RU2444093C1 - Anode for chemical source of current, method to manufacture anode, chemical source of current - Google Patents

Anode for chemical source of current, method to manufacture anode, chemical source of current Download PDF

Info

Publication number
RU2444093C1
RU2444093C1 RU2010132606/07A RU2010132606A RU2444093C1 RU 2444093 C1 RU2444093 C1 RU 2444093C1 RU 2010132606/07 A RU2010132606/07 A RU 2010132606/07A RU 2010132606 A RU2010132606 A RU 2010132606A RU 2444093 C1 RU2444093 C1 RU 2444093C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
alloy
electrolyte
aluminum
composition
Prior art date
Application number
RU2010132606/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Алексеенко (RU)
Сергей Владимирович Алексеенко
Пётр Сергеевич Галкин (RU)
Пётр Сергеевич Галкин
Дмитрий Маркович Маркович (RU)
Дмитрий Маркович Маркович
Сергей Михайлович Харламов (RU)
Сергей Михайлович Харламов
Original Assignee
Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН)
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 Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) filed Critical Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН)
Priority to RU2010132606/07A priority Critical patent/RU2444093C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2444093C1 publication Critical patent/RU2444093C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: anode for a chemical source of current with alkaline electrolyte is made of an aluminium-based alloy containing 0.01-0.1% gallium, 0.1-1% indium, 0.2-2% magnesium. Alloying components are introduced into composition of the alloy in the form of aluminium-based alloys containing 0.1-5% gallium, 1-10% indium and 2-20% magnesium. The alkaline electrolyte contains sodium stannate in concentration of 2-10 g/l.
EFFECT: development of the anode and the chemical source of current with the anode capable of long-term operation without passivation.
No cl, 7 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к химическим источникам тока с анодом из алюминиевого сплава и щелочным электролитом.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically to chemical current sources with an anode of aluminum alloy and an alkaline electrolyte.

Известны анод химического источника тока со щелочным электролитом, изготовленный из алюминиевого сплава, способ изготовления такого анода и химический источник тока, содержащий такой анод [патент США №4950560, 01.08.1988, МПК H01M 4/36]. Предложенный сплав на основе алюминия содержит в качестве легирующих компонентов два, три или четыре легкоплавких элемента, выбранных из группы, включающей висмут, кадмий, таллий, ртуть, галлий, индий, свинец, олово, цинк, причем соотношения количеств легирующих элементов соответствуют образованию эвтектических сплавов. Предпочтительными являются эвтектические смеси элементов из группы, включающей галлий, индий, олово и цинк в количествах от 0,01 до 3% от массы сплава.A known anode of a chemical current source with an alkaline electrolyte made of aluminum alloy, a method of manufacturing such an anode and a chemical current source containing such an anode [US patent No. 4950560, 08/01/1988, IPC H01M 4/36]. The proposed aluminum-based alloy contains as alloying components two, three or four low-melting elements selected from the group consisting of bismuth, cadmium, thallium, mercury, gallium, indium, lead, tin, zinc, and the ratios of the amounts of alloying elements correspond to the formation of eutectic alloys . Preferred are eutectic mixtures of elements from the group comprising gallium, indium, tin and zinc in amounts of from 0.01 to 3% by weight of the alloy.

Способ изготовления анода включает ввод в расплавленный алюминий заданных легирующих компонентов, перемешивание расплава и отливку анодных заготовок. Дополнительно заготовки могут быть подвергнуты отжигу, закалке, прокатке.A method for manufacturing the anode includes introducing predetermined alloying components into the molten aluminum, mixing the melt, and casting the anode blanks. Additionally, the workpieces can be annealed, quenched, rolled.

Источник тока включает корпус, водный электролит, газодиффузионный воздушный катод и анод в форме проволоки, выполненной из предложенных сплавов, подаваемый специальным механизмом через уплотнение в днище корпуса источника тока. Автором показано, что лишь некоторые из предложенных сплавов обеспечивают одновременно высокую электрохимическую активность и достаточно низкую скорость коррозии с выделением водорода.The current source includes a housing, an aqueous electrolyte, a gas diffusion air cathode and an anode in the form of a wire made of the proposed alloys, supplied by a special mechanism through a seal in the bottom of the current source housing. The author has shown that only some of the proposed alloys provide both high electrochemical activity and a rather low corrosion rate with hydrogen evolution.

