Teil Heim
Produktion, Amateur
Funkamateur
Modellflugzeuge, Raketen-
Nützlich, unterhaltsam 		Stealth - Master
Elektronik
Physik
der Technik
Erfindung 		Raum Geheimnis
Erde Mysteries
Secrets of the Ocean
List
Kartenausschnitt
Anfang
Forum
Verwendung des Materials ist für die Referenz (für Websites - Hyperlinks) zulässig
Erfindung
Russische Föderation Patent RU2127932

AIR-Aluminium-Elemente, AKKU AUF DER GRUNDLAGE ALUMINIUM Air-ELEMENT UND VERFAHREN ZUR Batterie-Betriebs

AIR-Aluminium-Elemente, AKKU AUF DER GRUNDLAGE ALUMINIUM Air-ELEMENT UND VERFAHREN ZUR Batterie-Betriebs

Name des Erfinders:. Alekhin VV; Bilinkin AP. Guskov GI. Ivlev AE. Fists EB. SEVRUK JSD. Cherskiy OM
Der Name des Patentinhabers: Forschungs- und Produktionskomplex Stromquellen "Alten"
Korrespondenzanschrift: 142490, Region Moskau, Elektrougli, NPK Bad per.1 IT "Alten".
Startdatum des Patents: 1996.09.30

Verbrauch: Luft-Metall-Batterien als eigenständige kompakte wiederaufladbare Stromquelle. Das erfindungsgemässe luft Metall galvanischen Zelle Kastentyp, einen elektrolytischen Tank mit einer Füllöffnung in seinem oberen Teil, einer Abdeckung, eine Opfermetallanode ist eine flache Form, in einem Elektrolyttank gegeben, eine Gasdiffusionskathode, in einem gewissen Abstand von der Arbeitsoberfläche der Anode befindet und frei umspült extern Gas wie Luft, Gassammelkammer. An der Oberseite des Elektrolyttanks rund um die Einfüllöffnung eine durchgehende konische Vorsprung , der als eine Labyrinthdichtung im mittleren Teil der Seitenwände des Elektrolyttanks und in seinem unteren Teil enthält zwei restriktivere Vorsprung, den Boden des Elektrolyttank V Kammer zur Sammlung von Schlamm V SHL gebildet mit Volumenverhältnis V: V SL = 5-15, wobei die Anode Dicke im Bereich von 1-3 mm und 0,05-0,50 mezhkatodnogo auf die Größe des Spalts wird das Volumen des Elektrolyttank gegeben durch:

V = V E + V en;

V e = q E · Q · n · K 1;

V en = q + q eh Q Kor · n · K 2,

wobei V - Volumen des Elektrolyttanks, cm3;

V E - Menge Elektrolyt, cm 3;

En V - das Volumen der Anode, siehe 3;

q E - spezifische Fließrate von Elektrolyt, cm 3 / A · H;

q eh - spezifischen Verbrauch von Aluminium in der elektrochemischen Reaktion, siehe 3 / A · H;

Q - Zellenkapazität pro Zyklus, A · H;

n - die Anzahl der Zyklen;

K 1 = (0,44-1,45) - konstruktiven Faktor;

K 2 = (1,97-1,49) Konstruktive Faktor

und das Verhältnis der Länge a, Breite b und Höhe c 1: 0,38: 2,7; 1: 0,35: 3,1; 1: 0,33: 3,9. Metall-Luft-Batterie umfasst ein Gehäuse, eine Abdeckung geschaltet mindestens ein Metall-Luft elektrochemische Zelle vorgeschlagene Struktur. Verfahren zur Herstellung einer Metall-Luft elektrochemischen Zelle arbeitet, und, basierend auf der Batterie beinhaltet die Abgabe des Elektrolyten und der Ersatz der Anoden frische Waschelemente. Anoden vorbehandelt vor der Verwendung in der wässrigen Natriumhydroxid-Konzentration (2,5) mol / l Natrium metastannate trehvodnogo Additivkonzentration (0,01-0,10) mol / l.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektrochemie ein Luft-Metall-Batterien für den Betrieb und kann in der Anwendung von Luft-Metall-Batterien als wiederaufladbare autonome kleine Stromquelle verwendet werden.

