RU2260228C2 - Pyrotechnical electric current supply - Google Patents

Pyrotechnical electric current supply Download PDF

Info

Publication number
RU2260228C2
RU2260228C2 RU2003116217/09A RU2003116217A RU2260228C2 RU 2260228 C2 RU2260228 C2 RU 2260228C2 RU 2003116217/09 A RU2003116217/09 A RU 2003116217/09A RU 2003116217 A RU2003116217 A RU 2003116217A RU 2260228 C2 RU2260228 C2 RU 2260228C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separator
electrolyte
electrodes
pyrotechnical
end surface
Prior art date
Application number
RU2003116217/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003116217A (en
Inventor
Н.М. Вареных (RU)
Н.М. Вареных
нов В.Н. Емель (RU)
В.Н. Емельянов
нюк В.В. Прос (RU)
В.В. Просянюк
И.С. Суворов (RU)
И.С. Суворов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии"
Priority to RU2003116217/09A priority Critical patent/RU2260228C2/en
Publication of RU2003116217A publication Critical patent/RU2003116217A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2260228C2 publication Critical patent/RU2260228C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y02E60/12

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: conversion of chemical energy of exothermic compositions into electrical energy.
SUBSTANCE: proposed stand-by expendable high-temperature pyrotechnical current supply has electrodes made of pyrotechnical compositions with separator also made of pyrotechnical composition in-between. In addition, pyrotechnical current supply has electrolyte which is, essentially, mixture of asbestos and inorganic salt, their proportion being as follows, mass percent: asbestos, 3 - 10; inorganic salt, 90 - 97. Butt-end surface area of electrolyte makes up 5 to 50% of that of separator and ratio of butt-end surface area of separator to that of each electrode is 1.03 to 1.4.
EFFECT: enhanced operating time and effectiveness of pyrotechnical current supply.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам прямого преобразования химической энергии в электрическую энергию, в частности к высокотемпературным резервным источникам электрического тока одноразового действия, предназначенным для работы в режиме ожидания. Они используются для автономного задействования и питания бортовой аппаратуры, приборов и устройств (мостики накаливания, пироэнергодатчики, микроэлектродвигатели, реле и т. д.), а также систем оповещения, автоматического пожаротушения, блокировки и т. д.The invention relates to devices for the direct conversion of chemical energy into electrical energy, in particular to high-temperature standby sources of electric current of a single action, designed to work in standby mode. They are used to autonomously activate and power on-board equipment, instruments and devices (incandescent bridges, pyroenergy sensors, microelectric motors, relays, etc.), as well as warning systems, automatic fire extinguishing systems, interlocks, etc.

Известен пиротехнический источник (генератор) электрического тока (ПГЭТ) по патенту РФ № 2095745 МКИ F 42 C 11/00; Н 01 М 6/20 от 10.11.97 г., состоящий из разделенных сепаратором анода и катода, выполненных из пиротехнических составов с избытком горючего - анод, избытком окислителя - катод и токовыводов, причем анод, катод и сепаратор содержат в качестве связующего асбест и выполнены с отношением их максимального размера (диаметра) к толщине 20...130; в качестве горючего анод и катод содержат цирконий, в качестве окислителя анод содержит барий хромовокислый или оксид меди; катод - оксид меди, а сепаратор содержит ионопроводящие в расплавленном состоянии соли - фторид лития, или фторид щелочноземельного металла, или их смесь. Кроме того, сепаратор может содержать дополнительно оксид циркония в количестве до 60% по массе.Known pyrotechnic source (generator) of electric current (PGET) according to the patent of the Russian Federation No. 2095745 MKI F 42 C 11/00; H 01 M 6/20 dated 10.11.97, consisting of an anode and a cathode separated by a separator, made of pyrotechnic compositions with an excess of fuel — an anode, an excess of oxidizing agent — a cathode and current leads, the anode, cathode and separator containing asbestos and made with the ratio of their maximum size (diameter) to thickness 20 ... 130; as a fuel, the anode and cathode contain zirconium; as an oxidizing agent, the anode contains barium chromate or copper oxide; the cathode is copper oxide, and the separator contains molten ion-conducting salts - lithium fluoride, or alkaline earth metal fluoride, or a mixture thereof. In addition, the separator may additionally contain zirconium oxide in an amount up to 60% by weight.