Известный способ изготовления анода не обеспечивает необходимой равномерности распределения легирующих компонентов и точности достижения заданного состава сплава из-за поочередного добавления легирующих компонентов в процессе приготовления сплава. Известный источник тока не обладает способностью к продолжительной работе из-за пассивации анода по мере накопления в электролите продуктов разрушения анода.The known method of manufacturing the anode does not provide the necessary uniformity in the distribution of alloying components and the accuracy of achieving a given alloy composition due to the alternate addition of alloying components in the alloy preparation process. The known current source does not have the ability to continuous operation due to passivation of the anode as the accumulation of anode destruction products in the electrolyte.

Известны также источник тока, способ изготовления его анода и материал для изготовления активной части анода [патент РФ №2168811, 06.05.1999, МПК H01M 12/04, H01M 4/46]. Существенными признаками источника тока являются наличие у него дополнительной нерабочей камеры, поворотной крышки с электродным блоком и применение анодов из алюминиевого сплава определенного состава. Способ изготовления анода включает ввод в расплавленный алюминий жидкой лигатуры из легкоплавких компонентов (галлия, олова и свинца), перемешивание расплава и отливку полосы сплава на вращающийся кристаллизатор. Полученная полоса сплава может быть дополнительно подвергнута термообработке и механической обработке с получением анодов. Материал анода из алюминиевого сплава содержит 0,25-0,4% олова, 0,005-0,1% галлия и 0,005-0,1% свинца.A current source, a method for manufacturing its anode, and material for manufacturing the active part of the anode are also known [RF patent No. 2168811, 05/05/1999, IPC H01M 12/04, H01M 4/46]. The essential features of the current source are the presence of an additional inoperative chamber, a rotary cover with an electrode block, and the use of anodes of an aluminum alloy of a certain composition. A method of manufacturing the anode includes introducing into the molten aluminum a liquid ligature from fusible components (gallium, tin and lead), mixing the melt and casting an alloy strip onto a rotating mold. The resulting alloy strip can be further subjected to heat treatment and machining to obtain anodes. The aluminum alloy anode material contains 0.25-0.4% tin, 0.005-0.1% gallium and 0.005-0.1% lead.

Недостатками предложенного технического решения являются наличие в анодном сплаве токсичного элемента - свинца и высокая скорость коррозии такого сплава в щелочном электролите.The disadvantages of the proposed technical solution are the presence in the anode alloy of a toxic element - lead and the high corrosion rate of such an alloy in an alkaline electrolyte.

Наиболее близким к предлагаемому является техническое решение [патент РФ №2262159, 06.04.2004, МПК H01M 4/46, H01M 6/04], включающее анод, способ изготовления анода и химический источник тока с таким анодом. Анод изготовлен из алюминиевого сплава, содержащего элементы, выбранные из группы, включающей магний, цинк, галлий, олово, индий, свинец, кремний, висмут, сурьму, но предпочтительно индий, олово и кремний или индий, олово и магний в диапазоне концентраций 0,01-2%. Способ изготовления анода включает введение легирующих компонентов в расплавленный алюминий непосредственно перед разливкой, интенсивное перемешивание расплава, отливку и кристаллизацию заготовок с последующим отжигом, горячей и холодной прокаткой, механической обработкой. Химический источник тока со щелочным электролитом характеризуется тем, что включает анод из сплава указанного состава, изготовленный в соответствии с указанным способом.Closest to the proposed is a technical solution [RF patent No. 2262159, 04/06/2004, IPC H01M 4/46, H01M 6/04], including an anode, a method for manufacturing the anode and a chemical current source with such an anode. The anode is made of an aluminum alloy containing elements selected from the group consisting of magnesium, zinc, gallium, tin, indium, lead, silicon, bismuth, antimony, but preferably indium, tin and silicon or indium, tin and magnesium in a concentration range of 0, 01-2%. A method of manufacturing the anode includes the introduction of alloying components into molten aluminum immediately before casting, intensive mixing of the melt, casting and crystallization of the workpieces, followed by annealing, hot and cold rolling, machining. A chemical current source with an alkaline electrolyte is characterized in that it includes an anode of an alloy of the specified composition, made in accordance with the specified method.

Недостатками предложенного технического решения являются пассивация анода, выражающаяся в резком падении разрядного тока, наступающая в процессе разряда при накоплении в электролите продуктов его растворения, а также неоднородность и неточность состава сплава в принятом способе его приготовления.The disadvantages of the proposed technical solution are the passivation of the anode, expressed in a sharp drop in the discharge current, occurring during the discharge during the accumulation of the products of its dissolution in the electrolyte, as well as the heterogeneity and inaccuracy of the composition of the alloy in the accepted method of its preparation.

Задача предлагаемого технического решения состоит в создании анодного сплава, способного длительное время, практически до полного срабатывания анода, обеспечивать заданное напряжение элемента под нагрузкой или заданный ток разряда, то есть замедление процесса пассивации (блокировки) поверхности анода продуктами анодной реакции. Одновременно с этим сплав должен обладать достаточной устойчивостью к коррозии, протекающей в щелочном растворе с выделением водорода. Задача включает также создание способа изготовления такого анода и химического источника тока, способного к длительной работе без пассивации анода.The objective of the proposed technical solution is to create an anode alloy capable of providing a given cell voltage under load or a given discharge current for a long time, almost until the anode is fully operational, that is, slowing down the process of passivation (blocking) of the anode surface by the products of the anode reaction. At the same time, the alloy must have sufficient resistance to corrosion occurring in an alkaline solution with hydrogen evolution. The task also includes the creation of a method of manufacturing such an anode and a chemical current source capable of continuous operation without passivation of the anode.

Поставленную задачу решают тем, что в состав анодного сплава на основе алюминия вводят добавки галлия (0,01-0,1%), индия (0,1-1%) и магния (0,2-2%), а щелочной электролит содержит станнат натрия в концентрации 2-10 г/л. Легирующие компоненты вводят в расплав алюминия в форме лигатур на основе алюминия, содержащих 0,1-5% галлия, 1-10% индия или 2-20% магния.The problem is solved by the fact that gallium (0.01-0.1%), indium (0.1-1%) and magnesium (0.2-2%) are added to the composition of the anodic alloy based on aluminum, and alkaline electrolyte contains sodium stannate in a concentration of 2-10 g / l. Alloying components are introduced into the aluminum melt in the form of aluminum-based alloys containing 0.1-5% gallium, 1-10% indium or 2-20% magnesium.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами.The essence of the invention is illustrated by examples.

Пример 1.Example 1

Приготовление лигатур.Cooking ligatures.

Алюминий чистоты 99,9% (реактив марки «ч») загружают в тигель и после расплавления нагревают до температуры 780°C. Перед разливкой в каждую порцию расплавленного алюминия вводят соответствующую легирующую добавку в количествах, обеспечивающих изготовление лигатур с заданным содержанием легирующего компонента. Расплав перемешивают и разливают в изложницы. Полученные слитки лигатур с удобными для последующего дозирования размерами используют для изготовления анодов требуемого состава.99.9% purity aluminum (“h” grade reagent) is loaded into a crucible and heated to a temperature of 780 ° C after melting. Before casting, a corresponding alloying additive is introduced into each portion of molten aluminum in quantities that ensure the manufacture of master alloys with a given content of the alloying component. The melt is mixed and poured into molds. The obtained ingots of ligatures with sizes convenient for subsequent dosing are used for the manufacture of anodes of the required composition.

Приготовление сплава, изготовление анодов.Alloy preparation, anode manufacturing.

При изготовлении анодов в тигель загружают алюминий чистоты 99,9% и нагревают до температуры 770°C. После расплавления в тигель при перемешивании загружают отрезки слитков лигатур в количествах, обеспечивающих заданное содержание легирующих компонентов в анодном сплаве. Полученный расплав разливают в формы, выполненные по размерам анодов.In the manufacture of anodes, 99.9% purity aluminum is charged into the crucible and heated to a temperature of 770 ° C. After melting into the crucible, with stirring, load ligature ingot segments in quantities that provide a given content of alloying components in the anode alloy. The resulting melt is poured into molds made according to the size of the anodes.

Для изготовления анодов из сплава состава 0,5% мас. Mg, 0,5% In, 0,05% Ga, остальное алюминий в тигель загружают 84 вес.ч. алюминия, 5 вес.ч. лигатуры Al-Mg с содержанием 10% Mg, 10 вес.ч. лигатуры Al-In с содержанием 5% In, 1 вес.ч. лигатуры Al-Ga с содержанием 5% Ga.For the manufacture of anodes from an alloy composition of 0.5% wt. Mg, 0.5% In, 0.05% Ga, the remainder of the aluminum in the crucible load 84 parts by weight aluminum, 5 parts by weight Al-Mg ligatures with a content of 10% Mg, 10 parts by weight Al-In ligatures with a content of 5% In, 1 part by weight Al-Ga ligatures with a content of 5% Ga.

