RU169334U1 - Металло-воздушный электрохимический элемент - Google Patents
Металло-воздушный электрохимический элемент Download PDFInfo
- Publication number
- RU169334U1 RU169334U1 RU2016139336U RU2016139336U RU169334U1 RU 169334 U1 RU169334 U1 RU 169334U1 RU 2016139336 U RU2016139336 U RU 2016139336U RU 2016139336 U RU2016139336 U RU 2016139336U RU 169334 U1 RU169334 U1 RU 169334U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- anode
- cathode
- electrolyte
- gas diffusion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/04—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
- H01M12/06—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к химическим источникам тока, преимущественно к воздушно-металлическим батареям с расходуемым металлическим анодом, водным электролитом и гидрофобным газодиффузионным катодом.Технический результат - повышение удельных энергетических параметров. Достигается тем, что металло-воздушный электрохимический элемент содержит, заполняемый щелочным электролитом, корпус с крышкой, снабженной заливочным отверстием, металлический анод и газодиффузионный воздушный катод. При этом корпус выполнен в виде цилиндра, боковая поверхность которого представляет собой газодиффузионный воздушный катод, армированный токосъемной сеткой, анод выполнен из металла с отрицательным значением потенциала в виде цилиндра, коаксиально установлен внутри катода с зазором относительно дна, с внутренней стороны покрыт теплоизолирующим неэлектропроводным материалом, устойчивым к воздействию электролита и снабжен окнами для его перелива, выполненными в верхней части.
Description
Полезная модель относится к химическим источникам тока, преимущественно к воздушно-металлическим батареям с расходуемым металлическим анодом, водным электролитом и гидрофобным газодиффузионным катодом.
Известен металло-воздушный электрохимический элемент, содержащий корпус, заполненный электролитом, установленный внутри него с зазором между торцевыми стенками металлический анод и установленные в боковых стенках газодиффузионные катоды. При этом в корпусе выполнены перегородки, параллельные его торцевым стенкам и замыкающие межэлектродное пространство по высоте электродов (RU 2118014, H01M 12/06,1998 [1]). Изобретение обеспечивает улучшение конвекции внутри элемента, однако имеет относительно невысокие удельные характеристики (имеется в виду удельная мощность и удельная энергоемкость). Однако не может быть использовано для электрохимической системы более высокой мощности выделяющей значительное количество тепла (или требующей отвода тепла).
Известно устройство (RU 2127932, H01M 12/06, H01M 10/42, 1996[2]), содержащее корпус, заполненный электролитом, размещенный внутри него металлический анод и газодиффузионные воздушные катоды, расположенные по обе стороны металлического анода на определенном расстоянии параллельно рабочим поверхностям металлического анода, причем металлический анод имеет плоскую прямоугольную форму, а в нижней части корпуса расположена камера для сбора анодного шлама. Недостатками этого технического решения являются пониженные удельные характеристики и непродолжительный разряд источника тока, что связано с ограниченным отношением массы растворяющейся части металлического анода к объему электролита, а также с нестабильностью таких характеристик, как ток, напряжение и температура, вызванной существенным изменением размеров металлического анода по мере его растворения.
Известен топливный элемент (US 20120293110, H01M 8/22; H02J 7/00, 2012[3]), содержащий корпус, заполненный электролитом, размещенный внутри него металлический анод и газодиффузионные воздушные катоды, расположенные по обе стороны металлического анода параллельно рабочим поверхностям металлического анода, при этом металлический анод имеет клинообразную плоскую форму, а для сохранения определенного межэлектродного зазора размещены тефлоновые разделители (спейсеры). Такая конфигурация по замыслу авторов обеспечивает повышение удельных характеристик топливного элемента.
Недостатками этого технического решения являются:
1) ограниченное отношение массы растворяющейся части металлического анода к массе электролита, что предопределяет незначительный ресурс работы топливного элемента до замены металлического анода;
2) в предлагаемой конструкции по мере растворения металлического анода существенно уменьшается (скорей всего толщина, а не) его рабочая поверхность, что приводит к значительному повышению внутреннего сопротивления топливного элемента, и как следствие к снижению удельных характеристик и длительности разряда топливного элемента;
3) в местах размещения спейсеров металлический анод оказывается изолированным от токообразующей реакции, и кроме того, создаются застойные зоны в электролите, что вызывает накопление осадка в межэлектродном зазоре; по этим причинам в работающем топливном элементе происходит неравномерное растворение металлического анода, что приводит к снижению удельных характеристик энергоемкости и длительности разряда топливного элемента предложенной конструкции.
Наиболее близким к заявленному устройству является металло-воздушный источник тока, который направлен на достижение повышенной удельной энергоемкости, стабильных характеристик и увеличение ресурса работы (RU 2570143, H01M l2/06,2015 [4]). Металло-воздушный источник тока, содержит корпус, заполненный электролитом, размещенный внутри него металлический анод и газодиффузионные воздушные катоды, расположенные по обе стороны металлического анода. При этом газодиффузионные воздушные катоды выполнены с центральными поперечными изгибами и отделены от металлического анода проницаемыми для электролита пористыми сепараторами, изготовленными из материала с высоким омическим сопротивлением, а металлический анод имеет форму прямоугольного параллелепипеда, сопряженного с клином, и опирается клином на пористые сепараторы.
