RU2106722C1

RU2106722C1 - Metal-and-air chemical source of electric energy

Info

Publication number: RU2106722C1
Application number: RU96111880A
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Ли; Владимир Леонидович Туманов; Виталий Христофорович Станьков
Original assignee: Сергей Анатольевич Ли; Владимир Леонидович Туманов
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-03-10

Abstract

FIELD: autonomous rechargeable long-storage source of electric energy. SUBSTANCE: metal-and- air chemical source of electric energy has anode, cathode and electrolyte chamber of variable volume made up of two parts, of constant and variable volumes. Variable volume chamber may be manufactured in the form of bellows, extendable bottom part of telescopic type. Ratio of volumes of variable and constant parts of electrolyte chamber amounts to 0.9: 1.2. EFFECT: design of chemical sources of electric energy displaying increased electric and service characteristics. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве и эксплуатации металловоздушных химических источников тока. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the production and operation of metal-air chemical current sources.

Известен металловоздушный химический источник тока, содержащий анод, катод и электролитную камеру [1]. Known metal-air chemical current source containing the anode, cathode and electrolyte chamber [1].

Недостатками данного источника тока являются плохие массогабаритные характеристики из=за большого объема электролитной камеры. The disadvantages of this current source are poor weight and size characteristics due to the = large volume of the electrolyte chamber.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является металловоздушный химический источник тока, содержащий анод, катод и электролитную камеру переменного объема. Последняя имеет эластичную боковую стенку, что позволяет уменьшать объем источника тока при хранении и увеличивать при работе [2]. The closest set of essential features is a metal-air chemical current source containing an anode, a cathode and an electrolyte chamber of variable volume. The latter has an elastic side wall, which allows to reduce the volume of the current source during storage and increase during operation [2].

Недостатком этого источника связан с невозможностью длительного хранения в залитом электролитом состоянии. The disadvantage of this source is the impossibility of long-term storage in an electrolyte-flooded state.

Задачей изобретения является создание металловоздушного химического источника тока, обладающего повышенными электрическими и ресурсными характеристиками. The objective of the invention is to provide a metal-air chemical current source with improved electrical and resource characteristics.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном источнике тока электролитную камеру выполняют из двух частей: постоянного и переменного объемов. The specified technical result is achieved by the fact that in a known current source, the electrolyte chamber is made of two parts: constant and variable volumes.

Целесообразно камеру переменного объема выполнять в виде сильфона, выдвижного дна с герметизирующей прокладкой или раздвижного дна телескопического типа. Соотношение объемов переменной и постоянной частей электролитной камеры составляет 0,9 ^oC 1,2.It is advisable to perform a variable volume chamber in the form of a bellows, a retractable bottom with a sealing gasket, or a telescopic type sliding bottom. The ratio of the volumes of the variable and constant parts of the electrolyte chamber is 0.9 ^o C 1.2.

Наличие переменного электролитного объема позволяет либо увеличить время непрерывной работы источника тока за счет наличия дополнительного объема электролита, либо обеспечить быструю остановку его за счет сброса электролита из межэлектродного зазора, расположенного в электролитной камере постоянного объема, в дополнительную электролитную камеру переменного объема. The presence of a variable electrolyte volume allows either to increase the time of continuous operation of the current source due to the presence of an additional volume of electrolyte, or to ensure its quick stop due to discharge of the electrolyte from the interelectrode gap located in the electrolyte chamber of constant volume into an additional electrolyte chamber of variable volume.

Соотношение объемов частей электролитной камеры, равное 0,9 ^oC 1,2, выбирается из условия размещения объема электролита в переменной части камеры.The ratio of the volumes of the parts of the electrolyte chamber, equal to 0.9 ^o C 1.2, is selected from the conditions for placing the volume of the electrolyte in the variable part of the chamber.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, не известна, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна". The analysis of the prior art showed that the claimed combination of essential features set forth in the claims is not known, which allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень" провели дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения. Установлено, что заявленное изобретение не следует явным образом из известного уровня техники, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. To verify the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "inventive step", an additional search was carried out for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototype. It is established that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of a technical result is not revealed.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "избирательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the criterion of "electoral level".