Для изготовления анодов из сплава состава 0,6% Mg, 0,1% Sn, 0,05% Ga, остальное алюминий в тигель загружают 91 вес.ч. алюминия, 6 вес.ч. лигатуры Al-Mg с содержанием 10% Mg, 2 вес.ч. лигатуры Al-Sn с содержанием 5% Sn, 1 вес.ч. лигатуры Al-Ga с содержанием 5% Ga.For the manufacture of anodes from an alloy with a composition of 0.6% Mg, 0.1% Sn, 0.05% Ga, the remaining aluminum is loaded into the crucible 91 parts by weight aluminum, 6 parts by weight Al-Mg ligatures with a content of 10% Mg, 2 parts by weight Al-Sn ligatures with a content of 5% Sn, 1 part by weight Al-Ga ligatures with a content of 5% Ga.

Остывший металл в виде пластин заданного размера извлекают из форм и используют в качестве анодов источника тока.The cooled metal in the form of plates of a given size is removed from the molds and used as anodes of the current source.

Пример 2.Example 2

По способу, описанному в примере 1, были изготовлены аноды состава - 1: 0,5% Mg, 0,5% In, 0,05% Ga, остальное алюминий, состава - 2: 0,6% Mg, 0,1% Sn, 0,05% Ga, остальное алюминий, состава - 3 из алюминия чистоты 99,9%. Величина поляризации анодов составов 1 и 2 при плотностях тока 0,1 А/см2 оказывается на 120-140 мВ меньшей, чем для анода состава 3 (при температурах 40-60°C, электролит 4 М NaOH + 0,05 М станнат натрия). В то же время скорость коррозии анода состава 1 в 1,2 раза меньше, чем анода состава 3 при 50°C (электролит 4 М NaOH + 0,05 М станнат натрия), а скорость коррозии анода состава 2 в 2,5 раза выше, чем анода состава 3 при тех же условиях. Плотность тока коррозии анода состава 3 при указанных условиях составляла 12 мА/см2.According to the method described in example 1, anodes of the composition - 1: 0.5% Mg, 0.5% In, 0.05% Ga, the rest were aluminum, composition - 2: 0.6% Mg, 0.1% Sn, 0.05% Ga, the rest is aluminum, composition - 3 from aluminum with a purity of 99.9%. The polarization value of the anodes of compositions 1 and 2 at current densities of 0.1 A / cm 2 is 120-140 mV lower than for the anode of composition 3 (at temperatures of 40-60 ° C, electrolyte 4 M NaOH + 0.05 M sodium stannate ) At the same time, the corrosion rate of the anode of composition 1 is 1.2 times lower than that of the anode of composition 3 at 50 ° C (electrolyte 4 M NaOH + 0.05 M sodium stannate), and the corrosion rate of the anode of composition 2 is 2.5 times higher than the anode of composition 3 under the same conditions. The corrosion current density of the anode of composition 3 under these conditions was 12 mA / cm 2 .

При использовании анодов в работающей ячейке воздушно-алюминиевого источника тока с электролитом 4 М NaOH + 0,05 М станнат натрия при температуре 55°C и плотности рабочего тока 0,11 А/см2 плотность тока коррозии анодов состава 3 составляла 10 мА/см2, а для анодов состава 1 - 7 мА/см2.When using anodes in a working cell of an air-aluminum current source with an electrolyte of 4 M NaOH + 0.05 M sodium stannate at a temperature of 55 ° C and an operating current density of 0.11 A / cm 2 , the corrosion current density of anodes of composition 3 was 10 mA / cm 2 , and for anodes of composition 1 - 7 mA / cm 2 .

Скорость коррозии анода состава 3 при 50°C в электролите 4 М NaOH без добавления станната оказывается в 20 раз выше, чем скорость его коррозии в электролите 4 М NaOH + 0,05 М станната натрия.The corrosion rate of composition anode 3 at 50 ° C in an electrolyte of 4 M NaOH without stannate is 20 times higher than its corrosion rate in an electrolyte of 4 M NaOH + 0.05 M sodium stannate.

Аноды составов 1, 2, 3 и анод состава 4 (0,5% Zn, 0,05% Ga, остальное алюминий) использовались для изготовления ячеек воздушно-алюминиевых химических источников тока (ВА ХИТ) с воздушным газодиффузионным катодом и щелочным электролитом. Ячейки имели призматическую форму с боковой стенкой, выполненной из газодиффузионного катода. Анод выполнялся из пластины алюминиевого сплава заданного состава. Анодная пластина располагалась параллельно воздушному катоду (фиг.1).Anodes of compositions 1, 2, 3 and an anode of composition 4 (0.5% Zn, 0.05% Ga, the rest are aluminum) were used to fabricate cells of air-aluminum chemical current sources (VA HIT) with an air gas diffusion cathode and alkaline electrolyte. The cells had a prismatic shape with a side wall made of a gas diffusion cathode. The anode was made of an aluminum alloy plate of a given composition. The anode plate was parallel to the air cathode (figure 1).

