RU1840828C - Способ сборки элементов - Google Patents
Способ сборки элементовInfo
- Publication number
- RU1840828C RU1840828C SU2286387/07A SU2286387A RU1840828C RU 1840828 C RU1840828 C RU 1840828C SU 2286387/07 A SU2286387/07 A SU 2286387/07A SU 2286387 A SU2286387 A SU 2286387A RU 1840828 C RU1840828 C RU 1840828C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- temperature
- electrodes
- insulating layer
- heating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Изобретение относится к высокотемпературным электрохимическим устройствам с твердооксидным электролитом. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии и повышение КПД. Согласно изобретению способ сборки элементов включает плоскопараллельное шлифование элементов, нанесение электродов с выводом их на противоположные торцы, припекание и соединение под давлением с последующим высокотемпературным нагревом. Перед нанесением электродов на торцы наносят электроизоляционный слой, устанавливают платиновые кольца токоотводов, нагревают до температуры плавления изоляционного слоя, а соединение осуществляют при температуре 800-1000°C. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области электрохимических устройств с твердым высокотемпературным электролитом и может быть использовано при изготовлении источников тока (топливных элементов), систем жизнеобеспечения, для получения кислорода, электролизеров, для водородной энергетики, кислородных насосов, датчиков для промышленности и метрологии и т.д.
Известны способы сборки элементов в батарею электрохимического устройства путем стыковки элементов друг с другом, электрического соединения электродов соседних элементов припеканием сеток, проволочек и герметизации мест стыковки специальными высокотемпературными замазками и стеклами ( авт. свид. СССР № 1825250).
Устройства, собранные таким способом, имеют низкие эксплуатационные характеристики. Из-за размягчения замазок и стекол при рабочих температурах практически отсутствует механическая прочность батарей в местах соединений. Неравномерность толщины швов при длительных сроках службы устройств (1000 и более часов) приводит к потере герметичности и батарея выходит из строя. Коммутация элементов проволочками приводит к потерям напряжения на них, к неравномерностям распределения тока из-за точечного коллектора и к местным разогревам герметика, которым залиты проволочки-токоподводы из-за выделения на них тепла при прохождении тока. Все это ведет к снижению удельных характеристик и выходу в конечном итоге устройства из строя.
Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) является способ соединения элементов электрохимического устройства в батарею путем плоскопараллельного шлифования торцов элементов, нанесения электродов с выходом разноименных электродов на противоположные торцы, припекания электродов и соосного соединения элементов в батарею путем высокотемпературного нагрева 1100-1300°С и сжатия вдоль оси с удельным усилием 0,1-5,0 кг/мм2 (авт. свид. СССР № 1840834).
Устройства, собранные этим способом, не могут достаточно эффективно работать в режиме электролиза, поскольку электроды, наносимые на электролитные торцы элементов, создают в местах соединения короткозамкнутые топливные элементы, что приводит к самопроизвольному перекачиванию кислорода в сторону меньшего парциального давления, тем самым уменьшая выход кислорода (водорода) по току. Для того чтобы избежать указанного эффекта, металл, соединяющий элементы, не должен иметь электрической связи с твердым электролитом. При коммутации элементов проволоками и герметизации мест стыковки высокотемпературными стеклами изоляция проволок от твердого электролита достигается либо просто затеканием стекла в зазоры, что, однако, не дает 100% гарантии отсутствия контакта, либо специально изготовленными керамическими кольцами, при этом отсутствие контакта гарантируется конструктивно. Однако при этом увеличивается объем, вес устройства и увеличивается в три раза длина паяных стеклом швов, что существенно снижает надежность. В способе-прототипе к электроизоляции должны предъявляться еще более высокие требования, поскольку он предназначен для сборки элементов с распределенным контактом, тем более в случае соединения через электродный материал, значительно возрастает площадь, где необходимо отделять металл от электролита. Кроме того, электроизоляционный слой не должен влиять на плоскопараллельность торцов элементов.
Целью настоящего изобретения является способ сборки электрохимических устройств с твердым высокотемпературным электролитом, позволяющий увеличить их КПД без значительного усложенения технологии сборки.
Поставленная цель достигается тем, что на плоскопараллельно отшлифованные торцы элементов наносится тонкий слой электроизоляционного материала, устанавливают токосъемы в виде платиновых колец под небольшим усилием сжатия и при обеспечении плоскопараллельности, нагревают до температуры на 10-60° выше температуры плавления электроизоляционного материала. После данной операции одно кольцо токосъема завальцовывают вовнутрь элемента, другое - по внешнему периметру элемента, затем наносят электроды, припекают их и осуществляют соединение элементов в батарею путем диффузионной сварки платиновых колец между собой, либо платинового кольца с электроизоляционным слоем в случае, если элемент готовить только с одним кольцом.
Пример.