Основными недостатками известного устройства являются малое время работы (генерирования электрического тока) и длительный выход на режим. Это обусловлено низкой скоростью горения пиротехнических электродов из-за интенсивного отвода тепла из зоны горения в контактирующий с ними и плавящийся при сгорании электродов электролитный материал сепаратора. Кроме того, характеристики ПГЭТ недостаточно стабильны из-за вытекания расплавленного электролита и замыкания расплавом электродов и ячеек.The main disadvantages of the known device are the short time (generating electric current) and a long exit to the mode. This is due to the low burning rate of pyrotechnic electrodes due to the intense heat removal from the combustion zone to the electrolyte material of the separator that contacts them and melts when the electrodes burn. In addition, the characteristics of PGET are not stable enough due to leakage of molten electrolyte and melt short circuit of electrodes and cells.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является пиротехнический генератор электрического тока по патенту РФ № 2137263, МКИ Н 01 М 6/20; С 06 В 33/00. ПГЭТ состоит из разделенных сепаратором анода и катода, выполненных из пиротехнических составов, и токовыводов, причем анод, катод и сепаратор в качестве связующего содержат асбест и выполнены с отношением максимального габаритного размера к их толщине от 25 до 135. Сепаратор представляет собой смесь горючего и окислителя с асбестом при следующем соотношении компонентов (в % по массе):The closest technical solution (prototype) is a pyrotechnic electric current generator according to the patent of the Russian Federation No. 2137263, MKI N 01 M 6/20; From 06 to 33/00. PGET consists of an anode and a cathode separated by a separator, made of pyrotechnic compositions, and current leads, and the anode, cathode and separator as a binder contain asbestos and are made with a ratio of the maximum overall size to thickness from 25 to 135. The separator is a mixture of fuel and oxidizing agent with asbestos in the following ratio of components (in% by weight):

металлическое горючееmetal fuel 14...4214 ... 42 окислительoxidizing agent 50...8450 ... 84 асбестasbestos 2...82 ... 8

Основными недостатками прототипа являются длительное время выхода устройства на рабочий режим, малое время работы (генерирования электрического тока) и низкая стабильность характеристик.The main disadvantages of the prototype are the long exit time of the device to the operating mode, short time (generating electric current) and low stability characteristics.

Задачей настоящего изобретения является создание малогабаритного пиротехнического источника электрического тока (ПИТ) с повышенной длительностью работы (до 130 с), с уменьшенным временем выхода на рабочий режим до 0,2 с, высокой стабильностью характеристик. Указанная задача решается тем, что в известном устройстве, состоящем из металлических токовыводов и электродов, выполненных из пиротехнических составов, разделенных сепаратором, выполненным из пиротехнического состава, ПИТ дополнительно содержит электролит, выполненный из смеси асбеста с неорганической солью (в % соотношении компонентов по массе):The objective of the present invention is to provide a small-sized pyrotechnic source of electric current (PIT) with increased operating time (up to 130 s), with a reduced exit time to operating mode up to 0.2 s, and high stability of characteristics. This problem is solved by the fact that in the known device, consisting of metal current leads and electrodes made of pyrotechnic compositions separated by a separator made of pyrotechnic composition, the PIT additionally contains an electrolyte made of a mixture of asbestos with inorganic salt (in% ratio by weight of components) :

асбестasbestos 3...103 ... 10 неорганическая сольinorganic salt 90...9790 ... 97

при этом площадь торцевой поверхности электролита составляет от 5 до 50% от площади торцевой поверхности сепаратора, а отношение площади торцевой поверхности сепаратора к площади торцевой поверхности каждого из электродов составляет от 1,03 до 1,4.wherein the area of the end surface of the electrolyte is from 5 to 50% of the area of the end surface of the separator, and the ratio of the area of the end surface of the separator to the area of the end surface of each of the electrodes is from 1.03 to 1.4.

