RO130718B1 - Sistem de baterie electrică cu putere mărită - Google Patents

Description

Invenția face parte din domeniul energetic, prin transformarea energiei chimice în energie electrică, și se adresează, în principal, gospodăriilor individuale izolate, care nu au acces la o rețea electrică, dar nu numai acestora.

Sunt bine cunoscute pilele electrice cu electrolit solid sau lichid, și chiar reîncărcabile, care se bazează pe transformarea energiei chimice în energie electrică, cum arfi cele dezvăluite în cererile de brevet de invenție US 2011223487 (A1), WO 9930379 (A1), US 2016380306 (A1), TW 201633597 (A).

în cazul acestor pile electrice clasice se observă o scădere rapidă a puterii, atât datorită faptului că electrozii se încarcă cu depuneri, cât și datorită faptului că electrolitul își pierde eficiența în timp.

Dezavantajele menționate sunt înlăturate prin aceea că sistemul de baterie electrică, conform invenției, are amplasat în compartimentul electrozilor, sau în afara acestuia, unul sau mai multe vibratoare, acordate concomitent sau succesiv pe una sau mai multe frecvențe selectate din domeniul infra- sau ultrasunetelor, pe una sau mai multe direcții de propagare ce imprimă vibrații fie carcasei bateriei, fie electrolitului, fie direct electrozilor.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- are un cost de cel puțin 10 ori mai mic pentru aceeași cantitate de energie electrică produsă;

- se pot folosi electroliți netoxici sau puțin toxici, și mult mai ieftini;

- se evită poluarea generată de industria producătoare de baterii clasice, de reciclarea și depozitarea lor;

- electrozii nu se mai încarcă cu depuneri, și pot debita o putere de două până la trei ori mai mare;

- au o durată de funcționare chiar de două-trei ori mai mare, iar electrolitul se împrospătează periodic și, astfel, puterea bateriei poate crește din nou de două până la trei ori.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este realizarea unei baterii electrice cu costuri reduse, cu o durată de folosire mult mai mare, și cu o producție mai mare de energie electrică, ușor de utilizat, care evită totodată poluarea generată atât la obținerea bateriilor clasice, cât și la reciclarea și depozitarea necorespunzătoare a acestora.

Bateria electrică, conform invenției, este destinată în principal gospodăriilor individuale izolate, care nu au acces la o rețea electrică.

Se prezintă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu figurile atașate, ce reprezintă:

- fig. 1, model complet de baterie cu putere mărită;

- fig. 2, trei posibilități de amplasare a dispozitivelor vibratoare;

- fig. 3, pompa de electrolit;

- fig. 4, un compresor de gaz care introduce un gaz în electrolit sau deasupra acestuia;

- fig. 5, model de electrozi acoperiți cu un material care absoarbe electrolitul pe suprafața electrozilor mai sus de nivelul electrolitului din baterie.

La o baterie cu electrolit lichid se atașează unul sau mai multe dispozitive vibratoare (electromagnet, motorete.), care să imprime, concomitent sau succesiv, vibrații pe una sau mai multe frecvențe cuprinse în domeniul dintre infrasunete și ultrasunete (în funcție de mărimea bateriei, grosimea electrozilor, distanța dintre electrozi), pe una sau mai multe direcții de propagare, fie în carcasa bateriei, fie în electrolit, fie direct pe electrozi (fig. 2). Scopul este ca vibrațiile să ajungă la electrozi pentru a-i curăța de depunerile care în timp micșorează puterea bateriei. Aceste dispozitive vibratoare pot fi fixate fie în compartimentul

RO 130718 Β1 cu electrozi, fie în afara acestuia (fig. 2). Dacă se introduc vibrații pe două direcții perpendi- 1 culare de propagare (fig. 2) sau trei direcții, curățarea electrozilor va fi mai bună. Perioada de vibrare poate fi de 1 min/h la o putere de 1 W pentru 30 I de electrolit. Se pot găsi mai 3 multe frecvențe între infrasunete și ultrasunete, care să intre în rezonanță cu electrozii.

