - электролит - активный компонент положительного электрода в виде оксигалоидного аниона" используются системы из следующих компонентов:

1. Литий, интеркалат лития или литийсодержащий сплав - неводный электролит - оксигалоидный анион, содержащий хлор в степени окисления +5, или бром в степени окисления +5 или +7, или йод в степени окисления +5 или +7, или их смесь.

2. Металл II - VIII группы - водный электролит - оксигалоидный анион, содержащий хлор в степени окисления +5, или бром в степени окисления +5 или +7, или йод в степени окисления +5 или +7, или их смесь.

Указанные оксигалоидные анионы восстанавливаются при разрядке ХИТ на положительном электроде с высоким электрохимическим эквивалентом, чем и достигается высокая разрядная емкость, например:

реакция при разряде - электрохим.эквивалент

IO4-+4H2O+8e=I-+8OH- - 0,25 мг

6Li+IO3++6e=I-+3Li2O - 0,30 мг

ClO3-+6H++6e=Cl-+3H2O - 0,14 мг

Электрохимический эквивалент вычислен по формуле A/nF, где:

A - масса моля оксигалоидного аниона;

n - число электронов;

F - число Фарадея.

Целесообразно, чтобы положительный электрод заявляемого ХИТ содержал материал из группы углерод, сталь, никель, хром, титан, серебро, металл платиновой группы, их смесь или сплав.

Целесообразно, чтобы положительный электрод имел удельную поверхность выше 0,1 м2/г.

Целесообразно, чтобы заявляемый ХИТ с водным электролитом содержал катионоообменную мембрану в качестве сепаратора.

Целесообразно, чтобы в качестве оксигалоидных анионов использовались анионы из ряда: хлорат, бромат, йодат, пербромат, перйодат (конкретные ионные формы в указанных степенях окисления).

Целесообразно, чтобы оксигалоидный анион, выбранный из перечисленного ряда, входил в состав малорастворимого соединения.

Целесообразно, чтобы ХИТ содержал активный компонент положительного электрода в количестве выше предельно растворимого в электролите.

Целесообразно, чтобы в качестве отрицательного электрода в водном растворе использовался металл из ряда: цинк, магний, алюминий, железо.

Для подтверждения реализуемости были собраны макеты ХИТ в соответствии с заявленным изобретением и измерена их разрядная емкость.

Пример 1. В качестве отрицательного электрода ХИТ использовали магниевый стакан, в качестве положительного - углеродную активированную ткань с удельной поверхностью 1200 м2/г. Электролит: 1M водный раствор MgBr2, насыщенный в пространстве положительного электрода броматом калия. (Активный компонент положительного электрода - бромат. ) Бромат калия введен дополнительно в твердой фазе в количестве 2 г/см3. Сепаратор - пористый полипропилен, положительный токоподвод: парафинированный графит. Отрицательный электрод являлся также корпусом ХИТ. Элемент использовался в качестве первичного. Ток разряда 1 мА. Емкость составила 0,9 Ачас на 1 г бромата калия.

Пример 2. Первичный элемент. Отрицательный электрод литиевый, положительный: таблетка из спрессованной смеси AgIO3, сажи (15%) и полиэтилен (15%), электролит: обезвоженный -бутиролактон + 0,5 M LiI, сепаратор из пористого полипропилена, корпус из стали Х18Н10Т. Элемент разряжали током 20 мкА/см2. Емкость составила 0,4 Ачас на 1 г положительного электрода.

Пример 3. Отрицательный электрод: цинковый стакан 13,6х45 мм с нанесенной пастой из Zn и ZnO2 с карбоксиметилцеллюлозой в концентрированной КОН. Положительный электрод: свернутая в цилиндр активированная углеродная ткань с удельной поверхностью 1200 м2/г и нанесенной дисперсной платиной (10 мг). Активный компонент положительного электрода - йодат калия в виде насыщенного раствора и твердой фазы в количестве 2,5 г/см3. Электролит: водный 8 М КОН. При циклировании током 10 мА в режиме аккумулятора (10 циклов) разрядная емкость составила 0,6 Ачас на 1 г КIO3.

Пример 4. Первичный элемент. Отрицательный электрод выполнен аналогично примеру 3. Положительный электрод: спираль 9х35 мм из l = 1х250 мм нихромовой проволоки. Электролит - водный 8 М КОН. Активный компонент положительного электрода: КIO4 в количестве 2 г/см3, т.е. частично в виде твердой фазы. Сепаратор - целлофан. При разряде током 1 мА емкость составила 0,9 Ачас на 1 г перйодата калия.

Из примеров следует, что ХИТ с предложенными системами "отрицательный электрод - электролит - активный компонент положительного электрода в виде оксигалоидного электрода" имеют высокую разрядную емкость. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Химический источник тока, содержащий корпус, положительный электрод и систему отрицательный электрод - электролит - активный компонент положительного электрода в виде оксигалоидного аниона, отличающийся тем, что в качестве составных частей указанной системы используют литий, литийсодержащий сплав или интеркалат лития - неводный электролит - оксигалоидный анион, содержащий хлор в степени окисления +5, или бром в степени окисления +5 или +7, или йод в степени окисления +5 или +7, или их смесь.

2. Химический источник тока по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксигалоидного аниона взят анион из ряда хлорат, бромат, йодат, пербромат, перйодат.

3. Химический источник тока по п.1, отличающийся тем, что положительный электрод содержит углерод и/или металл, выбранный из группы: сталь, никель, хром, титан, серебро, металл платиновой группы, их смесь или сплавы.

4. Химический источник тока по п.1, отличающийся тем, что положительный электрод имеет удельную поверхность выше 0,1 м2/г.

5. Химический источник тока по п.1, отличающийся тем, что оксигалоидный анион взят в количестве, превышающем предельно растворимое количество в электролите.

6. Химический источник тока, содержащий корпус, положительный электрод и систему отрицательный электрод - электролит - активный компонент положительного электрода в виде оксигалоидного аниона, отличающийся тем, что в качестве составных частей указанной системы используют металл II-VIII групп - водный электролит - оксигалоидный анион, содержащий хлор в степени окисления +5, или бром в степени окисления + 5 или +7, или йод в степени окисления +5 или +7, или их смесь.

7. Химический источник тока по п.6, отличающийся тем, что в качестве отрицательного электрода взят металл из ряда: цинк, магний, железо, алюминий.

8. Химический источник тока по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно содержит катионообменную мембрану в качестве сепаратора.

9. Химический источник тока по п.6, отличающийся тем, что в качестве оксигалоидного аниона взят анион из ряда: хлорат, бромат, йодат, пербромат, перйодат.

10. Химический источник тока по п.6, отличающийся тем, что положительный электрод содержит углерод и/или металл, выбранный из группы: сталь, никель, хром, титан, серебро, металл платиновой группы, их смесь или сплавы.

11. Химический источник тока по п.6, отличающийся тем, что положительный электрод имеет удельную поверхность выше 0,1 м2/г.

12. Химический источник тока по п.6, отличающийся тем, что оксигалоидный анион взят в количестве, превышающем предельно растворимое количество в электролите.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru