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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2044371

Chemische Stromquellen

Name des Erfinders:. Stanko V.H; Mataruev VN
Der Name des Patentinhabers: Genossenschaft Innovation Center "Advanced Technologies"
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1993.04.22

Anwendung: Gas-Flüssigkeits - chemischen Quellen der Energieversorgung für den Stand-alone - Systeme mit eingeschränktem Service.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst eine Gasdiffusions positive Elektrode aus Kohlenstoff hydrophobierte Sperrschicht, eine Metall negative Elektrode mit einem Katalysator , ausgewählt aus der Gruppe , bestehend aus Platin, Palladium, Rhodium, Gold, Silber, Nickel, insbesondere Raney - Nickel, und die Brennstoff- und Elektrolytmischung Gew. Glycerin 15 40; 30 Wasser und Kaliumhydroxid 50 30 45. Diese Stromversorgung hat eine höhere spezifische elektrische Eigenschaften im Temperaturbereich von -30 bis + 80 ° C

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Elektrotechnik und kann bei der Herstellung von chemischen Stromquellen (CCS) Anode mit flüssigen Reagenzien verwendet werden.

Bekannte Gas-Flüssigkeits - HIT platiniertem Kohlenstoff Luftelektrode und der Brennstoff Elektroden-Elektrolyt - Kraftstoff - Gemisch von 6N Schwefelsäure und Methanol. Der Nachteil dieser Methode ist die Anwesenheit von HIT korrosiven sauren Elektrolyten und eine begrenzte Betriebstemperaturbereich von der hohen Volatilität von Methanol [1]

Aus dem Stand der Technik am nächsten an der Kombination von Materialeigenschaften ist die Gas-Flüssigkeit - HIT aus porösem Metall positive Elektrode, eine negative Metallelektrode mit einer Schicht aus groben platiniertem Nickel beschichtet, und die Mischung alkalisch mit flüssigem Brennstoff, wobei Methanol verwendet werden können, Formaldehyd und Hydrazin [2] Dies hat den Nachteil ZIT ist die Instabilität der elektrischen Eigenschaften aufgrund der Vergiftung der positive Elektrodenreaktionsprodukte. Darüber hinaus umfassen die Mängel dieser HIT die Toxizität des verwendeten Brennstoffs.

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Gas-Flüssigkeits - HIT verbesserte elektrische Leistung und eine verbesserte Funktionalität im Hinblick auf Reichweite Betriebstemperatur zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dadurch , dass der Gas-Flüssigkeits - HIT mit positiven Gasdiffusions und Flüssigmetallelektrode mit Katalysator und Brennstoff und Elektrolytmischung als positive Elektrode unter Verwendung einer Kohlenstoffelektrode mit hydrophobierten Sperrschicht, als Katalysatorflüssigkeit der negativen Elektrode mit einem Metall aus der Gruppe ausgewählt wird erreicht , bestehend aus Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Gold und Silber, sowie Brennstoff und Elektrolytgemisch ist ein Gemisch aus Glycerin, Wasser und Kaliumhydroxid in dem folgenden Verhältnis, wt. Glycerin 15-40 Wasser 30-50

Kaliumhydroxid 30-45

Somit der Metallkatalysator in Form eines Raney-Metall verwendet.

In dem beanspruchten neuen HIT ist die Verwendung der Kohlenstoffelektrode mit hydrophobierte Schicht, wobei die Metallelektrode mit dem Katalysator Raney-Metall aus der Gruppe bestehend aus Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Gold und Silber, in Kombination mit einem Glycerin-Grundmischung mit Inhalt, wt. Glycerin 15-40; 30-50 Wasser und Kaliumhydroxid 30-45.

Eine vergleichende Analyse mit dem Prototyp zeigte, dass die vorgeschlagene technische Lösung, um die Anwesenheit von neuen Komponenten hat (Elektroden, Elektrolyt Kraftstoff-Gemisch). Damit erfüllt die beanspruchte Erfindung das Kriterium HIT "Neuheit". Vergleich der beanspruchten Lösung mit anderen technischen Lösungen zeigen, dass die an sich bekannten Komponenten. Kohle Gasdiffusionselektroden und eine Flüssigkeit in anderen elektrochemischen Systemen verwendete Metall wie Zink-Luft (elektrochemische Energie. III des All-Union Scientific Conference. M. 1989, S. 29), und eine flüssige Brennstoffzelle (Brennstoffzelle. / Einige Probleme der Wissenschaft und Theorie. M. Wissenschaft, 1964, S.148). Allerdings ist ihre Verwendung in der beanspruchten elektrochemischen System führt zu einer verbesserten elektrischen Leistung und erweitern Funktionalität, die das Kriterium der "erfinderischen Tätigkeit" schließen lässt.

Der erreichte technische Ergebnis kann nur durch die Gesamtheit der wesentlichen Merkmale erreicht werden, und ist nicht das Ergebnis einer einfachen Summation der einzelnen bekannten Zeichen, wie nicht dargestellt, wenn einer von ihnen einzeln in den bekannten Lösungen.

Chemische Stromquellen Chemische Stromquellen

1 zeigt schematisch die vorgeschlagene CCS; 2 ist eine Entladungskennlinie bei HIT toke1 mA / cm 2 im Vergleich mit dem Prototyp.

