RU2155419C1

RU2155419C1 - Metal-air chemical current source

Info

Publication number: RU2155419C1
Application number: RU2000101542/09A
Authority: RU
Inventors: н Г.В. Сероп; Г.В. Серопян; И.А. Никольский
Original assignee: Серопян Георгий Ваграмович
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2000-08-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: chemical current source has set of plates, electrolyte, and vertical case built up of two coaxial parts arranged for relative displacement, one of them incorporating set of plates with electrolyte and other one holding additional amount of electrolyte. Set of plates has at least two metal-air members isolated from each other by electrolyte; case part holding set of plates is provided with guides for extracting set of plates from and immersing it into electrolyte incorporating holes to pass electrolyte and air; other part of case holding additional electrolyte is provided with separating projections on inner walls and in bottom of case which are abutting against external surface of case part holding set of plates; case parts are sealed by means of adjustable-tightness annular packing. Electrolyte passing holes are provided on side surface of case part holding set of plates below bottom edge of the latter. Number of electrolyte passing holes equals at least that of metal-air members mounted in case part holding set of plates. Proportion of inner spaces of both case parts is 0.5-0.8. EFFECT: improved service life of current source. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехникe и может быть использовано при производстве первичных металловоздушных химических источников тока (ХИТ). The invention relates to electrical engineering and can be used in the production of primary metal-air chemical current sources (HIT).

Известен металловоздушный ХИТ, содержащий электродный блок и электролит, размещенные в корпусе, снабженном эластичной боковой стенкой (US 5286578, H 01 М 12/06, 1994). Known metal-air HIT containing an electrode unit and an electrolyte placed in a housing provided with an elastic side wall (US 5286578, H 01 M 12/06, 1994).

Недостатком данного ХИТ является неудобство эксплуатации, связанное с необходимостью слива электролита при перерывах в работе, либо низкий срок службы, связанный с коррозией анода при перерывах в работе при хранении электродного блока в электролите. The disadvantage of this HIT is the inconvenience of operation associated with the need to drain the electrolyte during interruptions in operation, or the low service life associated with corrosion of the anode during interruptions in operation during storage of the electrode block in the electrolyte.

Из известных металловоздушных ХИТ наиболее близким по совокупности существенных признаков является металловоздушный химический источник тока, содержащий электродный блок, электролит и корпус, состоящий из двух коаксиальных частей, выполненных с возможностью взаимного перемещения, в одной из которых находится электродный блок с электролитом, а в другой дополнительный объем электролит (патент РФ 2106722 C1, H 01 M 12/04). Of the known metal-air ChITs, the closest in the set of essential features is a metal-air chemical current source containing an electrode block, an electrolyte and a housing consisting of two coaxial parts made with the possibility of mutual movement, in one of which there is an electrode block with an electrolyte, and in the other electrolyte volume (RF patent 2106722 C1, H 01 M 12/04).

Недостатком указанного источника тока является то, что электродный блок не может содержать более одного металловоздушного элемента из-за утечек тока по общему электролиту, что ограничивает выходную мощность и ресурс металловоздушного ХИТ. The disadvantage of this current source is that the electrode unit cannot contain more than one metal-air element due to current leaks in the common electrolyte, which limits the output power and resource of the metal-air HIT.

Задачей изобретения является создание металловоздушного ХИТ, содержащего более одного металловоздушного элемента и обладающего повышенным сроком службы за счет разделения элементов по электролиту. The objective of the invention is the creation of metal-air HIT containing more than one metal-air element and having an increased service life due to the separation of elements by electrolyte.

Указанный технический результат достигается тем, что металловоздушный ХИТ содержит электродный блок, электролит и вертикальный корпус, состоящий из двух коаксиальных частей, выполненных с возможностью взаимного перемещения, в одной из которых находится электродный блок с электролитом, а в другой дополнительный объем электролита. The specified technical result is achieved in that the metal-air HIT contains an electrode block, an electrolyte and a vertical housing consisting of two coaxial parts made with the possibility of mutual movement, in one of which is an electrode block with an electrolyte, and in the other an additional volume of electrolyte.