На фиг. 1 изображен предлагаемый источник тока с водным электролитом, поперечный разрез; на фиг. 2 - фрагмент выдвижной донной части; на фиг. 3 - фрагмент раздвижного дна телескопического типа. In FIG. 1 shows a proposed current source with an aqueous electrolyte, a cross section; in FIG. 2 - a fragment of a retractable bottom; in FIG. 3 - a fragment of a telescopic type sliding bottom.

Источник тока содержит растворимый металлический анод 1 из алюминия, магния или цинка, газодиффузионные катоды 2, электролитную камеру постоянного объема 3, электролитную камеру переменного объема 4, герметизирующую прокладку 5. The current source contains a soluble metal anode 1 of aluminum, magnesium or zinc, gas diffusion cathodes 2, an electrolyte chamber of constant volume 3, an electrolyte chamber of variable volume 4, a sealing gasket 5.

Источник тока работает следующим образом. Камера переменного объема сложена. Постоянная составляющая камера заправлена электролитом. The current source operates as follows. The variable volume camera is folded. The constant component chamber is charged with electrolyte.

На катоде 2 происходит восстановление кислорода
O₂ + 2H₂O + 4e __→ 4OH^-,
на аноде происходит окисление металла

Суммарная токообразуюшая реакция:

При необходимости быстрой остановки донная переменная часть раздвигается и в нее сливается электролит из межэлектродного зазора, разрывая цепь, прекращая реакцию. Дополнительный переменный объем может быть использован как шламовое пространство, источник дополнительного электролита для увеличения времени непрерывной работы источника, а также для прокачки электролита с целью уменьшения поляризации электродов.At cathode 2, oxygen is reduced
O ₂ + 2H ₂ O + 4e __ → 4OH ^- ,
metal oxidation occurs at the anode

Total current-forming reaction:

If necessary, a quick stop, the bottom of the variable part extends and the electrolyte is drained into it from the interelectrode gap, breaking the circuit, stopping the reaction. The additional variable volume can be used as a slurry space, a source of additional electrolyte to increase the time of continuous operation of the source, as well as to pump the electrolyte in order to reduce the polarization of the electrodes.

Пример. Изготовлен и проведены испытания макета источника тока с полиэтиленовым корпусом и сильфоном в донной части. Объем неизменной части электролитной камеры составляет 50 см³, площадь катода 60 см³, площадь анода 62 см², переменный объем сильфона 60 см³. Источник тока работал при напряжении 0,90 В и токе нагрузки 0,8 А. При растягивании сильфона источник тока сразу прекращал работы. Циклическое сжатие растяжение сильфона повышает напряжение до 0,95 В при токе нагрузки 0,83 А.Example. A model of a current source with a polyethylene housing and a bellows in the bottom part was manufactured and tested. The volume of the invariable part of the electrolyte chamber is 50 cm ³ , the cathode area is 60 cm ³ , the anode area is 62 cm ² , the variable volume of the bellows is 60 cm ³ . The current source worked at a voltage of 0.90 V and a load current of 0.8 A. When the bellows was stretched, the current source immediately stopped working. Cyclic compression tensile bellows increases the voltage to 0.95 V at a load current of 0.83 A.

Проведение испытания показали возможность практической реализации предлагаемого источника тока. The tests showed the possibility of practical implementation of the proposed current source.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the criterion of "industrial applicability".

Claims

1. Metal-air chemical current source containing an anode, cathode and electrolyte chamber of variable volume, characterized in that the electrolyte chamber is made of two parts, one of which having a constant volume, the anode and cathode are placed, and the second has a variable volume.

2. The current source according to claim 1, characterized in that the part of the electrolyte chamber having a variable volume is made in the form of a bellows.

3. The current source according to claim 1, characterized in that the part of the electrolyte chamber having a variable volume is made in the form of a retractable bottom part with a sealing gasket.

4. The current source according to claim 1, characterized in that the part of the electrolyte chamber having a variable volume is made in the form of a sliding bottom part of a telescopic type.

5. The current source according to claim 1, characterized in that the ratio of the volumes of the parts of the electrolyte chamber having variable and constant volumes is 0.9 - 1.2.