Колата е с алуминий. Алуминиевата батерия е страхотно допълнение към алуминиев въздушен химически източник за електрически автомобили

Батериите са устройства, които преобразуват химическата енергия в електрическа енергия. Те имат 2 електрода, между тях протича химическа реакция, която използва или произвежда електрони. Електродите са свързани един с друг чрез разтвор, наречен електролит, през който йони могат да се движат, за да завършат електрическа верига. Електроните се произвеждат на анода и могат да преминат през външна верига към катода, това е движението на електрически ток електрони, които могат да се използват за извършване на работата на прости устройства.
В нашия случай батерияможе да се образува чрез две реакции: (1) реакции с алуминий, който генерира електрони на един електрод, и (2) реакция с кислород, която използва електрони на друг електрод. За да помогнете на електроните в батерията да имат достъп до кислорода във въздуха, можете да направите втория електрод от материал, който може да провежда електричество, но не е активен, като въглища, които са предимно въглеродни. Активният въглен е много порест и това понякога води до излагане на голяма повърхност на атмосферата. Един грам активен въглен може да бъде по-голям от цяло футболно игрище.
В този опит можете да изграждате батерия, който използва тези две реакции и най-удивителното е, че тези батерии могат да захранват малък мотор или електрическа крушка. За да направите това ще ви трябва: алуминиево фолио, ножици, активен въглен, метални лъжици, хартиени кърпи, сол, малка чаша, вода, 2 електрически проводника със скоби в краищата и малко електрическо устройство като мотор или светодиод.Изрежете парче алуминиево фолио, което е приблизително 15Х15см., пригответе наситен разтвор, смесете солта в малка чаша с вода, докато солта спре да се разтваря, сгънете хартиена кърпа на четвъртинки и я накиснете в саламура. Поставете тази кърпа върху фолиото, добавете около една супена лъжица активен въглен върху горната част на хартиената кърпа, изсипете саламура върху въглена, за да го намокрите. Уверете се, че въглищата са мокри навсякъде. За да избегнете директното докосване на водата, трябва да маркирате 3 слоя като в сандвич. Подгответе своя електрически устройстваза употреба, един край електрическа жицаприкрепете към товара и свържете другия край на жицата към алуминиевото фолио. Нека притиснем втория проводник плътно към купчината въглища и да видим какво ще се случи, ако батерията работи добре, тогава е вероятно да имате нужда от друг елемент, за да включите устройството си. Опитайте да увеличите контактната площ между вашия проводник и въглен, като сгънете батерията и я стиснете силно. Ако използвате двигател, можете също да му помогнете да стартира, като завъртите вала с пръсти.
Първата модерна електрическа батерия е направена от поредица от електрохимични клетки и се нарича волтов стек. Повторете стъпки едно и три, за да изградите допълнително алуминиево-въздушен елементкато свържете 2 или 3 въздушно-алуминиев елементедин с друг ще получите по-мощна батерия. Използвайте мултицет, за да измерите напрежението и тока, получени от вашата батерия.
Как да модифицирате батерията си, за да произвеждате повече напрежение или повече ток - Изчислете изходната мощност от батерията, като умножите нейното напрежение и ток. Опитайте да свържете други устройства към вашата батерия.

Phinergy, израелски стартъп, демонстрира алуминиево-въздушна батерия, която може да захранва електрическо превозно средство до 1000 мили (1609 км). За разлика от други метално-въздушни батерии, за които сме писали в миналото, алуминиево-въздушната батерия Phinergy консумира алуминий като гориво, като по този начин осигурява енергиен тласък, който съперничи на газ или дизел. Phinergy казва, че е подписала договор с глобалния автомобилен производител за "масово производство" на батериите през 2017 г.

Метално-въздушните батерии в никакъв случай не са нова идея. Цинково-въздушните батерии се използват широко в слуховите апарати и потенциално могат да помогнат при загуба на слуха. IBM е зает да работи върху литиево-въздушна батерия, която, подобно на Phinergy, е насочена към дългосрочни доставки. През последните месеци стана ясно, че натриево-въздушните батерии също имат право на живот. И в трите случая въздухът е самият компонент, който прави батериите толкова желани. При обикновената батерия химическата реакция е изцяло вътрешна, поради което те обикновено са много плътни и тежки. При метално-въздушните батерии енергията се получава чрез окисляване на метала (литий, цинк, алуминий) с кислород, който е около нас, а не уловен в батерията. Резултатът е по-лека и опростена батерия.

Алуминиево-въздушната батерия на Phinergy е нова по две причини: Първо, компанията очевидно е намерила начин да предотврати корозията на алуминия от въглеродния диоксид. Второ, батерията всъщност се храни с алуминий като гориво, превръщайки бавно обикновения алуминий в алуминиев диоксид. Прототипът на алуминиево-въздушната батерия на Phinergy се състои от поне 50 алуминиеви плочи, всяка от които осигурява енергия за 20 мили шофиране. След 1000 мили плочите трябва да бъдат механично презаредени - евфемизъм за просто физическо премахване на плочите от батерията. Алуминиево-въздушните батерии трябва да се допълват с вода на всеки 200 мили, за да се възстановят нивата на електролита.

В зависимост от вашата гледна точка, механичното зареждане е едновременно прекрасно и ужасно. От една страна, вие давате на колата още 1000 мили живот, грубо казано, със смяна на батерията; от друга страна, купете нова батерияза всеки хиляда километра, меко казано, не много икономичен. В идеалния случай това най-вероятно ще се сведе до въпроса за цената на батерията. При сегашния пазар килограм алуминий струва $2, а комплект от 50 чинии струва 25 кг. Чрез прости изчисления откриваме, че „презареждането“ на колата ще струва 50 долара. $50 за пътуване от 1000 мили честно казано не е лошо в сравнение с $4 за галон бензин, който ще издържи 90 мили. Алуминиевият диоксид може да се рециклира обратно в алуминий, но това не е евтин процес.

Кандидат на техническите науки Е. КУЛАКОВ, кандидат на техническите науки С. СЕВРУК, кандидат на химическите науки А. ФАРМАКОВСКАЯ.

Електрическата централа, базирана на въздушно-алуминиеви елементи, заема само част от багажника на автомобила и осигурява пробег до 220 километра.

Принципът на работа на въздушно-алуминиевия елемент.

Работата на електроцентрала, базирана на въздушно-алуминиеви елементи, се управлява от микропроцесор.

Малка въздушно-алуминиева клетка със солен електролит може да замени четири батерии.

Наука и живот // Илюстрации

Електрическа централа EU 92VA-240 на въздушно-алуминиеви елементи.

Човечеството, очевидно, няма да се откаже от автомобилите. Освен това автомобилният парк на Земята скоро може да се удвои приблизително - главно поради масовата моторизация на Китай.

Междувременно колите, които се движат по пътищата, отделят в атмосферата хиляди тонове въглероден оксид - същият газ, чието присъствие във въздуха в количества над една десета от процента е фатално за хората. И в допълнение към въглеродния оксид - и много тонове азотни оксиди и други отрови, алергени и канцерогени - продукти от непълното изгаряне на бензина.

По целия свят отдавна се търсят алтернативи на автомобил с двигател. вътрешно горене. И най-реалистичният от тях се счита за електрическа кола (вж. „Наука и живот” № 8, 9, 1978 г.). Първите електрически автомобили в света са създадени във Франция и Англия в самото начало на 80-те години на миналия век, тоест няколко години по-рано от автомобилите с двигатели с вътрешно горене (ICE). И първата самоходна карета, която се появи например през 1899 г. в Русия, беше електрическа.

Тяговият двигател в такива електрически автомобили се захранва от непосилно тежки оловно-киселинни батерии с енергиен капацитет от само около 20 вата часа (17,2 килокалории) на килограм. Това означава, че за да се „захрани“ двигател с мощност 20 киловата (27 Конски сили) за поне един час е необходима оловна батерия с тегло 1 тон. Количеството бензин, еквивалентно на него като съхранена енергия, заема резервоар за газ с вместимост само 15 литра. Ето защо едва с изобретяването на двигателя с вътрешно горене производството на автомобили започва да расте бързо и електрическите автомобили се считат за задънен клон на автомобилната индустрия в продължение на десетилетия. И само екологичните проблеми, които възникнаха пред човечеството, принудиха дизайнерите да се върнат към идеята за електрическа кола.

Сама по себе си замяната на двигател с вътрешно горене с електродвигател, разбира се, е изкушаваща: при същата мощност електродвигателят е едновременно по-лек на тегло и по-лесен за управление. Но дори и сега, повече от 100 години след първата си поява автомобилни акумулатори, енергийният интензитет (т.е. съхранената енергия) дори на най-добрите от тях не надвишава 50 ватчаса (43 килокалории) на килограм. И следователно тегловният еквивалент на един резервоар за газ остава стотици килограми батерии.