При этом электродный блок состоит по меньшей мере из двух металловоздушных элементов, изолированных друг от друга по электролиту, часть корпуса с электродным блоком снабжена направляющими с возможностью извлечения и погружения электродного блока в электролит и отверстиями для прохода электролита и воздуха, часть корпуса с дополнительным объемом электролита снабжена разделительными выступами, расположенными на внутренних стенках и дне корпуса и примыкающими к наружной поверхности корпуса с электродным блоком, части корпуса герметизированы кольцевым уплотнением с регулируемым поджатием. Отверстия для прохода электролита расположены на боковой поверхности части корпуса с электродным блоком ниже нижней кромки электродного блока. Число отверстий для прохода электролита по крайней мере равно числу металловоздушных элементов, расположенных в корпусе с электродным блоком. А соотношение внутренних объемов частей корпуса с электродным блоком и с дополнительным объемом электролита составляет 0,5-0,8. In this case, the electrode block consists of at least two metal-air elements isolated from each other by electrolyte, a part of the casing with the electrode block is provided with guides with the possibility of extracting and immersing the electrode block into the electrolyte and holes for passage of the electrolyte and air, a part of the casing with an additional volume of electrolyte equipped with dividing protrusions located on the inner walls and the bottom of the housing and adjacent to the outer surface of the housing with the electrode unit, the housing part is sealed Rowan annular seal with an adjustable preload. The holes for the passage of the electrolyte are located on the side surface of the housing with the electrode block below the lower edge of the electrode block. The number of holes for the passage of the electrolyte is at least equal to the number of metal-air elements located in the housing with the electrode unit. And the ratio of the internal volumes of the parts of the housing with the electrode block and with an additional volume of electrolyte is 0.5-0.8.

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

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". To verify the conformity of the claimed invention with the criterion of "inventive step", an additional search was carried out for known technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed technical solution from the prototype. It is established that the claimed technical solution does not follow explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами и описанием работы заявленного ХИТ. The invention is illustrated by drawings and a description of the operation of the claimed HIT.

На фиг. 1 представлен продольный разрез заявленного ХИТ. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the claimed HIT.

На фиг. 2 показан поперечный разрез ХИТ по А-А. In FIG. 2 shows a cross-section of a chit along AA.

Металловоздушный ХИТ содержит электродный блок 1, электролит 2, корпус, состоящий из двух коаксиальных частей 3, 4, выполненных с возможностью взаимного перемещения, в одной из которых 3 находится электродный блок с электролитом, а в другой 4 дополнительный объем электролита. Электродный блок состоит из двух металловоздушных элементов с общей катодной камерой, включающей два газодиффузионных катода 5, и двух анодов 6. Металловоздушные элементы изолированы друг от друга по электролиту разделительными выступами 7 на дне и выступами 8 на внутренней стенке части корпуса 4. Указанные выступы примыкают к наружной поверхности части корпуса 3, обеспечивая изоляцию элементов по электролиту. Часть корпуса 3 с электродным блоком снабжена направляющими 9 для размещения электродного блока в электролите и направляющими с упором для извлечения блока электродов из электролига и его фиксации над электролитом и отверстиями для прохода электролита 11 и воздуха 12. Части корпуса герметизированы регулируемым кольцевым уплотнением 13. Отверстия для прохода электролита расположены на боковой поверхности части корпуса с электродным блоком ниже нижней кромки электродного блока. Число отверстий для прохода электролита по крайней мере равно числу металловоздушных элементов, расположенных в корпусе с электродным блоком. А соотношение внутренних объемов частей корпуса с электродным блоком и с дополнительным объемом электролита составляет 0,5-0,8. Metal-air HIT contains an electrode unit 1, an electrolyte 2, a housing consisting of two coaxial parts 3, 4, made with the possibility of mutual movement, in one of which 3 is an electrode unit with an electrolyte, and in the other 4 an additional volume of electrolyte. The electrode block consists of two metal-air elements with a common cathode chamber, including two gas diffusion cathodes 5, and two anodes 6. The metal-air elements are isolated from each other by electrolyte with dividing protrusions 7 at the bottom and protrusions 8 on the inner wall of the housing part 4. These protrusions are adjacent to the outer surface of the housing part 3, providing isolation of the elements by electrolyte. Part of the casing 3 with the electrode block is provided with guides 9 for placing the electrode block in the electrolyte and guides with an emphasis for removing the electrode block from the electrolyte and fixing it over the electrolyte and the holes for the passage of the electrolyte 11 and air 12. Parts of the casing are sealed with an adjustable O-ring 13. Openings for electrolyte passages are located on the lateral surface of a part of the housing with the electrode block below the lower edge of the electrode block. The number of holes for the passage of the electrolyte is at least equal to the number of metal-air elements located in the housing with the electrode unit. And the ratio of the internal volumes of the parts of the housing with the electrode block and with an additional volume of electrolyte is 0.5-0.8.