Начальный зазор между анодом и катодом составлял 3 мм. В качестве электролита использовался щелочной электролит состава 4 М NaOH + 0,05 М станнат натрия. Разряд ячеек осуществлялся через постоянную нагрузку, обеспечивающую рабочие плотности тока разряда на уровне 0,1 А/см2. Ячейки с анодами составов 2, 3, 4 прекращали работать как эффективные источники тока в момент времени, когда начиналось выпадение из раствора гидроокиси алюминия. В это время происходила глубокая пассивация анодов и внутреннее сопротивление ячеек за короткое время возрастало в 50 и более раз. Отработанный электролит в ячейках представлял собой прозрачную жидкость с небольшим количеством осадка гидроокиси алюминия.The initial gap between the anode and cathode was 3 mm. As the electrolyte, an alkaline electrolyte of 4 M NaOH + 0.05 M sodium stannate was used. The discharge of the cells was carried out through a constant load, providing a working current density of the discharge at the level of 0.1 A / cm 2 . Cells with anodes of compositions 2, 3, 4 stopped working as effective current sources at the point in time when precipitation of aluminum hydroxide from the solution began. At this time, deep passivation of the anodes occurred and the internal resistance of the cells in a short time increased by 50 times or more. The spent electrolyte in the cells was a clear liquid with a small amount of aluminum hydroxide precipitate.

Для анодного сплава состава 1 явление глубокой пассивации анодов не наблюдается. Ячейки с анодами из этого сплава продолжали работать как эффективный источник тока в два и более раз дольше, чем ячейки с анодами других составов. В конце рабочего цикла отработанный в таких ячейках электролит представлял собой густую белую пасту из гидроокиси алюминия.For the anode alloy of composition 1, the phenomenon of deep passivation of the anodes is not observed. Cells with anodes from this alloy continued to work as an effective current source two or more times longer than cells with anodes of other compositions. At the end of the working cycle, the electrolyte spent in such cells was a thick white paste of aluminum hydroxide.

Отсутствие глубокой пассивации для анодов состава 1 в отличие от анодов других составов наблюдалось для ячеек разного размера. При избытке материала анода работа ячеек разных геометрических размеров с анодами составов 2, 3, 4 всегда прекращалась одновременно с началом выпадения из раствора гидроокиси алюминия, а ячейки с анодами состава 1 продолжали работать до тех пор, пока электролит в них не загущался выпадающей из раствора гидроокисью алюминия до состояния вязкой пасты.The absence of deep passivation for anodes of composition 1, in contrast to anodes of other compositions, was observed for cells of different sizes. With an excess of anode material, the work of cells of different geometric sizes with anodes of compositions 2, 3, 4 always stopped simultaneously with the beginning of precipitation of aluminum hydroxide from the solution, and cells with anodes of composition 1 continued to work until the electrolyte in them was thickened with precipitated hydroxide aluminum to a state of viscous paste.

На фиг.2 показаны разрядные характеристики ячеек ВА ХИТ с площадью катода 4 см2 и объемом электролита 5 мл при работе на нагрузку 3 Ом. Цифрами 1-4 обозначены разрядные кривые, соответствующие составам 1-4 анодных сплавов.Figure 2 shows the discharge characteristics of VA HIT cells with a cathode area of 4 cm 2 and an electrolyte volume of 5 ml when operating at a load of 3 ohms. Numbers 1-4 indicate the discharge curves corresponding to the compositions of 1-4 anode alloys.

На фиг.3 показаны разрядные характеристики ячеек ВА ХИТ с площадью катода 30 см2 и объемом электролита 60 мл, работающих на нагрузку 0,5 Ом, при использовании анодов составов 1 и 3 (кривые 1 и 3 соответственно). Во всех случаях емкость ячеек с анодами состава 1 более чем в 2 раза превышает удельные емкости таких же ячеек с анодами другого состава.Figure 3 shows the discharge characteristics of VA HIT cells with a cathode area of 30 cm 2 and an electrolyte volume of 60 ml operating at a load of 0.5 Ohm when using anodes of compositions 1 and 3 (curves 1 and 3, respectively). In all cases, the capacity of cells with anodes of composition 1 is more than 2 times higher than the specific capacities of the same cells with anodes of a different composition.