Ако вземем предвид необходимостта от много часове зареждане на батерии, ограничен брой цикли на зареждане-разреждане и, като следствие, относително кратък експлоатационен живот, както и проблеми с изхвърлянето на използвани батерии, тогава трябва да признаем че акумулаторно-електрическото превозно средство все още не е подходящо за ролята на масов транспорт.

Дойде време обаче да кажем, че един електродвигател може да получава енергия от друг вид химически източник на ток - галванични елементи. Най-известните от тях (така наречените батерии) работят в преносими приемници и диктофони, в часовници и фенерчета. Работата на такава батерия, както всеки друг химически източник на ток, се основава на една или друга редокс реакция. И това, както е известно от училищния курс по химия, е придружено от прехвърляне на електрони от атомите на едно вещество (редуциращ агент) към атомите на друго (окислител). Това прехвърляне на електрони може да се извърши чрез външна верига, като електрическа крушка, микросхема или двигател, и по този начин да накара електроните да работят.

За тази цел окислително-възстановителната реакция се извършва като че ли на две стъпки - тя се разделя, така да се каже, на две полуреакции, които протичат едновременно, но на различни места. На анода редукторът отдава своите електрони, т.е. той се окислява, а на катода окислителят приема тези електрони, т.е. той се редуцира. Самите електрони, преминавайки от катода към анода през външна верига, извършват полезна работа. Този процес, разбира се, не е безкраен, тъй като както окислителят, така и редукторът постепенно се изразходват, образувайки нови вещества. В резултат на това източникът на ток трябва да бъде изхвърлен. Възможно е обаче непрекъснато или от време на време да се отстраняват от източника образуваните в него продукти на реакцията и в замяна да се подават все повече и повече нови реагенти в него. В този случай те действат като гориво и затова такива елементи се наричат ​​гориво (виж "Наука и живот" № 9, 1990 г.).

Ефективността на такъв източник на ток се определя преди всичко от това колко добре са избрани както самите реагенти, така и техният режим на работа. Няма особени проблеми с избора на окислител, тъй като въздухът около нас се състои от повече от 20% от отличен окислител - кислород. Що се отнася до редуциращия агент (т.е. горивото), ситуацията с него е малко по-сложна: трябва да го носите със себе си. И следователно, когато го избирате, трябва преди всичко да изхождате от така наречения индикатор за маса-енергия - полезната енергия, освободена по време на окисляването на единица маса.

Водородът има най-добри свойства в това отношение, следван от някои алкални и алкалоземни метали и след това алуминият. Но водородният газ е пожароопасен и експлозивен и под високо налягане може да изтече през металите. Може да се втечни само с много ниски температури, но съхранението е доста трудно. Алкалните и алкалоземните метали също са опасни за пожар и освен това бързо се окисляват във въздуха и се разтварят във вода.

Алуминият няма нито един от тези недостатъци. Винаги покрит с плътен филм от оксид, с цялата си химическа активност почти не се окислява във въздуха. Алуминият е сравнително евтин и нетоксичен, а съхранението му не създава никакви проблеми. Проблемът с въвеждането му в източник на ток също е напълно разрешим: анодните плочи са направени от горивен метал, който периодично се сменят, докато се разтварят.

И накрая, електролитът. В този елемент може да бъде всеки воден разтвор: киселинен, алкален или солен, тъй като алуминият реагира както с киселини, така и с основи и ако оксидният филм е повреден, той също се разтваря във вода. Но е за предпочитане да се използва алкален електролит: по-лесно е да се извърши втората полуреакция - редукцията на кислорода. Редуцира се и в кисела среда, но само в присъствието на скъп платинен катализатор. В алкална среда можете да минете с много по-евтин катализатор - кобалтов или никелов оксид или активен въглен, които се въвеждат директно в порестия катод. Що се отнася до солевия електролит, той има по-ниска електрическа проводимост, а източникът на ток, направен на негова основа, има приблизително 1,5 пъти по-ниска енергийна интензивност. Поради това е препоръчително да използвате алкален електролит в мощни автомобилни акумулатори.

Той обаче има и недостатъци, основният от които е корозията на анода. Той протича успоредно с основната - генерираща ток - реакция и разтваря алуминия, превръщайки го в натриев алуминат с едновременното освобождаване на водород. Вярно е, че тази странична реакция протича с повече или по-малко забележима скорост само при липса на външно натоварване, поради което въздушно-алуминиевите източници на ток не могат - за разлика от акумулаторите и батериите - да се зареждат дълго време в режим на готовност. В този случай алкалният разтвор трябва да се източи от тях. Но при нормален ток на натоварване страничната реакция е почти незабележима и ефективността на алуминия достига 98%. Самият алкален електролит не се превръща в отпадък: след филтриране на кристалите от алуминиев хидроксид от него, този електролит може да се излее обратно в клетката.