Bekannte elektrochemische Zelle, wie beispielsweise eine Metall-Luft-Typs. Element umfasst im Wesentlichen einen Elektrolytbehälter, den Deckel, die Verbrauchselektrode Metall flache Form, in der elektrolytischen Tank platziert. In einiger Entfernung von der Arbeitsfläche der Gasdiffusionselektrode eine Kathode ist, die außerhalb freies Gas gewaschen wird, insbesondere Luft. Um die Zirkulation des Elektrolyten zu verbessern und erhöhen dadurch den Wirkungsgrad der elektrochemischen Energieumwandlung von Wasserstoff während der elektrochemischen Reaktion erzeugt wird, ist es in dem Elektrolyttank sammelt sich und erhöht den Druck verwendet, um den Elektrolyten zu bewegen. In dieser Elektrolysetank umfasst eine Kammer Gassammel in dem der Gasdruck auf den Elektrolyten wirken kann. Nach dem Schlauch durch den Elektrolyt Erlös von oben nach unten auf der Elektrolyttank (Europatent N 0071015 A2 von 22.06.82 - der Prototyp) verschoben.

Der Nachteil der elektrochemischen Zelle der Metall-Luft-Typ sind niedrige spezifische Energieerzeugungseigenschaften aufgrund des Übergewichts von der Komplexität des Designs verursacht.

Bekannte primäre Metall-Luft-Batterie mit einem Gehäuse, schaltet eine Abdeckung zumindest eine Metall-Luft-elektrochemische Zelle (US-Patent 4.626.482 N, H 01 M 12/6, 1986 - der Prototyp).

Der Nachteil der bekannten Primärluft-Metall-Batterien sind geringe spezifische Energieerzeugungseigenschaften.

Es ist ein Verfahren zur Durchführung von Luftmetall galvanischen Zelle und Batterie auf der Grundlage durch die Entladung, der Anode und der Elektrolyt-Ersatz mit frischem, Element Spülung (AS USSR, 621.041, von H 01 M 10/42, H 01 M 12/08).

Der Nachteil dieses Verfahrens ist die lange Zeit des Ausgabemodus für die Batterie (10-20) min angegeben.

Das Ziel der Erfindung ist es, die spezifischen elektrischen Eigenschaften von Metall-Luft-Zellen und Batterien auf ihnen basieren zu erhöhen, um die Stabilitätseigenschaften im Laufe der Zeit zu erhöhen und eine Verringerung der Ausbeute Modus Zeit (1-3) min.

Diese Aufgabe wird durch die Tatsache erreicht, dass in der bekannten luft Metall galvanischen Zelle Kasten-Typ, umfassend ein Elektrolytbehälter mit einer Einfüllöffnung in ihrem oberen Teil eine Abdeckung, eine Opfermetallanode ist eine flache Form, in einem Elektrolyttank gegeben, der Kathode eine Gasdiffusions, in einiger Entfernung von der Arbeitsfläche befindet Anode und wie die Luft frei außerhalb Gas umspült, Gassammelkammer im oberen Teil um die Einfüllöffnung hat einen kontinuierlichen konischen Vorsprung, der als eine Labyrinthdichtung im mittleren Teil der Seitenwände des Elektrolyttanks und in seinem unteren Teil im unteren Teil zwei restriktive Vorsprung hält Elektrolyttank (V) wird Schlammsammelraum (V SL) auf Volumenverhältnis V gebildet: V SL = 5 bis 15, Anodendicke im Bereich von (1-3) beträgt 0,05-0,50 mm aus dem Betrag mezhkatodnogo Totraum die Elektrolyttank gegeben ist durch:

V = V E + V en;

V e = q E · Q · n · K 1;

V en (q + q ehKoreanisch) · Q · n · K & sub2;

wobei V - Volumen des Elektrolyttanks, cm3;

V E - Menge Elektrolyt, cm 3;

En V - das Volumen der Anode, siehe 3;

q E - spezifische Fließrate von Elektrolyt, cm 3 / A · H;

q eh - spezifischen Verbrauch von Aluminium in der elektrochemischen Reaktion, siehe 3 / A · H;

q cor - spezifischen Verbrauch von Aluminiumkorrosion, cm 3 / A · H;

Q - Zellenkapazität pro Zyklus, A · H;

n - die Anzahl der Zyklen;

k 1 = (0,44-1,45) - konstruktiven Faktor;

k 2 = (1,97-1,49) - konstruktiven Faktor;

und das Verhältnis der Länge (a), die Breite (b) und Höhe (c) von:

a: b: c = 1: 0,38: 2,7;

a: b: c = 1: 0,35: 3,1;

a: b: c = 1: 0,33: 3,9.

