СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА


RU (11) 2148877 (13) C1

(51) 7 H01M4/26, H01M4/32 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 96107913/09 
(22) Дата подачи заявки: 1996.04.19 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1996.04.19 
(45) Опубликовано: 2000.05.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Дасоян М.А. и др. Производство электрических аккумулятором. - М.: Высшая школа, 1970, с.384 - 340. US 4064332 A, 20.12.1977. RU 1695788 C, 15.10.1994. 
(71) Заявитель(и): АООТ Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт химических источников тока 
(72) Автор(ы): Назарова В.Б.; Плугин И.Н.; Волынский В.А.; Токарев Ю.А.; Козлов В.Л. 
(73) Патентообладатель(и): АООТ Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт химических источников тока 
Адрес для переписки: 410015, г.Саратов, ул. Орджоникидзе 11-а, НИИХИТ, патентная служба, Певневу В.Н. 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА 

Изобретение относится к электротехнике и касается производств щелочных аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является создание экологически чистой технологии изготовления металлокерамического оксидно-никелевого электрода с многократным использованием воды и щелочи в производстве. Согласно изобретению спеченные пористые основы после пропитки в растворах солей никеля и щелочи отмывают конденсатом и используют их многократно путем создания замкнутого водооборота и оборота щелочи. Воду после отмывки осветляют в отстойнике, очищают от гидрата закиси никеля на установке ультрафильтрации, нейтрализуют кислотой до рН 6,5 - 7,5 и обессоливают на обратноосмотической установке. Щелочь осветляют в отстойнике, регенерируют раствором гидрооксида бария, фильтруют и корректируют до нужной концентрации. 2 ил., 3 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к способу изготовления оксидно-никелевых металлокерамических электродов щелочных аккумуляторов.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления положительного металлокерамического электрода щелочного аккумулятора /1/, при котором на никелевую фольгу наносят никелевую суспензию и спекают в атмосфере водорода; полученные пористые основы пропитывают в растворах солей никеля, обрабатывают в растворе щелочи с последующей отмывкой конденсатом и сушат. Пропитку ведут до необходимого привеса активного материала, затем заготовки формуют и отправляют на вырубку электродов.

Недостатками данного способа являются: низкий технологический коэффициент использования никеля из ванн пропитки, большой расход конденсата и щелочи вследствие их сброса после технологического цикла, огромное количество промышленных стоков с высоким содержанием тяжелых металлов.

Целью изобретения является создание экологически чистой технологии изготовления металлокерамического оксидно-никелевого электрода с многократным использованием воды и щелочи в производстве.

Поставленная цель достигается тем, что спеченные пористые основы после пропитки в растворах солей никеля и щелочи отмываются конденсатом, а загрязненную воду, содержащую мелкодисперсный гидрат закиси никеля (ГЗН), карбонаты, сульфаты или нитраты и имеющую pH 12-13, собирают в каскадный отстойник. Осветленную фракцию из отстойника подают на установку ультрафильтрации с элементами ВТУ марки Ф-1 для тонкой очистки от гидрата. Фильтрат нейтрализуют кислотой до pH 6,5-7,5 и направляют на обратноосмотическую установку с элементами ЭРО-6,5/9500 под давлением 4-5 МПа. Концентрирование солей ведут до 50 г/л; при этом содержание соли в пермеате не более 3 г/л (степень концентрирования не более 4). Концентрат разбавляют водой (фильтрат с ультрафильтрационной установки) с последующих отмывок, нейтрализуют и обессоливают. Цикл периодически повторяют до тех пор, пока содержание солей после разбавления концентрата не достигнет 12 - 15 г/л, после чего концентрат сбрасывают в загрязненную после пропитки щелочь для последующей очистки.

Загрязненную гидратом закиси никеля, солями никеля и карбонатами щелочь собирают в отстойник. Осветленную фракцию из отстойника подают в бак-реактор, где ее нагревают до 80oC и вводят для осаждения сульфатов и карбонатов необходимое количество 15%-ного раствора гидроокиси бария, нагретого до 80oC. Реакцию проводят в течение 1 ч при 80oC и постоянном перемешивании, затем охлаждают до комнатной температуры и осветленную фракцию подают в емкость для корректирования до нужной плотности. Очищенную щелочь используют в техпроцессе.

Гидрат закиси никеля из отстойника для воды и щелочи отжимают на фильтр-прессе высокого давления, сушат при 110oC до содержания в нем влаги 5% и отмывают. Воду после отмывки гидрата собирают в отстойник системы водоочистки.

Сопоставленный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что отмывочную воду и отработанную щелочь используют многократно путем создания замкнутого водооборота и оборота щелочи; вода после отмывки подвергается отстою, нейтрализации, ультрафильтрации и обессоливается методом обратного осмоса; отработанную щелочь подвергают отстою, очищают раствором Ba(OH)2 от сульфатов и карбонатов, корректируют до нужной плотности, а извлеченный из отстойников гидрат закиси никеля отмывают, сушат и используют для приготовления солей никеля путем растворения в кислоте.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники и, следовательно, заявленный способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Ниже приводятся конкретные примеры реализации способа.