На плоскопараллельные отшлифованные торцы трубчатых элементов из твердого электролита состава 0,91ZrO2 + 0,095Sc2O наносили электроизоляционный слой в виде тонкоизмельченной суспензии (пасты). Материал электроизоляционного слоя имел состав 70 вес.% талька и 30 вес.% окиси бария. Затем каждый элемент устанавливали на платиновое кольцо, лежащее на плоской алундовой пластине, накрывали сверху вторым кольцом и плоской алундовой пластиной с небольшим грузом, обеспечивающим плоскопараллельное приклеивание колец токосъемов, и производили нагрев до 1230°C с выдержкой в 15 минут. После обжига платину завальцовывали с одной стороны элемента по внутреннему, с другой - по внешнему периметру трубки. Затем на внутреннюю и внешнюю поверхности трубок наносили платиновые электроды из паст, обеспечивая контакт каждого электрода со своим кольцом, и припекали при 1100°C. Окончательно сборку батареи из трубчатых элементов производили путем соосного сжатия с усилием 1-1,5 кг/мм2 при температуре 800-1000°C в течение часа. (Температура и давление обусловлены достаточной для сварки пластичностью платины).
Батареи, собранные по предлагаемому способу, позволяют производить электролиз воды со 100% выходом кислорода (водорода) по току. При длине трубчатого элемента 2 см, внешнем диаметре 1 см и толщине стенки 0,1 см введение электроизоляционного слоя позволило увеличить выход кислород по току с 85 до 100%. Кроме того, соединение элементов путем диффузионной сварки платиновых колец позволило снизить температуру окончательной сборки до 800°C.
Claims (3)
1. Способ сборки элементов в батарею путем плоскопараллельного шлифования торцов элементов, нанесения электродов с выводом их на противоположные торцы, припекания и соединения под давлением с последующим высототемпературным нагревом всех элементов, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, перед нанесением электродов на торцы наносят электроизоляционный слой, устанавливают платиновые кольца токоотводов, нагревают до температуры выше температуры плавления электроизоляционного слоя на 10-60°C, а окончательное соединение осуществляют при температуре 800-1000°C.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроизоляционный слой имеет состав 70 вес.% талька и 30 вес.% окиси бария.
3. Способ по п.1, 2, отличающийся тем, что соединение электроизоляционного слоя с твердым электролитом и платиновыми кольцами осуществляется при температуре 1210-1260°C в течение 15-30 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU2286387/07A RU1840828C (ru) | 1980-09-01 | 1980-09-01 | Способ сборки элементов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU2286387/07A RU1840828C (ru) | 1980-09-01 | 1980-09-01 | Способ сборки элементов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1840828C true RU1840828C (ru) | 2012-07-27 |
Family
ID=46851203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU2286387/07A RU1840828C (ru) | 1980-09-01 | 1980-09-01 | Способ сборки элементов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1840828C (ru) |
-
1980
- 1980-09-01 RU SU2286387/07A patent/RU1840828C/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР №1825250, кл. H01M 8/12, 1974 г. 2. Авторское свидетельство СССР №1840834, кл. H01M 8/14, 1976 г. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6340848Y2 (ru) | ||
US3505114A (en) | Electric battery comprising a plurality of series connected fuel cells with solid electrolyte | |
CN106972122B (zh) | 一种高温密封电极及其制备方法 | |
CN107394283A (zh) | 一种紧凑型液态金属电池及其装配方法 | |
CN102780049B (zh) | 一种大容量钠氯化镍单体平板电池及其电池组 | |
WO2019114440A1 (zh) | 一种无密封的单片电解质直接碳固体氧化物燃料电池组 | |
CN202167563U (zh) | 一种圆柱型锂离子动力电池 | |
US3840408A (en) | Rechargeable cell having ceramic-metal terminal seal resistant to alkali electrolyte | |
RU1840828C (ru) | Способ сборки элементов | |
RU193576U1 (ru) | Тепловой химический источник тока | |
US3672994A (en) | Sodium-sulfur cell with third electrode | |
RU97118769A (ru) | Блок сборок твердооксидных топливных элементов с коэффициентом температурного расширения (ктр), превышающим ктр их электролита | |
JPH10162807A (ja) | ナトリウム/溶融塩二次電池 | |
CN111969165B (zh) | 一种管式固体氧化物燃料电池集流连接结构 | |
JP3051575B2 (ja) | 電解セルの製造方法 | |
CN207753028U (zh) | 一种串并联组合结构的钙钛矿太阳能电池 | |
CN208655706U (zh) | 一种落差式卷芯高能量密度锂电池 | |
CN206282895U (zh) | 一种高温储能电池及其密封结构 | |
RU1840834C (ru) | Способ соединения элементов в батарею | |
RU2660124C2 (ru) | Способ соединения трубчатых топливных элементов | |
RU2790543C1 (ru) | Батарея трубчатых твердооксидных топливных элементов и способ её изготовления | |
CN214478013U (zh) | 一种单元热电池放电试验电缆 | |
CN217426766U (zh) | 一种钙钛矿太阳电池的封装装置 | |
US3740268A (en) | Method of charging sodium-sulfur cell | |
RU210951U1 (ru) | Тепловой химический источник тока |