Die bekannte primäre Metall-Luft-Batterie mit einem Gehäuse, einer Abdeckung geschalteten, ein oder mehrere Metall-Luft elektrochemischen Zellen in dem vorgeschlagenen Element eines solchen Elements verwendet wird; in dem bekannten Verfahren zum Betrieb der Batteriezelle Metall-Luft und auf der Grundlage davon durch die Entladung des Elektrolyten und der Ersatz der Anoden Frischespülen vorbehandelte Anodenelement in einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid-Konzentration (2,5) mol / l Natrium metastannate trehvodnogo Additivkonzentration (0, 01-0,10) mol / l.

Ein gemeinsames Merkmal ist die Anwesenheit von Luft-Metall galvanischen Zelle kastenförmigen Elektrolysebehälter mit einer Einfüllöffnung in ihrem oberen Teil umfasst die Opfermetallanode, eine flache Form, in einem Elektrolyttank angeordnet ist, eine Gasdiffusionskathode, die in einem gewissen Abstand von der Arbeitsoberfläche der Anode und frei Washcoat außerhalb befindet Gas, wie Luft, die Gassammelkammer, in der Gegenwart des Batteriegehäuses, wobei die Abdeckung vermitteltes, ein oder mehrere Elemente, die durch die Entladung Betrieb der Batterie, den Anoden und Elektrolyt-Ersatz frisches Spül- Element.

Das Unterscheidungsmerkmal ist, dass der obere Teil des Elektrolyttanks um die Füllöffnung einen kontinuierlichen konischen Vorsprung, der als eine Labyrinthdichtung im mittleren Teil der Seitenwände des Elektrolyttank aufweist und in seinem unteren Teil hält zwei restriktivere Vorsprung, den Boden des Elektrolyttank (V) eine Kammer zur Schlamm (V SL) Volumen - Verhältnis V Aufnahme: V SL = 5 bis 15, die Anodendicke im Bereich (1 - 3) 0,05-0,50 mm aus mezhkatodnogo Spaltwert, dem Volumen der Elektrolytkammer durch den Ausdruck definiert ist :

V = V E + V en;

V e = q E · Q · n · K 1;

V en = (q + q ehKoreanisch) · Q · n · K & sub2;

wobei V - Volumen des Elektrolyttanks, cm3;

V E - Menge Elektrolyt, cm 3;

En V - das Volumen der Anode, siehe 3;

q E - spezifische Fließrate von Elektrolyt, cm 3 / A · H;

q eh - spezifischen Verbrauch von Aluminium in der elektrochemischen Reaktion, siehe 3 / A · H;

q cor - spezifischen Verbrauch von Aluminiumkorrosion, cm 3 / A · H;

Q - Zellenkapazität pro Zyklus, A · H;

n - die Anzahl der Zyklen;

k 1 = (0,44-1,45) - konstruktiven Faktor;

k 2 = (1,97-1,49) - konstruktiven Faktor;

und das Verhältnis der Länge (a), die Breite (b) und Höhe (c) von:

a: b: c = 1: 0,38: 2,7;

a: b: c = 1: 0,35: 3,1;

a: b: c = 1: 0,33: 3,9.

Die Batterie als luft Metall galvanischen Zelle auf die vorgeschlagene Element angelegt wird; während des Betriebs der Metall-Luft elektrochemischen Zellen und Batterien Anoden auf der Grundlage seiner vorbehandelte in einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid-Konzentration (5,2) mol / l Natrium metastannate trehvodnogo Additivkonzentration (0,01-0,10) mol / l.

Die erfinderische Reihe von Besonderheiten, und die Beziehung in dem Stand der Technik Patent- und wissenschaftlichen Literatur gefunden.