De asemenea, se va atașa, în plus față de vibrator, una sau mai multe pompe (cu 5 electromagneți, motor cu elice etc.), cu rolul de a circula electrolitul printre electrozi, în interiorul bateriei, împrospătându-l și menținând astfel puterea bateriei la un nivel ridicat, mai 7 mult timp. Aceste dispozitive pot fi atașate în interiorul sau exteriorul compartimentului cu electrozi (fig. 3). Este nevoie de mai multe pompe pentru circulația electrolitului, dacă bateria 9 este mai mare. Aceasta poate funcționa 10 s/min, la o putere de 0,5 W pentru 30 I de electrolit. 11

Pe lângă vibrator și pompă, se atașează unul sau mai multe compresoare pentru gaze (cu electromagneți, ventilatoare cu motorete.), care să introducă în baterie aer, oxigen, 13 ozon sau alt gaz adecvat, în funcție de electrolit, de necesități și de posibilități. Aceste dispozitive pot fi atașate în interiorul sau exteriorul compartimentului cu electrozi (fig. 4). Ca un 15 exemplu, surplusul de oxigen din electrolit amplifică reacția de oxidare, și mărește astfel puterea generată de baterie. Gazul se poate injecta în electrolitul bateriei sau deasupra elec- 17 trolitului, prin ventilare (fig. 4). Acesta poate funcționa 10 s/min, la o putere de 0,5 W pentru 30 I de electrolit. 19

Pentru ca gazul să aibă un efect mai mare printr-o dizolvare mai bună în electrolit, electrozii vor fi introduși doar parțial în electrolit (fig. 5), dar vor fi acoperiți în partea superi- 21 oară cu un strat subțire de material permeabil și absorbant (de exemplu, țesătură de poliester), care va menține toată suprafața electrozilor în contact cu electrolitul, și va realiza 23 o absorbție mai bună a gazului la suprafața electrozilor. Astfel, segmentul de electrozi care se află deasupra nivelului electrolitului va fi permanent acoperit de o peliculă subțire de 25 electrolit absorbit de țesătură, prin care gazul ajutător va ajunge mult mai repede la suprafața electrozilor, generând astfel mai multă energie. 27

Sistemul de baterie conform invenției, care poate fi folosit și la acumulatori cu electrolit lichid, pe lângă puterea mult mai mare care se poate obține de la o baterie, poate 29 fi de folos și în situații critice. Nu este necesar ca toate aceste dispozitive de mărire a puterii să fie pornite permanent, sau să funcționeze concomitent. Spre exemplu, dacă folosim acest 31 sistem de baterie în modul clasic (fără a acționa dispozitivele de mărire a puterii), este posibil ca bateria să nu ne mai funcționeze chiar în cazul unei situații de urgență. Atunci se poate 33 acționa unul sau mai multe dispozitive de mărire a puterii, care sunt atașate bateriei, și puterea va crește instantaneu. 35

Aceste dispozitive de mărire a puterii se pot alimenta de la însăși bateria respectivă, sau din altă sursă. 37

Cu costuri minime se poate realiza carcasa unei baterii cu electrozi, la care se atașează unul sau mai multe dintre dispozitivele prezentate, pentru mărirea puterii bateriei. 39

Apoi se adaugă un electrolit lichid convenabil. Durata de funcționare continuă poate fi de zeci de ani doar cu schimbarea unor consumabile de mică valoare. Ca electrolit pot fi folosite 41 substanțe lichide cu pH alcalin, sau acid, cu costuri minime, care se găsesc în gospodărie.

Potfi chiar deșeuri din gospodărie, de exemplu, saramură, oțet, vin de calitate inferioară, sau 43 alt lichid convenabil. Astfel se evită poluarea generată de bateriile clasice. Dispozitivele atașate pentru mărirea puterii măresc durata de funcționare, puterea și cantitatea totală de 45 energie produsă cu cel puțin 30%.

Poate fi folosită și în completarea generatoarelor solare și eoliene, când acestea nu 47 sunt eficiente. Față de bateriile reîncărcabile, invenția de față are avantajul că funcționează și în absența unei surse de electricitate. 49

RO 130718 Β1 în fig. 1 se prezintă un model complet de baterie cu putere mărită. Bateria conține un dispozitiv de vibrare 6 care introduce vibrații în capac și apoi în electrozii 2, 3 care sunt fixați în capac. Se atașează o pompă de lichid 7, care produce circulația și împrospătarea electrolitului. Un compresor 8 de gaz introduce un gaz în electrolit. Electrozii sunt prevăzuți la partea superioară cu un înveliș textil 11, care absoarbe electrolitul pe suprafața electrozilor, mai sus de nivelul electrolitului din baterie.