Электролит может быть размещен между сепаратором и каждым из электродов, кроме того, сепаратор может быть выполнен с отверстием, а электролит размещен в отверстии сепаратора. Один из электродов может быть выполнен также с отверстием, а электролит может быть размещен как в названном отверстии, так и в отверстиях одного из электродов и сепаратора.The electrolyte can be placed between the separator and each of the electrodes, in addition, the separator can be made with a hole, and the electrolyte is placed in the hole of the separator. One of the electrodes can also be made with a hole, and the electrolyte can be placed both in the aforementioned hole and in the holes of one of the electrodes and the separator.

Основными отличиями заявляемого устройства от прототипа являются:The main differences of the claimed device from the prototype are:

- отношение площади торцевой поверхности сепаратора к площади торцевой поверхности каждого из электродов от 1,03 до 1,4;- the ratio of the area of the end surface of the separator to the area of the end surface of each of the electrodes from 1.03 to 1.4;

- введение электролита, выполненного из смеси асбеста с неорганической солью (в % соотношении компонентов по массе: асбест 3...10; неорганическая соль - 90...97), причем площадь торцевой поверхности электролита составляет от 5 до 50% от площади торцевой поверхности сепаратора;- the introduction of an electrolyte made from a mixture of asbestos with an inorganic salt (in% mass ratio of components: asbestos 3 ... 10; inorganic salt - 90 ... 97), and the area of the electrolyte end surface is from 5 to 50% of the end surface separator surfaces;

- размещение электролита между сепаратором и каждым из электродов;- placement of the electrolyte between the separator and each of the electrodes;

- выполнение в сепараторе отверстия и размещение в отверстии сепаратора электролита;- making holes in the separator and placing the electrolyte separator in the hole;

- выполнение в одном из электродов отверстия и размещение в нем (и в отверстии сепаратора) электролита.- making a hole in one of the electrodes and placing an electrolyte in it (and in the separator hole).

Сепаратор, выполненный с площадью торцевой поверхности, большей, чем у пиротехнических электродов, быстро и легко воспламеняется, что обеспечивает уменьшение времени, необходимого для зажжения свободной (выступающей за электроды) кромки сепаратора, а соответственно и пиротехнических электродов. Это уменьшает время от момента инициирования устройства до момента достижения максимального значения силы электрического тока. При этом достигается увеличение длительности генерирования электрического тока благодаря лучшему сохранению рабочей температуры в ячейке и батарее элементов за счет образования дополнительной теплоизоляции устройства из имеющих замкнутую пористость продуктов сгорания кромки сепаратора, выступающей за границы электродов, что обеспечивает сохранение тепла и увеличивает длительность генерирования тока.A separator made with an end surface area larger than that of pyrotechnic electrodes is quickly and easily ignited, which reduces the time required to ignite the free (protruding beyond the electrodes) edge of the separator, and accordingly the pyrotechnic electrodes. This reduces the time from the moment the device is initiated to the moment the maximum value of the electric current is reached. At the same time, an increase in the duration of electric current generation is achieved due to better preservation of the operating temperature in the cell and battery of cells due to the formation of additional thermal insulation of the device from the products of closed porosity of the combustion products of the separator edge protruding beyond the boundaries of the electrodes, which ensures heat conservation and increases the duration of current generation.

Дополнительно введенный электролит между сепаратором и каждым из электродов увеличивает длительность работы ПИТ за счет оптимизации теплового режима ПИТ и улучшения ионной проводимости между электродами. Размещение электролита на площади от 5 до 50% от площади торцевой поверхности сепаратора исключает возможность вытекания электролита за пределы ячейки и замыкания электродов и ячеек между собой, что способствует улучшению стабильности параметров ПИТ.An additionally introduced electrolyte between the separator and each of the electrodes increases the operation time of the PIT due to the optimization of the thermal regime of the PIT and the improvement of the ionic conductivity between the electrodes. Placing the electrolyte on an area of 5 to 50% of the area of the end surface of the separator eliminates the possibility of leakage of electrolyte outside the cell and shorting the electrodes and cells with each other, which improves the stability of the PIT parameters.

