ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА


RU (11) 2340982 (13) C1

(51) МПК
H01M 6/20 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - нет данных 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2007128636/09 
(22) Дата подачи заявки: 2007.07.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2007.07.25 
(45) Опубликовано: 2008.12.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Журнал неорганической химии, 2005, т.50, №11, с.1892-1895. SU 1777655 A3, 23.11.1992. US 4592969 А, 03.06.1986. US 5206456 А, 27.04.1993. 
(72) Автор(ы): Губанова Татьяна Валерьевна (RU); Гаркушин Иван Кириллович (RU); Фролов Евгений Игоревич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU) 
Адрес для переписки: 443100, г.Самара, ул. Молодогвардейская, 244, главный корпус СамГТУ, патентный отдел 

(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКАИзобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для высокотемпературных тепловых химических источников тока. Согласно изобретению электролит содержит фторид лития, бромид лития, метаванадат лития и молибдат лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития 5,8...6,3, бромид лития 45,5...47,5, метаванадат лития 40,4...42,4, молибдат лития 6,1...8,2. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат и температуры плавления. 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов высокотемпературных тепловых химических источников тока, включающих галогениды, метаванадаты и молибдаты лития.

Известны составы, которые могут быть использованы в качестве электролитов для химических источников ток, а именно:

1) содержащий фторид и молибдат лития. Температура плавления смеси 609°С, удельная энтальпия плавления 238 Дж/г (Справочник по плавкости солевых систем. Т.1 // Под ред. Воскресенской Н.К. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1961. - 588 с.).

2) содержащий ванадат и молибдат лития. Температура плавления смеси 533°С, удельная энтальпия плавления 328 Дж/г (Беляев И.Н., Лупейко Т.Г., Вяликова В.И. Системы LiVO 3-Li2Mo(W)O4 и NaVO3-Na2Cr(Mo)O 4 // Журн. неорган. химии. 1975. Т.20. №9. С.2483-2486).

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiVO 3-Li2MoO4 (Трехкомпонентные системы LiF-LiVO3-Li2 MoO4 и LiVO3-Li 2SO4-Li2MoO 4 // Журн. неорган. химии. - 2005. Т.50. - №11. С.1892-1896). Температура плавления эвтектического состава равна 493°С, удельная энтальпия плавления 297 Дж/г.

Настоящее изобретение обеспечивает работу состава в качестве химического источника тока в интервале температур 394-409°С, что значительно снижает энергозатраты на его плавления.

Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что данный состав, содержащий фторид, метаванадат и молибдат лития, дополнительно содержит бромид лития. Состав имеет следующее соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития 5,8...6,3 
Бромид лития 45,5...47,5 
Метаванадат лития 40,4...42,4 
Молибдат лития 6,1...8,2 


Примеры конкретного исполнения

Пример 1.

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «х.ч.» 0,58 г (5,8 мас.%) фторида лития + 4,75 г (47,5 мас.%) бромида лития + 4,04 г (40,4 мас.%) метаванадата лития + 0,62 г (6,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С.

Удельная энтальпия плавления определялась по следующей методике.

Площади пиков дифференциальных кривых ДТА ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе. Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле



где t Hэт, - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, Дж/г;

SE, Sэт. - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению исследуемого состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно;

TE, Т эт.- температуры плавления исследуемого состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Удельная энтальпия плавления составляет 176 Дж/г.;

Пример 2.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,63 г (6,3 мас.%) фторида лития + 4,65 г (46,5 мас.%) бромида лития + 4,11 г (41,1 мас.%) метаванадата лития + 0,61 г (6,1 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С. Удельная энтальпия плавления 152 Дж/г.

Пример 3.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,60 г (6,0 мас.%) фторида лития + 4,66 г (46,6 мас.%) бромида лития + 4,13 г (41,3 мас.%) метаванадата лития + 0,62 г (6,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 394°С. Удельная энтальпия плавления 183 Дж/г.

Пример 4.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,58 г (5,8 мас.%) фторида лития + 4,55 г (45,5 мас.%) бромида лития + 4,04 г (40,4 мас.%) метаванадата лития + 0,82 г (8,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 403°С. Удельная энтальпия плавления 196 Дж/г.

Пример 5.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,59 г (5,9 мас.%) фторида лития + 4,58 г (45,8 мас.%) бромида лития + 4,24 г (42,4 мас.%) метаванадата лития + 0,60 г (6,0 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С. Удельная энтальпия плавления 191 Дж/г.

В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств предлагаемого состава и состава, выбранного в качестре прототипа.

Таблица 
Составы Состав смеси, мас.% Удельная энтальпия плавления, Дж/г Температура плавления, °С 
LiF LiVO 3 Li2MoO 4 LiBr 
Прототип 18,0 53,0 29,0 - 297 493 
Предлагаемый 
1 5,8 40,4 6,2 47,5 176 409 
2 6,3 41,1 6,1 46,5 152 409 
3 6,0 41,3 6,2 46.6 183 394 
4 5,9 42,4 6,0 45,8 191 409 
5 5,8 40,4 8,2 45,5 196 403 


Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав обеспечивает работоспособность электролита в высокотемпературном тепловом, химическом источники тока в диапазоне температур 394-409°С с удельной энтальпией плавления 152-196 Дж/г.

За пределами концентраций, приведенных в заявке, нарушается однофазность, возрастает температура, что приводит к увеличению энергозатрат на плавления смеси.

По сравнению с наиболее близким составом заявляемый имеет следующие преимущества: на 84-99°С снижена температура плавления; на 101-145 Дж/г снижена удельная энтальпия плавления. Указанные преимущества значительно снижают энергозатраты на плавления заявляемого состава.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Электролит для химического источника тока, включающий фторид, метаванадат и молибдат лития, отличающийся тем, что дополнительно введен бромид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития 5,8...6,3 
Бромид лития 45,5...47,5 
Метаванадат лития 40,4...42,4 
Молибдат лития 6,1...8,2