Somit hat die vorgeschlagene Lösung die Neuheit und der erfinderischen Tätigkeit.

Die Erfindung ist industriell anwendbar Es kann als umweltfreundliches eigenständiges Leistungsversorgungssystem verwendet werden, bestehend aus den folgenden:

- Tragbare tragbaren Kassettentyp "Spieler" mit Aufnahme- und Wiedergabe-Funktionen über externe Lautsprecher;

- Ein tragbarer Fernsehempfänger, Flüssigkristall;

- Eine tragbare Taschenlampe;

- Der Lüfter;

- Videospiele der Kinder, Flüssigkristall;

- Kinder elektrische Fernbedienung;

- Tragbares Radio;

- Batterieladegerät;

- Ein tragbares Messgerät.

Die vorgeschlagene Stromquelle sorgt für eine hohe spezifische Energieerzeugungseigenschaften, so dass sie stabil sein ganzes Leben lang zu halten, sondern reduziert auch die Zeit-Strom-Modus mit einem 10 - 20 Minuten nach 1-3.

Statusanzeigen führt zu dem Schluss über die Zweckmäßigkeit der Verwendung der erhaltenen geometrischen Verhältnisse bei der Konstruktion von luftAluminiumBatterien.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 zeigt ein Luft-Aluminiumelement - Form N 1, Fig. 2 - Luft-Aluminiumelement - Form N 2, in Fig. 3 - Luft-Aluminium-Element - eine Art von N 3. 4 zeigt eine Luftkapazität elektrolytischen Aluminiumelement ist, und Fig. 5 - Batterie auf der Basis der Luft-Aluminium-Elemente.

Airborne Aluminium elektrochemische Zelle besteht aus einem Elektrolyttank 1, der an den äußeren Seitenwänden der zwei Fenster 3 aufweist, wobei der obere Teil 4 der Einfüllöffnung 5 durch einen durchgehenden konischen Vorsprungs 6 umgeben, die mit der Innenseite der Elektrolysetank 1 in der Mitte der Seite als Labyrinthdichtung wirkt die Wände 2 und in seinem unteren Teil ist mit zwei Vorsprung 7 an dem Boden des Elektrolysetanks 1 eine Kammer 8 zum Sammeln des Schlamms zu beschränken, die in einem Prozess des Betriebs erzeugt wird. In dem elektrolytischen Behälter 1 hermetisch in die Gasdiffusionskathode 9 in dem Fensterrahmen Elektrolyt 10. 3 Dichtigkeits eingesetzt Tank 1 mittels einer neutral in Bezug auf die wässrige Lösung des Elektrolyts Dichtungsmasse erreicht wird. Die elektrische Verbindung mit der Kathode 9 durch den Verbraucher, wenn Luft als Aluminiumelement verwendet ist die Batterie, sondern auch in ihrer Zusammensetzung mit Hilfe der Kathodenstromkollektor 11, Elektrolyt für den Behälter 1 durch zwei horizontale Packungen 12, die elektrisch verbunden sind mit den beiden vertikalen 13. Der Elektrolytgefßkörper Komprimieren 1 durch die Füllung 5-Loch wird in eine flache Metallplatte 14 mit dem Vorsprung 15 der rechteckigen Form eingesetzt für aktuelle Kollektion entworfen. Die Projektionsebene 15 dient die Zeile "Anode 14 - decken 16" zu versiegeln. Einfüllöffnung 5 ist durch einen Deckel 16 verschlossen und abgedichtet, mit einem Loch 17 für den Durchtritt von der Anode 14 und eine oder mehrere Öffnungen 18 für 16 Wasserstoff aus dem Elektrolysetank 1 in die Prozessluft durch die Aluminium Abdeckelement Austragen, die auch als eine hydrophobe Membran dient. Die Anwesenheit an der Oberseite des Elektrolyttank 4 auf dem Umfang rund um die Einfüllöffnung 5 6 Projektions konische Form für verbesserte Dichtungseigenschaften der Abdeckung ermöglicht 16. Die geometrische Gestaltung Verhältnisse, so dass spezifische elektrische Leistungsparameter verbessert, wie folgt:

H1 / (H2 + H3 + H4) = 1,05 bis 1,20

H3 / H2 = H3 / H4 = 5-15

H5 / H1 = 1,1-1,5

H6 / H3 = 1-1,1

L2 / LI = 1-1,1

L3 / LI = 1,1-1,5

L5 / L6 = 0,05-0,50

2xL4 / L6 = 0,95-0,75

Batterie basierend auf einem Luft-Aluminiumelementen besteht aus einem Gehäuse 19 mit inneren vertikalen Schlitzen 20 zur Aufnahme der Luftaluminiumelemente und Fenster 21 die äußere freie Luftzufluss in die Batterieschlösser 22 zur Befestigung des Deckels geschaltet 23 mit dem Gehäuse 19, ein oder mehrere Elektrolyten zu organisieren 1 Behälter montiert mit Kathodenstromkollektoren 11, eingefügt mit darin Anoden 14 und setzen auf der Oberseite der Kappen 16, tokorazvodyaschey doppelseitige Leiterplatten 24 auf der Seite mit wandte sich die Luft-Aluminiumelemente, Verdrahtungen 25 für die elektrische Verbindung von der Kathode 9 zu den Elektrolyttanks 1 durch den Kathodenstrom 11 Kollektoren doppelseitigen Leiterplatte 24 sind mehrere Löcher 26 von rechteckiger Form zu tokorazvodyaschey den Vorsprung 15 der Metallanode 14 zum Hindurchführen der elektrischen Verbindung zwischen der Metallanode 14 und Anodenstromkollektor 27, mehrere Löcher beliebiger Form 28 Wasserstoff Entwässerung des Elektrolytbehälters 1 in die Atmosphäre zu implementieren durch die Abdeckung 23, 29 mehrere Anschlüsse auf der Oberseite befindet sich tokorazvodyaschey doppelseitige Platine 24, 30 die Überbrückung von leitenden Jumper der Betriebsspannung des Verbrauchers und die Verbindung mit den Leiterbahnen 25 und 31 auf beiden Seiten zu wählen, 32 mehrere Anschlüsse auf der Oberseite befindet sich tokorazvodyaschey doppelseitige Platine 24 dazu dient, den Verbraucher zu verbinden, und eine Abdeckung 23, die Batterie von der Oberseite und eine Vielzahl von Öffnungen 33 für die Verbinder 32 mehrere Löcher 34 für die 29-Anschlüsse abdeckt, eine oder 35 mehrere Löcher unter einem Wasserstoffentwässerung, zwei Längsnuten 36 unter den Verriegelungen 22, das Label 37 Kurzanleitung.

Prinzip und Verfahren zur Herstellung einer Metall-Luft elektrochemischen Zelle und eine Batterie auf ihrer Grundlage arbeitet, beispielsweise Batterie 3, BA-24, wie folgt.

Elektrische Energie wird in der Batterie bei der Durchführung der elektrochemischen Oxidation von Aluminium an der Anode und die Reduktion von Sauerstoff an der Kathode erzeugt wird. Na 2 SnO 3: Die wässrigen Lösungen oder Natriumhydroxid (NaOH) oder Natriumchlorid (NaCl) als ein Elektrolyt oder eine Mischung der genannten Lösungen inhibierenden Additiven · 3H 2 O - in dem alkalischen Elektrolyten und NaHCO 3 - in Kochsalzlösung. Während der Reaktion zusammen mit dem Aluminiumoxid Verbrauchsrate von Sauerstoff ist Luft und Wasser aus dem Elektrolyten, so dass der Betrieb der Batterie als ihren Verbrauch während der Entladung periodisch die Anode und frischer Elektrolyt ersetzen. Die Reaktionsprodukte sind Aluminiumhydroxid, Al (OH) 3 und Wärme. Die Batterie arbeitet im Temperaturbereich von -10 o C bis +60 o C ohne zusätzliche Heizung , wenn sie von den Temperaturen unter Null beginnen. Eine der negativen Faktoren luftAluminiumBatterien ist die Korrosion der Anode. Dies führt zu einer Verringerung der elektrischen Eigenschaften der Batterien und Abtrennung von geringen Mengen an Wasserstoff. Zu einem großen Teil ist der Einfluss der Korrosion auf den Starteigenschaften gezeigt, was zu einer Zeit zu voreingestellten Modus (10-20) Minuten. Vorgeschlagene Behandlungsanoden, bei dem die Oberfläche mit Zinn beschichtet ist, wodurch die Korrosionsstromdichte reduziert und wesentlich den Betrieb von Aluminium-Luft-Batteriebetrieb zu verbessern, wodurch die elektrischen Eigenschaften und Ausgangsmodus Zeit erhöht wird reduziert (03.01) min. Die Beschichtung auf der Anode durchgeführt wird, bevor auf Batteriebetrieb umgeschaltet wird. Pre Anode entfettet und anschließend in wässriger Natriumhydroxid-Konzentration (2,5) mol / l Natrium metastannate trehvodnogo Additivkonzentration behandelt (0,01 bis 0,10) mol / l bei Raumtemperatur für 5-60 min.