Аноды состава 1 вырабатываются практически полностью, равномерно по всей поверхности. Анод состава 1 - через 10 мин (фиг.4) и через 10 часов (фиг.5) работы при плотности тока 0,1 А/см2.The anodes of composition 1 are produced almost completely, evenly over the entire surface. The anode of composition 1 - after 10 minutes (figure 4) and after 10 hours (figure 5) work at a current density of 0.1 A / cm 2 .

Пример 3.Example 3

По способу, описанному в примере 1, были изготовлены аноды состава 0,5% Mg, 0,25% In, 0,04% Ga, остальное алюминий (не блокирующийся анодный сплав) и состава 0,5% Mg, остальное алюминий (блокирующийся анодный сплав). Изготовленные аноды были использованы для зарядки проточной ячейки воздушно-алюминиевого источника тока. Ячейка имела призматическую форму и площадь воздушного катода 300 см2. Электролит (4 М NaOH + 0,05 М станната натрия) прокачивался через ячейку с постоянной скоростью, после чего поступал в холодильник-кристаллизатор, где происходило выпадение в осадок гидроокиси алюминия. На выходе из холодильника электролит фильтровался и подавался обратно в ячейку. Разряд ячейки осуществлялся через постоянную нагрузку 0,04 Ом, что обеспечивало плотность тока разряда на уровне 0,1 А/см2. При заливке в систему свежего электролита разница в работе ячеек с анодами разного состава обусловлена разностью в поляризационных характеристиках сплавов. Сплав состава 1 имеет лучшие поляризационные характеристики и, соответственно, большее рабочее напряжение на нагрузке. На фиг.6 показаны разрядные характеристики ячейки ВА ХИТ при использовании «свежего» электролита. Сплошные кривые - не блокирующийся анодный сплав, пунктирные - блокирующийся анодный сплав.According to the method described in example 1, anodes of the composition 0.5% Mg, 0.25% In, 0.04% Ga, the rest aluminum (non-blocking anode alloy) and the composition 0.5% Mg, the rest aluminum (blocking) were made anode alloy). The fabricated anodes were used to charge the flow cell of an air-aluminum current source. The cell had a prismatic shape and an air cathode area of 300 cm 2 . The electrolyte (4 M NaOH + 0.05 M sodium stannate) was pumped through the cell at a constant rate, after which it entered the crystallizer refrigerator, where aluminum hydroxide precipitated. At the outlet of the refrigerator, the electrolyte was filtered and fed back into the cell. The cell was discharged through a constant load of 0.04 Ohms, which provided a discharge current density of 0.1 A / cm 2 . When fresh electrolyte is poured into the system, the difference in the operation of cells with anodes of different compositions is due to the difference in the polarization characteristics of the alloys. Alloy composition 1 has the best polarization characteristics and, accordingly, a greater operating voltage at the load. Figure 6 shows the discharge characteristics of the VA HIT cell when using a "fresh" electrolyte. The solid curves are a non-blocking anode alloy, the dashed curves are a blocking anode alloy.

После начала выпадения гидроокиси алюминия в осадок в кристаллизаторе (соответствует времени T=200 мин) ячейки с анодами разного состава продолжают работать без изменения разрядных характеристик. В момент времени T=450 мин, когда в кристаллизаторе накопилось большое количество осадка гидроокиси алюминия, ячейки останавливают, а электролит из них сливают в кристаллизатор. Через 8 часов после отключения ячеек отработанный электролит из кристаллизатора, насыщенный раствором гидроокиси алюминия, вновь начинают прокачивать через ячейки.After the onset of precipitation of aluminum hydroxide in the crystallizer (corresponds to a time T = 200 min), cells with anodes of different compositions continue to work without changing the discharge characteristics. At time T = 450 min, when a large amount of precipitate of aluminum hydroxide was accumulated in the crystallizer, the cells were stopped, and the electrolyte was drained from them into the crystallizer. 8 hours after the cells were turned off, the spent electrolyte from the crystallizer, saturated with aluminum hydroxide solution, again began to be pumped through the cells.

На фиг.7 показан выход на рабочий режим для ячеек с блокирующимся и не блокирующимся электродами при повторном запуске ячеек с использованием электролита, насыщенного гидроокисью алюминия.7 shows the exit to the operating mode for cells with a locking and non-locking electrodes when you restart the cells using an electrolyte saturated with aluminum hydroxide.

а) Не блокирующийся анодный сплав. Включение циркуляции холодного электролита через ячейку с подключенной нагрузкой, выход на рабочий режим.a) Non-blocking anode alloy. Turn on the circulation of cold electrolyte through the cell with the connected load, exit to the operating mode.