în fig. 2 sunt prezentate trei posibilități de amplasare a dispozitivelor vibratoare. Acestea pot să introducă vibrații în carcasa bateriei, în electrolit sau direct pe electrozi.

în fig. 3 este prezentată pompa de electrolit care poate fi plasată în afara compartimentului cu electrozi, sau chiar în interior.

în fig. 4 este prezentat un compresor de gaz care introduce un gaz în electrolit sau deasupra acestuia.

în fig. 5 este prezentat un model de electrozi acoperiți cu un material care absoarbe electrolitul pe suprafața electrozilor, mai sus de nivelul electrolitului din baterie.

Modelul de realizare a invenției revendicate este ilustrat în fig. 1. într-o carcasă de baterie 1, care poate fi un cub cu latura de 30 cm, anozii 2 și catozii 3, care pot fi table metalice pătrate (de exemplu: Zn și Cu), cu latura de 20 cm, sunt fixați în capacul bateriei și conectați la conectorii 4, respectiv, 5. Electrozii pot fi în grosime de: catodul - 0,5 mm, iar anodul - 2 mm, iar între electrozi poate fi o distanță de 5 mm. Numărul electrozilor poate fi 28 de anozi și 28 de catozi. Electrolitul poate fi o saramură din sare de bucătărie, cu o concentrație de 10%.

Pe capac se va fixa un vibrator 6 care introduce o vibrație de 10 Hz prin capac în electrozi. Aceasta poate funcționa cu o frecvență de 1 min/h, la o putere de 1 W. Astfel nu vor mai apărea depuneri pe electrozi.

în interiorul bateriei, pe una dintre părțile laterale, se poate atașa o pompă de lichid 7, care imprimă o mișcare de rotație electrolitului pe verticală, împrospătând astfel electrolitul dintre electrozi. Aceasta poate funcționa 10 s/min, la o putere de 0,5 W.

Pe podeaua bateriei se poate fixa un compresor de gaz 8, precum cele folosite la acvarii, care absoarbe un gaz ajutător sau chiar aer pe o țeavă 9, și îl introduce în electrolit sub formă de bule 10, ajutând la procesul de oxidare și mărind astfel puterea bateriei. Acesta poate funcționa 10 s/min, la o putere de 0,5 W.

în partea superioară a electrozilor se poate aplica un strat absorbant 11, care absoarbe electrolitul pe toată suprafața electrozilor, chiar dacă aceștia sunt scufundați parțial în electrolit 12. Astfel, gazul ajutător va fi absorbit mai bine la suprafața electrozilor. în partea superioară se va monta o țeavă de evacuare a gazului 13.

Claims (4)

1. Sistem de baterie electrică având electrolit lichid, cu putere mărită, caracterizat 3 prin aceea că în compartimentul electrozilor sau în afara acestuia se amplasează unul sau mai multe vibratoare, acordate, concomitent sau succesiv, pe una sau mai multe frecvențe 5 selectate din domeniul infra- sau ultrasunetelor, pe una sau mai multe direcții de propagare ce imprimă vibrații fie carcasei bateriei, fie electrolitului, fie direct electrozilor. 7

2. Sistem de baterie electrică, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se atașează una sau mai multe pompe de lichid pentru electrolit, în compartimentul cu electrozi 9 sau în afara acestuia, pentru a asigura circulația electrolitului printre electrozi și în interiorul bateriei. 11

3. Sistem de baterie electrică, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că se atașează unul sau mai multe compresoare pentru gaze sau ventilatoare, în comparti- 13 mentul cu electrozi sau în afara acestuia, care introduc aer, oxigen, ozon sau alt gaz adecvat fie în electrolit, fie deasupra acestuia. 15

4. Sistem de baterie electrică, conform revendicărilor 1, 2 și 3, caracterizat prin aceea că electrozii vor fi introduși doar parțial în electrolit, dar vor fi acoperiți cu un strat 17 subțire de material permeabil și absorbant, care va menține toată suprafața electrozilor în contact cu electrolitul, și va amplifica gradul de absorbție a gazului la suprafața electrozilor. 19