RU2805980C1

RU2805980C1 - Electrolyte for chemical current source

Info

Publication number: RU2805980C1
Application number: RU2023106744A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Бурчаков; Иван Кириллович Гаркушин; Екатерина Андреевна Гришина
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2023-10-24

Abstract

FIELD: chemical engineering.

SUBSTANCE: development of electrolytes for chemical power sources based on lithium, sodium and rubidium chromates. The electrolyte additionally contains rubidium chromate, with the following ratio of components, wt.%: lithium chromate - 54.19 ... 56.87, sodium chromate - 29.89 ... 31.75 , rubidium chromate – 13.24 ... 14.06. The melting point of the electrolyte, after bringing it into working condition, is in the range of 338-340°C.

EFFECT: reducing the melting point of the electrolyte.

1 cl

Description

Изобретение относится к разработке электролитов для среднетемпературных химических источников тока на основе хроматов лития, натрия и рубидия.The invention relates to the development of electrolytes for medium-temperature chemical current sources based on lithium, sodium and rubidium chromates.

Известен электролит – смесь минимума кристаллизации твердых растворов (min 615) на основе системы Na₂CrO₄-Rb₂CrO₄ и включающая 70 мол.% (56,84 мас.%) хромата натрия и 30 мол.% (43,16 мас.%) хромата рубидия. Состав имеет сравнительно высокую температуру плавления, равную 615°С (Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. и др. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. II. Двойные системы с общим анионом. – М.: «Металлургия», 1977, 304 с.).A known electrolyte is a mixture of minimum crystallization of solid solutions (min 615) based on the Na ₂ CrO ₄ -Rb ₂ CrO ₄ system and including 70 mol.% (56.84 wt.%) sodium chromate and 30 mol.% (43.16 wt.%) .%) rubidium chromate. The composition has a relatively high melting point equal to 615°C (Posypaiko V.I., Alekseeva E.A. et al. Fusibility diagrams of salt systems. Part II. Binary systems with a common anion. - M.: "Metallurgy", 1977 , 304 pp.).

Известен электролит, представляющий собой эвтектическую смесь (е 411) на основе системы Li₂CrO₄-Rb₂CrO₄, включающий 79 мол.% (63 мас.%) хромата лития и 21 мол.% (37 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления смеси равна 411°С (Бурчаков А.В., Дворянова Е.М. Анализ ряда двухкомпонентных систем Li₂CrO₄–M₂CrO₄ (M=Na, K, Rb, Cs) и экспериментальное исследование системы Li₂CrO₄–Rb₂CrO₄ Тез. докл. XXXVII Самарск. обл. студ. научной конф. Самара: Министерство спорта, туризма и молодежной политики Самарск. обл., 2011 (12-22 апреля). С. 189). Недостатком данного состава является высокая температура плавления.An electrolyte is known, which is a eutectic mixture (e 411) based on the Li ₂ CrO ₄ -Rb ₂ CrO ₄ system, including 79 mol.% (63 wt.%) lithium chromate and 21 mol.% (37 wt.%) rubidium chromate . The melting point of the mixture is 411°C (Burchakov A.V., Dvoryanova E.M. Analysis of a number of two-component systems Li ₂ CrO ₄ –M ₂ CrO ₄ (M=Na, K, Rb, Cs) and experimental study of the Li ₂ CrO system ₄ –Rb ₂ CrO ₄ Abstracts of the XXXVII Samara Region Student Scientific Conference Samara: Ministry of Sports, Tourism and Youth Policy of the Samara Region, 2011 (April 12-22), p. 189). The disadvantage of this composition is the high melting point.

Наиболее близким по технической сущности является электролит, включающий 68,5 мол.% (63,55 мас.%) хромата лития, 31,5 мол.% (36,45мас.%) хромата натрия (эвтектическая смесь е 383 двойной системы Li₂CrO₄ – Na₂CrO₄). Однако он тоже имеет высокую температуру плавления – 383°С (Топшиноева З. Н., Бухалова Г. А. Журн. неорган. хим. Т. 20, №4. 1975. С. 1095 – 1098).The closest in technical essence is an electrolyte comprising 68.5 mol.% (63.55 wt.%) lithium chromate, 31.5 mol.% (36.45 wt.%) sodium chromate (eutectic mixture e 383 of the Li ₂ double system CrO ₄ – Na ₂ CrO ₄ ). However, it also has a high melting point - 383°C (Topshinoeva Z.N., Bukhalova G.A. Journal of inorganic chemistry. T. 20, No. 4. 1975. P. 1095 - 1098).

Техническим результатом настоящего технического решения является снижение температуры плавления и расширения диапазона использования в расплавленном состоянии электролита с низкой температурой плавления.The technical result of this technical solution is to reduce the melting point and expand the range of use in the molten state of an electrolyte with a low melting point.

Технический результат достигается тем, что электролит для химического источника тока содержит все три вещества, что и в аналогах и прототипе: хроматы лития, натрия и рубидия (мас.%):The technical result is achieved by the fact that the electrolyte for the chemical current source contains all three substances as in analogues and the prototype: lithium, sodium and rubidium chromates (wt.%):

хромат лития – 54,19 …56,87;lithium chromate – 54.19 ...56.87;

хромат натрия – 29,89 … 31,75;sodium chromate – 29.89 ... 31.75;

хромат рубидия – 13,24 … 14,06.Rubidium chromate – 13.24 ... 14.06.