HIT ist ein Gehäuse 1 "pocket-like" mit der Luftelektrode 2 mit dem Stromabnehmer 3, gefüllt mit einer Mischung aus Brennstoff und Elektrolyt 4. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Flüssigkeit negativen Elektrodenstromkollektor 5 bis 6. Wenn CCS an der Anode unter Verwendung gibt es eine Wechselwirkung von mit Hydroxylionen Glycerin unter Bildung von Wasser und Aldehyden und Freisetzung von Elektronen an der Kathode und Sauerstoff wird ionisiert, indem sie mit dem Wasser in Wechselwirkung und bilden Hydroxylgruppen, die an die Anode diffundieren. Strom-erzeugende Reaktion ist wie folgt:

Anode C 3 H 5 (OH) 3 + 3OH - _--> C 3 H 5 O 3 + 3H 2 O + 3e -

Kathode 1,5O 2 + 1,5 H 2 O + 3e - _--> 3OH -

Die sich ergebende Reaktionswasser sammelt sich in dem Elektrolyten, dessen Verdünnung verursachen.

Auswahl des Kaliumhydroxid-Gehalt von 30-45 Gew. Wasser und 30 bis 50 Gew. bestimmt, einerseits entladen die Löslichkeitsgrenze von KOH bei Normaltemperatur, andererseits, um den Langzeitbetrieb zu gewährleisten und damit am Ende der Konzentration des Elektrolyten iz-za Verdünnung sollte über die untere Arbeitsgrenze nicht verlängern. Die untere Grenze des Gehalts an Glycerin in dem Brennstoff und Elektrolyt-Gemisch wird durch die Betriebszeit und niedrigere Betriebsgrenze der Elektrolytkonzentration bestimmt. Die obere Grenze wird auf übermßige Viskosität des Gemisches begrenzt, die die Diffusionsprozesse in der HIT behindert und seine elektrischen Eigenschaften zu beschränken.

Unter Verwendung der positiven Elektrode auf der Kohlenstoffelektrode mit wasserabstoßenden Sperrschicht bietet Stabilitätseigenschaften von HIT aufgrund Coal Trägheits Glycerin, eine ausreichende Aktivität in der Sauerstoffreduktionsreaktion und Überflutung der aktiven Schicht durch hydrophobe verhindern. Die aktive Schicht enthält in der Regel ein Gemisch aus Ruß, Aktivkohle und PTFE-Bindemittel. durch Umspritzen Schicht auf der gasseitigen Elektroden fluoroplastische Film oder Aufbringen PTFE-Emulsion, gefolgt durch Trocknen hydrophobiert hergestellt.

Die negative Elektrode ein Metall als Katalysatormetall aus der Gruppe ausgewählt werden: Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Gold und Silber. Diese Katalysatoren haben eine ausreichende Aktivität und Lebensdauer bei Betriebsbedingungen HIT. Der Katalysator wird in Form von Metall, mobile oder Raney-Metall verwendet. Der Katalysator wird durch chemische oder elektrochemische Abscheidung auf die Elektrode aufgebracht wird, oder mit einem Bindemittel vermischt. Metall genannt Raney Metallpulver erhalten, nachdem sie mit der Aluminiumlegierung eines geeigneten Katalysators Auslaugen. Raney-Metalle haben eine hohe spezifische Oberfläche und eine ausreichende Aktivität bei der Oxidation von Glycerin.

Die Eigenschaften der Versuchsprobe geltend gemachten HIT. Als die positive Elektrode in zweischichtigen Kohlenstoffelektroden mit einem PTFE-Bindemittel und einem Nickelnetz Stromkollektor verwendet. Die hydrophobe Sperrschicht wird in Form einer konzentrierten Emulsion von PTFE mit anschließendem Trocknen auf der Gasseite der Elektrode beschichtet.

Als negative Elektrode in einer gesinterten Nickelelektrode und Raney-Nickel mesh chemisch platiniertem verwendet. Als Brennstoff und Elektrolytmischung, wobei die Mischung Gewicht. Glycerin 20; Wasser und Kaliumhydroxid 40 40. HIT Nickelanode bei einer Stromdichte von 1 mA / cm 2 für 200 Stunden. Eine typische Entladungskurve im Vergleich mit dem Stand der Technik ist in 2 gezeigt ist entladen. HIT mit platiniertem Gitter erlaubt die Entladung bei hoher Stromdichte auf 10 mA / cm 2. Die Entladungskurve hat einen ähnlichen Charakter. Die Forschung hat gezeigt, dass die Oxidation von Glycerin Behälter 1 Ah / g realisiert werden kann. Die Energiedichte der beanspruchten HIT wird bei 60-80 Wh / kg geschätzt, je nach Zweck und Verwendung von Baustoffen. HIT Versuchsprobe wurde in dem Temperaturbereich von -30 bis +80 ° C ohne Ausfall der Leistung getestet. Mit zunehmender Betriebstemperatur spezifische Leistungscharakteristik von HIT zu erhöhen.

FORDERUNGEN

  1. Galvanische Zelle eine Gasdiffusions positive Elektrode, eine Metall negative Elektrode mit einem Katalysator und toplivoelektrolitnuyu Mischung enthaltend Kaliumhydroxid, Wasser und Alkohol umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus Kohlenstoff hergestellt ist, wird eine Sperrschicht hydrophobiert, als negative Elektrodenkatalysator genommen Metall, ausgewählt aus der Gruppe von Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Gold und Silber, sowie Alkohol in dem Kraftstoff und Elektrolytmischung Glycerin in folgendem Verhältnis genommen bestehend, wt.

    Glycerin 15 40
    Wasser 30 50
    Kaliumhydroxid 30 45
  2. Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelkatalysator der negativen Elektrode von Raney-Nickel hergestellt wird.

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Erscheinungsdatum 10.12.2006gg