Недостатком известного устройства является относительно невысокая удельная энергоемкость и сложность выполнения катода и анода заданных форм.
Заявляемый в качестве полезной модели металло-воздушный электрохимический элемент направлен на повышение удельных энергетических параметров.
Указанный результат достигается тем, что металло-воздушный электрохимический элемент, содержит заполняемый щелочным электролитом корпус с крышкой, снабженной заливочным отверстием, металлический анод и газодиффузионный воздушный катод. При этом корпус выполнен в виде цилиндра, боковая поверхность которого представляет собой газодиффузионный воздушный катод, армированный токосъемной сеткой, анод выполнен из металла с отрицательным значением потенциала в виде цилиндра, коаксиально установлен внутри катода с зазором относительно дна, с внутренней стороны покрыт теплоизолирующим неэлектропроводным материалом, устойчивым к воздействию электролита и снабжен окнами для его перелива, выполненными в верхней части.
Отличительными признаками металло-воздушного электрохимического элемента являются:
корпус выполнен в виде цилиндра;
боковая поверхность цилиндра представляет собой газодиффузионный воздушный катод, армированный токосъемной сеткой;
анод выполнен из металла с отрицательным значением потенциала;
анод выполнен в виде цилиндра, коаксиально установленного внутри катода;
анод с внутренней стороны покрыт теплоизолирующим неэлектропроводным материалом устойчивым к воздействию электролита;
анод установлен с зазором относительно дна;
в верхней части анода выполнены окна для перелива электролита.
Придание металло-воздушному электрохимическому элементу цилиндрической формы позволяет существенно снизить массу элемента и тем самым увеличить удельные характеристики элемента, улучшить соотношение «масса - энергосъем», поскольку на цилиндрический элемент того же объема, что и прямоугольной формы, уменьшается расход материала на изготовление корпуса. Кроме того, роль стенок корпуса - боковой поверхности цилиндра - выполняет газодиффузионный воздушный катод, армированный токосъемной сеткой.
Прочность стенке-катоду придает армирующая его токосъемная сетка, выполняющая сразу две функции - придание прочности и обеспечение токосъема.
Цилиндрическая форма катода обеспечивает ему достаточную прочность и позволяет отказаться от достаточно тяжелого корпуса элемента.
Выполнение анода из металла с отрицательным значением потенциала позволяет увеличить удельную энергоемкость источника.
Покрытие анода с внутренней стороны теплоизолирующим неэлектропроводным материалом устойчивым к воздействию электролита необходимо для того, чтобы обеспечить во внутренней полости цилиндрического анода более низкую температуру и тем самым обеспечить нисходящий конвективный поток электролита, при восходящем потоке за счет выделения водорода и разогрева электролита в межэлектродном пространстве.
Наличие окон, выполненных в верхней части анода и установка анода с зазором относительно дна обеспечивают конвективное перемешивание электролита по всему объему элемента.
Сущность предлагаемого металло-воздушного электрохимического элемента поясняется примером реализации и чертежом, на котором показан упрощенно продольный разрез устройства.
Металло-воздушный электрохимический элемент содержит газодиффузионный воздушный катод 1, который выполнен цилиндрическим, армированным токосъемной сеткой (на чертеже не показано) и выполняет роль стенок корпуса. Армирование может быть осуществлено разными способами. Это может быть взята токосъемная сетка, скрепленная с газодиффузионным воздушным катодом по поверхности или впрессованная в катод. Внутри него коаксиально с зазором 2 установлен цилиндрический анод 3, который выполнен из металла с отрицательным значением потенциала и высокой удельной энергоемкостью, например из алюминия или цинка и покрыт внутри теплоизолирующим неэлектропроводным материалом 4, устойчивым к воздействию электролита, например натриевой или калиевой щелочи. В качестве такого материала может быть использован полиуретан микропористый с закрытыми порами или наполненный микро-стеклосферами. В стенках анода выполнены окна 5 (различной формы круглые, квадратные, прямоугольные, предпочтительно прямоугольные вытянутые по высоте и на 90-80% своей высоты заполненные электролитом). Катод соединен известным образом с дном 6. Анод попирается на выступы 7 в дне, которые позволяют образовать зазор между дном и анодом. Зазор участвует в образовании контура циркуляции. Элемент содержит крышку 8 с заливочным отверстием 9.
Металло-воздушный электрохимический элемент функционирует следующим образом.
При активации элемента подключенного к потребителю, путем заливки в него электролита через заливочное отверстие 8 в крышке 7 начинается электровосстановление кислорода воздуха на газодиффузионном катоде 1 и растворение анода 2, сопровождающееся выделением водорода и тепла в межэлектродном зазоре 3.