б) Блокирующийся анодный сплав: 1 - прокачка через ячейку с подключенной нагрузкой холодного электролита; 2 - отключение нагрузки с сохранением циркуляции электролита; 3 - включение нагрузки; 4 - прокачка через ячейку с включенной нагрузкой электролита, подогретого до 55°C; 5 - отключение нагрузки с сохранением циркуляции горячего электролита; 6 - включение нагрузки, отключение подогрева электролита, выход на рабочий режим. При использовании анода состава 1 ячейка с подключенной нагрузкой выходит на рабочий режим вскоре после начала прокачки электролита (фиг.7). Чтобы вывести на рабочий режим ячейку с блокирующимся анодом состава 2, необходимо отключить нагрузку и прокачивать через ячейку в течение нескольких минут электролит, предварительно нагретый до температуры 50-55°C (фиг.7).b) Blocking anode alloy: 1 - pumping through a cell with a connected load of cold electrolyte; 2 - load shedding while maintaining electrolyte circulation; 3 - load inclusion; 4 - pumping through the cell with the included load of the electrolyte, heated to 55 ° C; 5 - load shedding while maintaining the circulation of hot electrolyte; 6 - turning on the load, turning off the heating of the electrolyte, exit to working mode. When using an anode of composition 1, the cell with the connected load enters the operating mode shortly after the start of pumping of the electrolyte (Fig. 7). In order to bring to operation the cell with a blocked anode of composition 2, it is necessary to disconnect the load and pump through the cell for several minutes the electrolyte, previously heated to a temperature of 50-55 ° C (Fig.7).

Приведенные примеры показывают, что предложенные анод, способ его изготовления и химический источник тока с таким анодом могут быть реализованы с достижением заявленного технического результата.The above examples show that the proposed anode, its manufacturing method and a chemical current source with such an anode can be implemented to achieve the claimed technical result.

Claims (3)

1. Анод для химического источника тока со щелочным электролитом, изготовленный из сплава на основе алюминия с легирующими элементами, выбранными из группы, включающей индий, олово, цинк, магний, галлий, при содержании легирующих элементов от 0,05 до 5 мас.%, отличающийся тем, что сплав содержит 0,01-0,1% галлия, 0,1-1% индия, 0,2-2% магния.1. The anode for a chemical current source with an alkaline electrolyte, made of an aluminum-based alloy with alloying elements selected from the group consisting of indium, tin, zinc, magnesium, gallium, with an alloying element content of from 0.05 to 5 wt.%, characterized in that the alloy contains 0.01-0.1% gallium, 0.1-1% indium, 0.2-2% magnesium. 2. Способ изготовления анода, отличающийся тем, что легирующие компоненты вводят в состав сплава в виде лигатур на основе алюминия, содержащих 0,1-5% галлия, 1-10% индия и 2-20% магния.2. A method of manufacturing the anode, characterized in that the alloying components are introduced into the alloy in the form of aluminum alloys containing 0.1-5% gallium, 1-10% indium and 2-20% magnesium. 3. Химический источник тока, содержащий анод, газодиффузионный катод и щелочной электролит, отличающийся тем, что анод выполнен по пп.1 и 2, а электролит содержит станнат натрия в концентрации 2-10 г/л. 3. A chemical current source containing an anode, a gas diffusion cathode and an alkaline electrolyte, characterized in that the anode is made according to claims 1 and 2, and the electrolyte contains sodium stannate at a concentration of 2-10 g / l.
RU2010132606/07A 2010-08-03 2010-08-03 Anode for chemical source of current, method to manufacture anode, chemical source of current RU2444093C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132606/07A RU2444093C1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 Anode for chemical source of current, method to manufacture anode, chemical source of current

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132606/07A RU2444093C1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 Anode for chemical source of current, method to manufacture anode, chemical source of current

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2444093C1 true RU2444093C1 (en) 2012-02-27

Family

ID=45852429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010132606/07A RU2444093C1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 Anode for chemical source of current, method to manufacture anode, chemical source of current

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2444093C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018109767A1 (en) 2016-12-15 2018-06-21 Phinergy Ltd. System and method for initializing and operating metal-air cell

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1221659A (en) * 1967-11-24 1971-02-03 British Aluminium Co Ltd Aluminium base alloys and anodes
US4950560A (en) * 1988-08-01 1990-08-21 Aluminum Company Of America Aluminum alloy and associated anode and battery
RU2035094C1 (en) * 1992-11-17 1995-05-10 Кассюра Виктор Петрович Steel based on aluminium for anodes of salt chemical power supply sources
JP2000273566A (en) * 1999-03-23 2000-10-03 Nippon Boshoku Kogyo Kk Aluminum alloy sacrificial anode for low temperature seawater
RU2262159C1 (en) * 2004-04-06 2005-10-10 Открытое акционерное общество "Аккумуляторная компания "Ригель" Anode for chemical current supply, method for its manufacture, and chemical current supply