Выполнение сепаратора с отверстием и размещение в названном отверстии электролита обеспечивает минимальный отвод тепла от расплавленного электролита, увеличение длительности нахождения его в расплавленном состоянии при исключении возможности вытекания, что увеличивает время работы ПИТ и стабильность его характеристик, а также способствует увеличению скорости горения благодаря минимальной площади контакта сепаратора с электролитом, что уменьшает время задержки ПИТ.The implementation of the separator with the hole and the placement in the said hole of the electrolyte ensures minimal heat removal from the molten electrolyte, increasing the duration of its stay in the molten state while eliminating the possibility of leakage, which increases the operating time of the PIT and the stability of its characteristics, and also helps to increase the burning rate due to the minimum contact area separator with electrolyte, which reduces the delay time PIT.

Выполнение одного из электродов с отверстием и размещение электролита в названном отверстии или в отверстии сепаратора и в отверстии одного из электродов кроме упомянутых положительных эффектов стабилизирует характеристики ПИТ при значительных отрицательных температурах.The execution of one of the electrodes with a hole and the placement of the electrolyte in the aforementioned hole or in the hole of the separator and in the hole of one of the electrodes, in addition to the mentioned positive effects, stabilizes the characteristics of the PIT at significant negative temperatures.

Вместе с тем, конструкция заявляемого устройства обеспечивает выделение тепла после прохождения фронта горения за счет взаимодействия продуктов реакции анода, сепаратора и катода между собой в диффузионном режиме в количестве, компенсирующем тепловые потери устройства в окружающую среду, что обеспечивает равномерность распределения температуры по всему объему заявляемого устройства (тепло выделяется в каждом тонкослойном элементе электрохимической ячейки). Все это способствует увеличению длительности работы. Кроме того, заявляемая конструкция ПИТ повышает стабильность его характеристик, исключает возможность перегрева, замыканий, шумов и других проявлений нестабильности тока и напряжения.However, the design of the inventive device provides heat after passing the combustion front due to the interaction of the reaction products of the anode, separator and cathode with each other in diffusion mode in an amount that compensates for the heat loss of the device into the environment, which ensures uniform temperature distribution throughout the entire volume of the claimed device (heat is generated in each thin-layer element of the electrochemical cell). All this helps to increase the duration of the work. In addition, the claimed design of the PIT increases the stability of its characteristics, eliminates the possibility of overheating, short circuits, noise and other manifestations of instability of current and voltage.

Неорганические соли, входящие в состав электролита, например фториды лития, щелочноземельных металлов - магния, кальция, стронция, бария, другие соли, а также смеси из названных и других солей при сгорании сепаратора и пиротехнических электродов полностью или частично плавятся. Расплавленные соли вместе с асбестом и продуктами сгорания сепаратора обеспечивают ионную проводимость между анодом и катодом. Электролит, дополнительно введенный в заявляемое устройство, улучшает ионную проводимость между электродами, стабилизирует процессы горения (тепловыделения) и генерирования тока за счет теплоты фазовых переходов в первую очередь в месте контакта пиротехнических электродов и сепаратора со смесью асбеста с неорганической солью.Inorganic salts that make up the electrolyte, such as lithium fluorides, alkaline earth metals - magnesium, calcium, strontium, barium, other salts, as well as mixtures of these and other salts when the separator and pyrotechnic electrodes are burned, completely or partially melt. The molten salts, together with asbestos and the products of the separator combustion, provide ionic conductivity between the anode and cathode. The electrolyte, additionally introduced into the inventive device, improves the ionic conductivity between the electrodes, stabilizes the combustion (heat release) and current generation processes due to the heat of phase transitions, primarily at the point of contact of the pyrotechnic electrodes and the separator with a mixture of asbestos and inorganic salt.