Die Testergebnisse des vorgeschlagenen Aluminium-Luft-Batterie Prototyp und in Tabelle dargestellt. 1 und 2.

Wie aus den Tabellen, die vorgeschlagene Luft Aluminium Batterie liefert hohe spezifische und stabile Eigenschaften Energieerzeugung bei einer niedrigen Zeit-Behandlung über die Zeit gesehen werden.

FORDERUNGEN

1. Luft-Metallkastenförmigen elektrochemischen Zelle, umfassend einen Elektrolyt, einen Behälter mit einer Öffnung in seinem oberen Teil Befüllen einer verbrauchbaren Metallanoden flache Form, in einem Elektrolyttank gegeben, eine Gasdiffusionskathode, in einem gewissen Abstand von der Arbeitsoberfläche der Anode und der geläppten extern verfügbaren Gas befindet, wie beispielsweise Luft, Gassammelkammer, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil des Elektrolyttanks um die Füllöffnung einen kontinuierlichen konischen Vorsprung, der als eine Labyrinthdichtung im mittleren Teil der Seitenwände des Elektrolyttank aufweist und in seinem unteren Teil hält zwei restriktivere Vorsprung, den Boden des Elektrolyttank V V SHL eine Kammer Schlammvolumenverhältnis V zum Sammeln: V SL = 5 bis 15, Anodendicke im Bereich von 1-3 mm 0,05-0,50 mezhkatodnogo die Größe des Spalts wird das Volumen des Elektrolyttank gegeben durch:

V = V E + V en;

V e = q E · Q · n · k 1;

V en = (q + q ehKor) · Q · n · k 2;

wobei V - Volumen des Elektrolyttanks, cm3;

V E - Menge Elektrolyt, cm 3;

En V - das Volumen der Anode, siehe 3;

q E - spezifische Fließrate von Elektrolyt, cm 3 / Ah;

q eh - spezifischen Verbrauch von Aluminium in der elektrochemischen Reaktion cm 3 / Ah;

q cor - spezifischen Verbrauch von Aluminiumkorrosion, cm 3 / Ah;

Q - Zellenkapazität pro Zyklus Ah;

n - die Anzahl der Zyklen;

K 1 = (0,44 - 1,45) - ein konstruktiver Faktor;

K 2 = (1,97 - 1,49) - ein konstruktiver Faktor;

und das Verhältnis der Länge a, Breite b und Höhe c 1: 0,38: 2,7; 1: 0,35: 3,1; 1: 0,33: 3,9.

2. Die primäre Metall-Luft-Batterie mit einem Gehäuse, einem Deckel, mindestens einer Metall-Luft elektrochemischen Zelle, wobei ein solches Element Element nach Anspruch 1 genommen wird.

3. Verfahren zur Herstellung einer Metall-Luft elektrochemischen Zelle und eine Batterie auf der Grundlage desselben durch den Austrag des Elektrolyten und der Ersatz der Anoden Frisch Spülelement arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode in einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid-Konzentration vorbehandelt wird (2 bis 5) mol / l Additiv trehvodnogo metastannate Natrium in einer Konzentration (0,01 bis 0,10) mol / l.

Druckversion
Erscheinungsdatum 13.01.2007gg