Новизна заявляемого состава по сравнению с прототипом заключается в том, что смесь, содержащая хроматы лития, и натрия, дополнительно содержит хромат рубидия.The novelty of the proposed composition in comparison with the prototype lies in the fact that the mixture containing lithium and sodium chromates additionally contains rubidium chromate.

Электролит получен изучением трёхкомпонентной системы с общим анионом Li₂CrO₄-Na₂CrO₄,-Rb₂CrO₄методом дифференциального термического анализа.The electrolyte was obtained by studying a three-component system with a common anion Li ₂ CrO ₄ -Na ₂ CrO ₄ , -Rb ₂ CrO ₄ using the method of differential thermal analysis.

Примеры конкретного исполненияExamples of specific execution

1. Предварительно обезвоженные соли расплавляли в печи шахтного типа в соотношении: 0,1706 г (56,87 мас.%) хромата лития + 0,0897 г (29,89 мас.%) хромата натрия + 0,0397 г (13,24 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 340°С.1. Pre-dehydrated salts were melted in a shaft-type furnace in the ratio: 0.1706 g (56.87 wt.%) lithium chromate + 0.0897 g (29.89 wt.%) sodium chromate + 0.0397 g (13. 24 wt.%) rubidium chromate. The melting point of the electrolyte is 340°C.

2. 0,1690 г (56,33 мас.%) хромата лития + 0,0908 г (30,26 мас.%) хромата натрия + 0,0402 г (13,40 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 338 °С.2. 0.1690 g (56.33 wt.%) lithium chromate + 0.0908 g (30.26 wt.%) sodium chromate + 0.0402 g (13.40 wt.%) rubidium chromate. The melting point of the electrolyte is 338 °C.

3. 0,1626 г (54,19 мас.%) хромата лития + 0,0953 г (31,75 мас.%) хромата натрия + 0,0422 г (14,06 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 340 °С.3. 0.1626 g (54.19 wt.%) lithium chromate + 0.0953 g (31.75 wt.%) sodium chromate + 0.0422 g (14.06 wt.%) rubidium chromate. The melting point of the electrolyte is 340 °C.

4. 0,1723 г (57,42 мас.%) хромата лития + 0,0885 г (29,51 мас.%) хромата натрия + 0,0392 г (13,07 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 342 °С.4. 0.1723 g (57.42 wt.%) lithium chromate + 0.0885 g (29.51 wt.%) sodium chromate + 0.0392 g (13.07 wt.%) rubidium chromate. The melting point of the electrolyte is 342 °C.

5. 0,1546 г (51,55 мас.%) хромата лития + 0,1007 г (33,58 мас.%) хромата натрия + 0,0446 г (14,87 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 342 °С.5. 0.1546 g (51.55 wt.%) lithium chromate + 0.1007 g (33.58 wt.%) sodium chromate + 0.0446 g (14.87 wt.%) rubidium chromate. The melting point of the electrolyte is 342 °C.

За заявляемыми пределами (примеры 4, 5) возрастает температура плавления и нарушается однофазность электролита.Beyond the stated limits (examples 4, 5), the melting temperature increases and the single-phase nature of the electrolyte is disrupted.

Сравнительные данные известного и заявляемого электролитов приведены в таблице.Comparative data of the known and proposed electrolytes are given in the table.

Данные электролитов по прототипу и заявляемому составуElectrolyte data for the prototype and claimed composition

Состав электролитаElectrolyte composition Содержание компонентов, мас. %Component content, wt. % Температура плавления, °СMelting point, °C Li₂CrO₄ _Li2CrO4 _{_} Na₂CrO₄ _Na2CrO4 _{_} Rb₂CrO₄ Rb ₂ CrO ₄ ПрототипPrototype 63,5563.55 36,4536.45 –– 383383 ЗаявляемыйClaimed 1.1. 56,8756.87 29,8929.89 13,2413.24 340340 2.2. 56,3356.33 30,2630.26 13,4013.40 338338 3.3. 54,1954.19 31,7531.75 14,0614.06 340340

Как видно из таблицы, заявляемый электролит имеет существенные преимущества по сравнению с известным: 1. На 40-45°С снижена температура плавления, что значительно уменьшает энергозатраты на плавление смеси и приведение электролита в рабочее состояние.As can be seen from the table, the proposed electrolyte has significant advantages compared to the known one: 1. The melting point is reduced by 40-45°C, which significantly reduces the energy consumption for melting the mixture and bringing the electrolyte into working condition.

2. Расширение диапазона использования электролита в расплавленном состоянии.2. Expanding the range of use of the electrolyte in the molten state.

Claims

An electrolyte for a chemical current source, including lithium and sodium chromates, characterized in that it additionally contains rubidium chromate in the following ratio of components (wt.%):

lithium chromate – 54.19 ...56.87;

sodium chromate – 29.89 ... 31.75;

Rubidium chromate – 13.24 ... 14.06.