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1221659A (en) * 1967-11-24 1971-02-03 British Aluminium Co Ltd Aluminium base alloys and anodes
US4950560A (en) * 1988-08-01 1990-08-21 Aluminum Company Of America Aluminum alloy and associated anode and battery
RU2035094C1 (en) * 1992-11-17 1995-05-10 Кассюра Виктор Петрович Steel based on aluminium for anodes of salt chemical power supply sources
JP2000273566A (en) * 1999-03-23 2000-10-03 Nippon Boshoku Kogyo Kk Aluminum alloy sacrificial anode for low temperature seawater
RU2262159C1 (en) * 2004-04-06 2005-10-10 Открытое акционерное общество "Аккумуляторная компания "Ригель" Anode for chemical current supply, method for its manufacture, and chemical current supply

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018109767A1 (en) 2016-12-15 2018-06-21 Phinergy Ltd. System and method for initializing and operating metal-air cell
CN110199411A (en) * 2016-12-15 2019-09-03 斐源有限公司 System and method for initializing and running metal-air battery
EP3555938A4 (en) * 2016-12-15 2020-09-09 Phinergy Ltd. System and method for initializing and operating metal-air cell
US11228067B2 (en) 2016-12-15 2022-01-18 Phinergy Ltd. System and method for initializing and operating metal-air cell
CN110199411B (en) * 2016-12-15 2022-03-29 斐源有限公司 System and method for initializing and operating a metal-air battery
US11616264B2 (en) 2016-12-15 2023-03-28 Phinergy Ltd. System and method for initializing and operating metal-air cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Deng et al. Mg-Ca binary alloys as anodes for primary Mg-air batteries
Cao et al. Electrochemical behavior of Mg–Li, Mg–Li–Al and Mg–Li–Al–Ce in sodium chloride solution
CN101656312B (en) Alloy material for high-energy accumulator grid and preparation method thereof
CN105925862B (en) A kind of magnesium-alloy anode material and preparation method thereof
CN105140596B (en) A kind of air cell aluminum alloy anode material, preparation method and aluminium-air cell
CN103199263A (en) Positive grid alloy of lead-acid battery and manufacturing method of alloy
CN113921802B (en) Aluminum alloy negative electrode material for battery, alkaline electrolyte corrosion inhibitor, preparation method and application
Petrova et al. Investigation of the processes of obtaining plastic treatment and electrochemical behaviour of lead alloys in their capacity as anodes during the electroextraction of zinc I. Behaviour of Pb Ag, Pb Ca and PB Ag Ca alloys
CN110777282A (en) Lead alloy, electrode and storage battery
CN106340612A (en) Aluminum alloy cathode for brine aluminum-air battery and preparation method thereof
CN105140595B (en) A kind of electrolyte corrosion inhibitor, aluminium-air cell electrolyte and aluminium-air cell
US4364807A (en) Method of electrolytically recovering zinc
CN109136598A (en) A kind of magnalium indium rare earth anode material and preparation method thereof, magnesium air battery
CN109778001A (en) A kind of novel grid alloy, positive plate grid and lead-acid accumulator comprising it
CN101685863A (en) Rare-earth alloy lead plate grid material for accumulator
Wang et al. Micro-alloyed Mg–Al–Sn anode with refined dendrites used for Mg-air battery
CN103985879B (en) A kind of plumbous calcium stannum aluminum positive grid alloy and preparation method thereof
CN113718147B (en) Multi-element alloy anode material for magnesium air battery and preparation method thereof
RU2444093C1 (en) Anode for chemical source of current, method to manufacture anode, chemical source of current
CN103280565A (en) Aluminium alloy anode material and preparation method thereof
CN104073682A (en) Long-service-life deep-cycle positive grid alloy and preparation method thereof
CN110042278A (en) A kind of aluminium-air cell anode material and preparation method thereof
CN109461942A (en) A kind of air cell aluminum alloy anode material and preparation method thereof, air cell
CN108808010A (en) A kind of Moped Scooter positive electrode grid of lead storage battery alloy and preparation method thereof
RU2262159C1 (en) Anode for chemical current supply, method for its manufacture, and chemical current supply

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20171019

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200804