Заявленный ХИТ работает следующим образом. Часть корпуса 3 с электродным блоком 1, содержащем два элемента, установлена до упора в части корпуса 4. ХИТ залит электролитом до заданного уровня и готов к работе. При подключении нагрузки к токовыводам 14 металловоздушного ХИТ протекает электрохимическая реакция, обеспечивающая генерацию тока. Перемещая часть корпуса 3 по высоте относительно части корпуса 4 и извлекая частично электродный блок из электролита, можно регулировать величину генерируемого тока в широком диапазоне за счет уменьшения рабочей поверхности электродов, погруженных в электролит. При перерывах в работе для предотвращения коррозии анодов и увеличения ресурса электродный блок извлекается полностью из электролита и устанавливается на направляющих выступах 10 над электролитом. Электролит через отверстия 11 стекает в часть корпуса 4 и хранится там. При необходимости повторного включения ХИТ электродный блок по направляющим выступам 9 опускается в часть корпуса 3, а часть корпуса 3 погружается в электролит части корпуса 4. При этом электролит через отверстия 11 поступает в часть корпуса 3 с электродным блоком, а воздух выходит через отверстия 12. Электродный блок погружен в электролит, и ХИТ готов к приему нагрузки. Соотношение внутренних объемов частей корпуса с электродным блоком и с дополнительным объемом электролита составляет 0,5-0,8. Указанное соотношение является оптимальным, поскольку, если соотношение будет менее 0,5, то дополнительного объема части корпуса 4 может не хватить для слива всего электролита из части 3 корпуса электродного блока. При соотношении объемов более 0,8 будут неоправданно увеличены габариты ХИТ. Наличие дополнительного объема электролита не только упрощает эксплуатацию заявляемого ХИТ при перерывах в работе, исключая при этом необходимость слива электролита, но и увеличивает время непрерывной работы за счет наличия избыточного количества электролита. The claimed HIT works as follows. Part of the casing 3 with the electrode unit 1 containing two elements is installed until it stops in the part of the casing 4. The electrolyte is filled with electrolyte to a predetermined level and is ready for operation. When the load is connected to the current leads 14 of the metal-air HIT, an electrochemical reaction proceeds, providing current generation. By moving the part of the casing 3 in height relative to the part of the casing 4 and partially removing the electrode block from the electrolyte, it is possible to control the generated current in a wide range by reducing the working surface of the electrodes immersed in the electrolyte. During interruptions in work, to prevent corrosion of the anodes and increase the resource, the electrode block is completely removed from the electrolyte and mounted on the guiding protrusions 10 above the electrolyte. The electrolyte flows through the holes 11 into a part of the housing 4 and is stored there. If it is necessary to re-enable the HIT, the electrode block along the guiding projections 9 is lowered into the body part 3, and the body part 3 is immersed in the electrolyte of the body part 4. In this case, the electrolyte through the holes 11 enters the body part 3 with the electrode unit, and the air exits through the holes 12. The electrode block is immersed in the electrolyte, and the HIT is ready to receive the load. The ratio of the internal volumes of the parts of the casing with the electrode block and with an additional volume of electrolyte is 0.5-0.8. The specified ratio is optimal, because if the ratio is less than 0.5, then the additional volume of the part of the housing 4 may not be enough to drain the entire electrolyte from part 3 of the housing of the electrode block. With a volume ratio of more than 0.8, the dimensions of the HIT will be unjustifiably increased. The presence of an additional volume of electrolyte not only simplifies the operation of the claimed HIT during interruptions in operation, eliminating the need for draining the electrolyte, but also increases the time of continuous operation due to the presence of an excess amount of electrolyte.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный мегалловоздушный ХИТ может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию "промышленная применимость". Based on the foregoing, we can conclude that the claimed megalowell HIT can be implemented in practice with the achievement of the claimed technical result, i.e. It meets the criterion of "industrial applicability".

Claims

1. Metal-air chemical current source containing an electrode unit, an electrolyte and a vertical housing consisting of two coaxial parts made with the possibility of mutual movement, in one of which is an electrode unit with an electrolyte, and in the other an additional volume of electrolyte, characterized in that the electrode the block consists of at least two metal-air elements isolated from each other by electrolyte, a part of the housing with the electrode block is provided with rails with the possibility of extraction and burial zheniya electrode assembly in the electrolyte and the electrolyte openings for passage of air and a portion of the housing with the additional volume of electrolyte is provided with separating protrusions arranged on the inner walls and bottom of the housing and adjacent to the outer surface of the casing with the electrode assembly, the housing part are sealed with O-ring gasket adjustable preload.

2. The metal-air chemical current source according to claim 1, characterized in that the holes for the passage of the electrolyte are located on the side surface of the housing with the electrode unit below the lower edge of the electrode unit.

3. The metal-air chemical current source according to claim 2, characterized in that the number of holes for the passage of the electrolyte is at least equal to the number of metal-air elements located in the housing with the electrode unit.

4. The metal-air chemical current source according to claim 1, characterized in that the ratio of the internal volumes of the parts of the housing with the electrode block and with an additional volume of electrolyte is 0.5 - 0.8.