В результате выделения тепла и газа в межэлектродном зазоре 3, образованном анодом 1 и катодом 2 электролит поднимается вверх и переливается через верхние края окон 5 в стенках анода. Во внутренней термоизолированной полости анода с температурой ниже температуры в межэлектродном зазоре, образуется нисходящий конвективный поток электролита. Сепарированный газ удаляется через заливочное отверстие 8 в крышке элемента 7. Через зазор между анодом и герметизирующим дном 6 элемента электролит возвращается в межэлектродный зазор.
Claims (1)
- Металло-воздушный электрохимический элемент, содержащий заполняемый щелочным электролитом корпус с крышкой, снабженной заливочным отверстием, металлический анод и газодиффузионный воздушный катод, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цилиндра, боковая поверхность которого представляет собой газодиффузионный воздушный катод, армированный токосъемной сеткой, анод выполнен из металла с отрицательным значением потенциала в виде цилиндра, коаксиально установлен внутри катода с зазором относительно дна, с внутренней стороны покрыт теплоизолирующим неэлектропроводным материалом, устойчивым к воздействию электролита и снабжен окнами для его перелива, выполненными в верхней части.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016139336U RU169334U1 (ru) | 2016-10-07 | 2016-10-07 | Металло-воздушный электрохимический элемент |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016139336U RU169334U1 (ru) | 2016-10-07 | 2016-10-07 | Металло-воздушный электрохимический элемент |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU169334U1 true RU169334U1 (ru) | 2017-03-15 |
Family
ID=58450005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016139336U RU169334U1 (ru) | 2016-10-07 | 2016-10-07 | Металло-воздушный электрохимический элемент |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU169334U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196225U1 (ru) * | 2019-11-29 | 2020-02-21 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛ Технолоджис" (ООО "АЛТ") | Металло-воздушный источник тока |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3963519A (en) * | 1968-06-10 | 1976-06-15 | Leesona Corporation | Metal/air cell |
US4507367A (en) * | 1981-07-24 | 1985-03-26 | Accumulatorenwerke Hoppecke Carl Zoellner & Sohn Gmbh & Co. Kg | Galvanic element, particularly a metal-air cell |
US4626482A (en) * | 1985-11-18 | 1986-12-02 | Alupower, Inc. | Metal/air batteries |
RU39746U1 (ru) * | 2004-04-27 | 2004-08-10 | Черепанов Владимир Борисович | Металло-воздушный химический источник тока |
RU2570143C1 (ru) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Металло-воздушный источник тока |
-
2016
- 2016-10-07 RU RU2016139336U patent/RU169334U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3963519A (en) * | 1968-06-10 | 1976-06-15 | Leesona Corporation | Metal/air cell |
US4507367A (en) * | 1981-07-24 | 1985-03-26 | Accumulatorenwerke Hoppecke Carl Zoellner & Sohn Gmbh & Co. Kg | Galvanic element, particularly a metal-air cell |
US4626482A (en) * | 1985-11-18 | 1986-12-02 | Alupower, Inc. | Metal/air batteries |
RU39746U1 (ru) * | 2004-04-27 | 2004-08-10 | Черепанов Владимир Борисович | Металло-воздушный химический источник тока |
RU2570143C1 (ru) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Металло-воздушный источник тока |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196225U1 (ru) * | 2019-11-29 | 2020-02-21 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛ Технолоджис" (ООО "АЛТ") | Металло-воздушный источник тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104300121B (zh) | 液式铅蓄电池以及采用液式铅蓄电池的怠速熄火式车辆 | |
US11522173B2 (en) | Battery casing, metal-air battery, and method for producing metal-air battery | |
US2614138A (en) | Sealable storage battery construction | |
RU169334U1 (ru) | Металло-воздушный электрохимический элемент | |
CN209843832U (zh) | 一种液态金属电池 | |
CN207368145U (zh) | 一种液态金属电池 | |
RU2501890C1 (ru) | Электролизер для получения водорода и кислорода из воды | |
CN103362697A (zh) | 一种汽车节油方法和装置 | |
CN104393370B (zh) | 铝合金空气电池装置 | |
CN104362411B (zh) | 铝合金空气电池系统 | |
US20130040171A1 (en) | Energy storage device and associated method | |
CN104362352A (zh) | 铝合金空气电池阴极结构 | |
KR20120092416A (ko) | 전기화학전지 | |
RU2183371C1 (ru) | Металловоздушная батарея | |
KR101255242B1 (ko) | 전기화학전지 | |
CN215266461U (zh) | 一种耐高温易存储碳性电池 | |
RU70052U1 (ru) | Свинцово-кислотный аккумулятор | |
RU68187U1 (ru) | Первичный гальванический элемент | |
KR101611398B1 (ko) | 나트륨 메탈 할라이드 전지와 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관 | |
RU2118014C1 (ru) | Металло-воздушный электрохимический элемент | |
CN105185948B (zh) | 一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池及安装铅酸蓄电池补水库的方法 | |
RU128783U1 (ru) | Кислородно-цинковый источник тока | |
JP6982593B2 (ja) | 鉛蓄電池 | |
CN202651290U (zh) | 多元金属合金电极轻体阀控铅酸电池 | |
CN217709699U (zh) | 一种紧凑型自升式无隔膜电解槽 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB1K | Licence on use of utility model |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170713 |