Пример 1. Изготовление металлокерамических электродов размером 23 х 40 мм толщиной 0,3 мм проводили пропиткой заготовок в сернокислом никеле и щелочи с использованием очищенной щелочи и очищенной воды. Обеспечение требований технологии контролировали по химическому составу активных масс изготовленных электродов. Данные, полученные по базовому и предлагаемому способам, приведены в таблицах 1 и 2.

Очистку воды в процессе изготовления электродов и повторное ее использование осуществляли путем введения в технологическую схему (фиг.1) установок ультрафильтрации с элементами БТУ 0,5/2 марки Ф-1 и обратного осмоса с элементами ЭРО-6,5/9500. Осветленную фракцию из отстойника 1 подавали насосом 2 под давлением 0,6 МПа на установку ультрафильтрации 3. В данном случае скорость ультрафильтрации определялась мощностью насоса, а предельное рабочее давление - 0,6 МПа - техническими условиями на БТУ-0,5/2 марки Ф-1, который работает в диапазоне pH 1 - 13 и задерживает частицы размером 5 мкм. Анализ фильтрата показал наличие Ni в количестве 0,00008 г/л. Ультрафильтрация являлась стадией подготовки воды для обратноосмотического обессоливания.

Фильтрат с установки 3 собирали в бак 4, где воду нейтрализовали серной кислотой d = 1,84 г/см3 до pH 6,5 - 7,5 с целью использования воды в техпроцессе, а также в связи с тем, что диапазон работы мембран МГА-90 обратного осмоса находится в пределах pH 5-8. Из бака нейтрализации 4 раствор подавали насосом высокого давления 5 на обратноосмотическую установку 6 под давлением 4-5 МПа для обеспечения производительности элементов ЭРО-6,5/9500 по фильтрату не менее 100 л/ч. Концентрирование K2SO4 вели до 50 г/л, при том содержание соли в пермеате не превышало 3 г/л (табл. 1).

Предельное содержание K2SO4 в пермеате обусловлено тем, что по существующей технологии воду после 6-й отмывки с содержанием K2SO4 до 3 г/л использовали для первой отмывки заготовок от щелочи в следующем пропиточном цикле. Концентрат в баке разбавляли водой (фильтрат с ультрафильтрационной установки) с последующих отмывок.

Цикл периодически повторяли до тех пор, пока количество K2SO4 в концентрате после разбавления не превышало 15 г/л. При более высоких концентрациях раствора снижается экономическая эффективность применения обратного осмоса.

Очистку щелочи в процессе изготовления электродов и ее повторное использование осуществляли путем введения в технологическую схему (фиг.2) реактора для очистки щелочи от карбонатов и сульфатов.

Осветленную фракцию из отстойника 1 подавали насосом 2 в бак-реактор 3, нагревали до 80oC и вводили приготовленный при t=80oC в баке 4 раствор Ba(OH)2 15%-ной концентрации в количестве, необходимом для осаждения карбонатов и сульфатов. Реакцию проводили в течение 1 ч при 80oC и постоянном перемешивании. Время осаждения определяли экспериментально.

Для нейтрализации готовили 15%-ный (близкий к насыщенному) раствор Ba(OH)2 при 80oC, чтобы максимально уменьшить разбавление щелочи. После осаждения раствор щелочи охлаждали до комнатной температуры, чтобы уплотнить осадок BaCO3 и BaSO4. Осветленную фракцию из бака-реактора насосом 5 подавали в бак для корректировки 6 и доводили щелочь до нужной плотности. Очищенную щелочь использовали для пропитки заготовок.

Пример 2. В процессе изготовления электродов суспензию гидрата закиси никеля из отстойников для воды и щелочи подавали насосом на фильтр-пресс высокого давления. В качестве фильтрующей ткани использовали бельтинг. Отжатый гидрат после фильтрации содержал 18,3% влаги. В целях сокращения объемов конденсата для его отмывки проводили первую сушку на противнях при 110oC в течение 5 ч. Затем высушенный гидрат растворяли конденсатом с последующей отмывкой на нутч-фильтре. Расход конденсата составлял 30 л на килограмм порошка. Отмытый гидрат сушили при 110oC в течение 8 ч до равновесной влажности 5%. Химический состав его приведен в таблице 3. Полученный гидрат закиси никеля может быть использован в производстве ламельных аккумуляторов

Использование заявляемого изобретения позволяет значительно сократить расход конденсата и щелочи, исключить потери солей никеля, их попадание в окружающую среду. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ изготовления металлокерамического оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора из спеченной пористой основы, пропитанной в растворах солей никеля, включающий обработку в растворе щелочи с последующей 6 - 7-кратной отмывкой конденсатом от щелочи, отличающийся тем, что отмывочную воду и отработанную щелочь используют многократно путем создания замкнутого водооборота и оборота щелочи; воду после отмывки осветляют в отстойнике, очищают от гидрата закиси никеля на установке ультрафильтрации, нейтрализуют кислотой до pH 6,5 - 7,5 и обессоливают на обратноосмотической установке; щелочь осветляют в отстойнике, регенерируют 15%-ным раствором гидроокиси бария при температуре до 80oС и постоянном перемешивании, фильтруют и корректируют до нужной плотности.




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