В заявляемом устройстве асбест является связующим. Он также принимает участие в токообразующих процессах после термохимического воздействия на него расплавленных солей и продуктов сгорания сепаратора и электродов. Совместно с расплавленными фторидами, их смесями с другими солями и упомянутыми продуктами сгорания асбест обеспечивает ионную проводимость между анодом и катодом, что является необходимым условием генерирования электрического тока предлагаемым устройством.In the inventive device, asbestos is a binder. He also takes part in current-forming processes after the thermochemical effect of molten salts and the products of combustion of the separator and electrodes on it. Together with molten fluorides, their mixtures with other salts and the mentioned combustion products, asbestos provides ionic conductivity between the anode and cathode, which is a necessary condition for generating electric current by the proposed device.

При отношении площади торцевой поверхности сепаратора к площади торцевой поверхности каждого электрода менее 1,03 не обеспечивается улучшение характеристик ПИТ. При значении названного параметра больше 1,4 процесс сборки ячеек становится нетехнологичным, кроме того, нарушается тепловой баланс ячеек и устройства в целом, в частности, из-за возможного нарушения симметричности сепаратора относительно оси электрохимической ячейки и устройства, что снижает стабильность выделившегося количества тепла в объеме заявляемого устройства и его технические характеристики.When the ratio of the area of the end surface of the separator to the area of the end surface of each electrode is less than 1.03, the PIT characteristics are not improved. When the value of the mentioned parameter is greater than 1.4, the cell assembly process becomes non-technological, in addition, the thermal balance of the cells and the device as a whole is violated, in particular, due to a possible violation of the symmetry of the separator relative to the axis of the electrochemical cell and device, which reduces the stability of the released heat in the volume of the claimed device and its technical characteristics.

При площади торцевой поверхности электролита меньше 5% от площади торцевой поверхности сепаратора не обеспечивается увеличение длительности времени генерирования электрического тока. При площади больше 50% - изделие становится нетехнологичным. Уменьшение времени выхода ПИТ на рабочий режим, обусловленное увеличением скорости горения сепаратора и электродов, становятся незначительным (незначимым). Количество выделившегося тепла уменьшается ниже допустимого значения, что снижает длительность генерирования тока и стабильность характеристик. Только заявленное соотношение размеров обеспечивает улучшение характеристик ПИТ и их стабильность.When the area of the end surface of the electrolyte is less than 5% of the area of the end surface of the separator, an increase in the duration of the generation of electric current is not provided. With an area of more than 50% - the product becomes low-tech. The decrease in the time for the PIT to enter the operating mode, due to the increase in the burning rate of the separator and the electrodes, becomes insignificant (insignificant). The amount of heat released decreases below the permissible value, which reduces the duration of the current generation and the stability of the characteristics. Only the claimed aspect ratio provides an improvement in the performance of PIT and their stability.

При содержании асбеста в электролите (смеси его с неорганической солью) меньше 3% не обеспечивается стабильность рецептуры электролита, что снижает стабильность всех характеристик заявляемого устройства. При содержании асбеста в смеси больше 10% не обеспечивается увеличение длительности времени генерирования тока по сравнению с прототипом.When the asbestos content in the electrolyte (its mixture with an inorganic salt) is less than 3%, the stability of the electrolyte formulation is not ensured, which reduces the stability of all characteristics of the claimed device. When the asbestos content in the mixture is more than 10%, an increase in the duration of the current generation time is not provided compared with the prototype.

Конструкция заявляемого ПИТ обеспечивает возможность формования тонкослойных пиротехнических электродов и сепаратора с высокой чувствительностью каждого к инициирующему импульсу, что способствует надежному воспламенению, быстрому и полному сгоранию, обеспечивает протекание электрохимических процессов между анодом и катодом в течение заданного времени. Следствием этого являются быстродействие, высокие электрические характеристики, возможность создания многоэлементных батарей минимальной высоты. Кроме того, заявляемая конструкция ПИТ обеспечивает возможность изготовления электродов, сепараторов и электролита на полуавтоматических линиях высокопроизводительным и безопасным методом шликерного литья (методом вакуумного осаждения водной взвеси компонентов).The design of the inventive PIT provides the possibility of forming thin-layer pyrotechnic electrodes and a separator with a high sensitivity of each to the initiating pulse, which contributes to reliable ignition, fast and complete combustion, ensures the flow of electrochemical processes between the anode and cathode for a given time. The consequence of this is speed, high electrical characteristics, the ability to create multi-cell batteries of minimum height. In addition, the claimed design of the PIT provides the ability to manufacture electrodes, separators and electrolyte on semi-automatic lines using a high-performance and safe slip casting method (by vacuum deposition of an aqueous suspension of components).

Заявляемый ПИТ, фиг.1А, фиг.1Б, фиг.1В, представляет собой элементарную электрохимическую ячейку, в которой анод 1, катод 3 и сепаратор 2 выполнены из пиротехнических составов и размещены соосно между металлическими токовыводами 5 и 7. Электролит 4 может быть размещен между сепаратором 2 и каждым из электродов 1 и 3, фиг.1А. Электролит также может быть размещен в отверстии сепаратора 2, фиг.1Б, или в отверстии одного из электродов, или в отверстиях сепаратора и одного из электродов, фиг.1В (на фиг.1В отверстие в одном из электродов условно показано на катоде).The inventive PIT, figa, figb, figv, is an elementary electrochemical cell, in which the anode 1, cathode 3 and the separator 2 are made of pyrotechnic compositions and placed coaxially between the metal current leads 5 and 7. Electrolyte 4 can be placed between the separator 2 and each of the electrodes 1 and 3, figa. The electrolyte can also be placed in the hole of the separator 2, FIG. 1B, or in the hole of one of the electrodes, or in the holes of the separator and one of the electrodes, FIG. 1B (in FIG. 1B, the hole in one of the electrodes is conventionally shown on the cathode).

Отношение площади торцевой поверхности сепаратора к площади торцевой поверхности каждого из электродов составляет от 1,03 до 1,4. Площадь торцевой поверхности дополнительно введенного электролита 4 составляет от 5 до 50% площади торцевой поверхности сепаратора при следующем соотношении компонентов (в % по массе):The ratio of the area of the end surface of the separator to the area of the end surface of each of the electrodes is from 1.03 to 1.4. The surface area of the additionally introduced electrolyte 4 is from 5 to 50% of the surface area of the separator in the following ratio of components (in% by weight):

асбестasbestos 3...103 ... 10 неорганическая сольinorganic salt 90...9790 ... 97

В качестве неорганической соли взяты фторид лития, или фторид щелочноземельного металла, или смеси фторидов, или смеси фторида металла, или смеси фторидов металлов с другими неорганическими солями.The inorganic salt used is lithium fluoride, or alkaline earth metal fluoride, or a mixture of fluorides, or a mixture of metal fluoride, or a mixture of metal fluorides with other inorganic salts.

Из заявляемых ПИТ могут быть собраны батареи (наборы из любого числа названных устройств, соединенных последовательно или параллельно) для обеспечения необходимых электрических параметров.From the claimed PIT can be collected batteries (sets of any number of the above devices connected in series or in parallel) to provide the necessary electrical parameters.

Заявляемый ПИТ работает следующим образом. От инициирующего импульса воспламеняется и сгорает сепаратор 2, выполненный из пиротехнического состава, например, как в патенте РФ № 2137263. При этом в зависимости от конкретных рецептур анода 1 и катода 3 при этом могут воспламеняться и сгорать катод 3 или (и) анод 1, выполненные из пиротехнических составов. (Например, катод с избытком окислителя, как в патентах РФ № 2088558, № 2095745, № 2137263 и т.д., и (или) анод, выполненный из пиротехнического состава с избытком горючего, как в патентах РФ № 2088558, № 2095745, 2137263 и т.д.).The inventive PIT works as follows. Separator 2 made of a pyrotechnic composition ignites and burns from the initiating pulse, for example, as in RF patent No. 2137263. Moreover, depending on the specific formulations of the anode 1 and cathode 3, the cathode 3 or (and) anode 1 can be ignited and burned, made of pyrotechnic compositions. (For example, a cathode with an excess of oxidizing agent, as in RF patents No. 2088558, No. 2095745, No. 2137263, etc., and (or) an anode made of a pyrotechnic composition with excess fuel, as in RF patents No. 2088558, No. 2095745, 2137263, etc.).

В заявляемом ПИТ уже в момент воспламенения сепаратора 2 и электродов 1, 3 (или одного из них) начинается генерирование электрического тока - перенос электронов по внешней цепи от анода 1 через анодный токовывод 7, нагрузку (сопротивление) 6, катодный токовывод 5 к катоду 3. Движение заряженных частиц (электронов и ионов) обусловлено электрохимическим окислением пространственно разделенных сепаратором 2 горючего в аноде 1 и электрохимическим восстановлением окислителя в катоде 3 благодаря одновременному контакту электродов с ионопроводящим электролитом 4.In the claimed PIT already at the moment of ignition of the separator 2 and electrodes 1, 3 (or one of them), the generation of electric current begins - the transfer of electrons through the external circuit from the anode 1 through the anode current output 7, the load (resistance) 6, the cathode current output 5 to the cathode 3 The movement of charged particles (electrons and ions) is due to the electrochemical oxidation of the spatially separated fuel separator 2 in the anode 1 and the electrochemical reduction of the oxidizer in the cathode 3 due to the simultaneous contact of the electrodes with the ion-conducting electron ektrolitom 4.

Незначительная толщина электродов 1 и 3, сепаратора 2 и электролита 4, образующих заявляемое устройство, обеспечивает наряду с быстродействием, длительным временем генерирования электрического тока и стабильностью характеристик минимальные размеры ПИТ и батарей из заявляемого устройства. При этом происходит дополнительное выделение тепла в каждой ячейке во время генерирования тока, что компенсирует тепловые потери в окружающую среду и стабилизирует характеристики.The insignificant thickness of the electrodes 1 and 3, the separator 2 and the electrolyte 4, forming the inventive device, provides, along with speed, long time of generation of electric current and stability of characteristics, the minimum dimensions of PIT and batteries from the inventive device. In this case, additional heat is generated in each cell during the generation of current, which compensates for heat loss to the environment and stabilizes the characteristics.

Оптимизация конструкции ПИТ проведена на основании лабораторных (стендовых) и натурных испытаний, которые показали высокую эффективность заявляемого объекта.The design optimization of PIT was carried out on the basis of laboratory (bench) and field tests, which showed the high efficiency of the proposed facility.

Заявляемый ПИТ обеспечивает автономное задействование и питание в течение 130 с бортовой аппаратуры, приборов и устройств, а также систем пироавтоматики различного назначения (пожаротушение, сигнализация, оповещение, блокировка и т.д.). В составе датчиков ПИТ самостоятельно и дистанционно включает средства тушения и оповещения при достижении чувствительным элементом датчика заданной критической температуры, например, в складских и (или) производственных помещениях с пожаро- и взрывоопасными материалами или технологическими процессами и т.д.The inventive PIT provides autonomous activation and power supply for 130 s on-board equipment, instruments and devices, as well as pyroautomatics systems for various purposes (fire extinguishing, alarm, warning, blocking, etc.). As part of the PIT sensors, it independently and remotely turns on extinguishing and warning means when the sensor reaches the specified critical temperature, for example, in storage and (or) production rooms with fire and explosive materials or technological processes, etc.

Результаты испытаний подтвердили высокую эффективность заявляемого устройства. Время задержки начала работы ПИТ (время выхода его на рабочий режим) до 0,2 с, что в 1,3...2 раза меньше, а длительность работы (генерирования тока) 130 с, что больше на 30%, чем у прототипа. Продукты сгорания дают усадку в 1,5...3 раза меньше, что улучшает удельные характеристики ПИТ и их стабильность на 30... 40%. Батареи из двух и более заявляемых устройств, соединенных последовательно, обеспечивают длительное и стабильное генерирование тока после подачи инициирующего импульса. Чем больше число элементов в батарее, тем меньше время достижения рабочего значения параметров, больше длительность работы и меньше скорость снижения характеристик во времени. В частности, батарея из 24 ПИТ генерирует ток на нагрузке 300 Ом в течение 130 с. Время достижения рабочего значения напряжения составляет не более 0,2 с.The test results confirmed the high efficiency of the claimed device. The delay time for starting the operation of the PIT (the time it takes to operate) is up to 0.2 s, which is 1.3 ... 2 times less, and the duration of operation (current generation) is 130 s, which is 30% more than the prototype . Combustion products shrink 1.5 to 3 times less, which improves the specific characteristics of PIT and their stability by 30 ... 40%. Batteries of two or more of the claimed devices connected in series provide a long and stable current generation after the initiation pulse is supplied. The larger the number of cells in the battery, the shorter the time it takes to reach the operating value of the parameters, the longer the operation time, and the lower the rate of decline in performance over time. In particular, a battery of 24 PIT generates a current at a load of 300 ohms for 130 s. The time to reach the operating voltage value is not more than 0.2 s.

Claims (1)

Пиротехнический источник электрического тока, состоящий из токовыводов и электродов, выполненных из пиротехнических составов, разделенных сепаратором, выполненным из пиротехнического состава, отличающийся тем, что он дополнительно содержит электролит, выполненный из смеси асбеста с неорганической солью (в % соотношении компонентов по массе):Pyrotechnic electric current source, consisting of current leads and electrodes made of pyrotechnic compositions separated by a separator made of pyrotechnic composition, characterized in that it additionally contains an electrolyte made of a mixture of asbestos with inorganic salt (in% weight ratio of components): АсбестAsbestos 3...103 ... 10 Неорганическая сольInorganic salt 90...9790 ... 97
при этом площадь торцевой поверхности электролита составляет от 5 до 50% от площади торцевой поверхности сепаратора, а отношение площади торцевой поверхности сепаратора к площади торцевой поверхности каждого из электродов составляет от 1,03 до 1,4.wherein the area of the end surface of the electrolyte is from 5 to 50% of the area of the end surface of the separator, and the ratio of the area of the end surface of the separator to the area of the end surface of each of the electrodes is from 1.03 to 1.4.
RU2003116217/09A 2003-06-02 2003-06-02 Pyrotechnical electric current supply RU2260228C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003116217/09A RU2260228C2 (en) 2003-06-02 2003-06-02 Pyrotechnical electric current supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003116217/09A RU2260228C2 (en) 2003-06-02 2003-06-02 Pyrotechnical electric current supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003116217A RU2003116217A (en) 2004-11-27
RU2260228C2 true RU2260228C2 (en) 2005-09-10

Family

ID=35847992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003116217/09A RU2260228C2 (en) 2003-06-02 2003-06-02 Pyrotechnical electric current supply

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2260228C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5222496B2 (en) Lithium ion secondary battery
US20180316043A1 (en) Lithium-sulfur thermal battery
RU2313158C2 (en) Solid-state chemical current supply and method for raising discharge capacity/
CN103081207A (en) Nonaqueous electrolyte battery
RU2260228C2 (en) Pyrotechnical electric current supply
US3625767A (en) Thermal battery
JPH10255757A (en) Lithium secondary battery
RU2468478C1 (en) Pyrotechnical source of electric current
RU2088558C1 (en) pyrotechnic electric current generator
RU2301479C2 (en) Pyrotechnical electric current supply
RU2364989C1 (en) Pyrotechnical current source
JPH11154535A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
RU2137263C1 (en) Pyrotechnic electric generator
Ritchie Military applications of reserve batteries
RU2095745C1 (en) Pyrotechnical generator of electric current
RU2320053C1 (en) Pyrotechnical electric current supply
RU2525843C1 (en) Pyrotechnical source of electric current
US6042963A (en) Pyrotechnic electric generator
Daulbayev et al. Study of Operating Characteristics of Pyrotechnic Reserve Power Source Based on Magnesium and Zinс
RU2519274C1 (en) Pyrotechnical source of electric current
CN109438148A (en) A kind of thermal cell activation high burn rate pyrotechnic compound and preparation method and application
KR102694092B1 (en) Thermal battery case with low thermal conductivity
US4054724A (en) Isotope heated deferred action thermal batteries
KR101553897B1 (en) Thermal battery
RU2018782C1 (en) Pyrotechnic electric generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180603