Има още един недостатък при използването на алкален електролит във въздушно-алуминиев източник на ток: по време на работата му се изразходва доста вода. Това повишава концентрацията на алкали в електролита и може постепенно да промени електрическите характеристики на клетката. Има обаче диапазон на концентрация, в който тези характеристики практически не се променят и ако работите в този диапазон, тогава е достатъчно просто да добавяте вода към електролита от време на време. По време на работа на въздушно-алуминиев източник на енергия не се генерират отпадъци в обичайния смисъл на думата. В крайна сметка алуминиевият хидроксид, получен от разлагането на натриев алуминат, е просто бяла глина, тоест продуктът е не само абсолютно екологичен, но и много ценен като суровина за много индустрии.

От него например обикновено се произвежда алуминий, като първо се нагрява, за да се получи алуминиев оксид, а след това разтопеният алуминиев оксид се подлага на електролиза. Поради това е възможно да се организира затворен ресурсоспестяващ цикъл на работа на въздушно-алуминиеви източници на енергия.

Но алуминиевият хидроксид има и независима търговска стойност: той е необходим при производството на пластмаси и кабели, лакове, бои, стъкла, коагуланти за пречистване на вода, хартия, синтетични килими и линолеум. Използва се в радиотехническата и фармацевтичната промишленост, в производството на всички видове адсорбенти и катализатори, в производството на козметика и дори бижута. В края на краищата много изкуствени скъпоценни камъни - рубини, сапфири, александрити - са направени на базата на алуминиев оксид (корунд) с незначителни примеси съответно на хром, титан или берилий.

Цената на „отпадъците“ от въздушно-алуминиев източник на ток е напълно съизмерима с цената на оригиналния алуминий, а тяхната маса е три пъти по-голяма от масата на оригиналния алуминий.

Защо, въпреки всички изброени предимства на кислородно-алуминиевите източници на ток, те не бяха сериозно разработени толкова дълго - до самия край на 70-те години? Само защото не бяха търсени от технологията. И само с бързото развитие на такива енергоемки автономни потребители като авиацията и космонавтиката, военната техника и наземен транспорт, ситуацията се промени.

Започна разработването на оптимални анодно-електролитни състави с високи енергийни характеристики при ниски скорости на корозия, бяха избрани евтини въздушни катоди с максимална електрохимична активност и дълъг експлоатационен живот и бяха изчислени оптимални режими както за дългосрочна работа, така и за кратко време на работа.

Бяха разработени и схеми на електроцентрали, съдържащи, в допълнение към самите източници на ток, редица спомагателни системи - подаване на въздух, вода, циркулация на електролита и неговото пречистване, термичен контрол и др. Всяка от тях е доста сложна сама по себе си , а за нормалното функциониране на електроцентралата като цяло беше необходима микропроцесорна система за управление, която задава алгоритмите за работа и взаимодействие на всички останали системи. Пример за конструкцията на една от съвременните въздушно-алуминиеви инсталации е показан на фигурата (стр. 63): дебелите линии показват флуидни потоци (тръбопроводи), а тънките линии показват информационни връзки (сигнали от сензори и команди за управление.

IN последните годиниМосковският държавен авиационен институт (Технически университет) - МАИ, съвместно с научно-производствения комплекс на източници на енергия "Алтернативна енергия" - НПК ИТ "АлтЕН" създаде цяла функционална гама от електроцентрали на базата на въздушно-алуминиеви елементи. Включително експерименталната инсталация 92VA-240 за електрическо превозно средство. Неговата енергийна интензивност и в резултат на това обхватът на електрическо превозно средство без презареждане се оказа няколко пъти по-висок, отколкото при използване на батерии - както традиционни (никел-кадмиеви), така и новоразработени (сяра-натрий). Някои специфични характеристики на електрическо превозно средство, използващо тази електроцентрала, са показани в съседния цветен раздел в сравнение с характеристиките на автомобил и електрическо превозно средство с батерия. Това сравнение обаче изисква известно обяснение. Факт е, че за автомобила се взема предвид само масата на горивото (бензин), а за двете електрически превозни средства се взема предвид масата на източниците на ток като цяло. В тази връзка трябва да се отбележи, че електродвигателят има значително по-малко тегло от бензиновия, не изисква трансмисия и е няколко пъти по-енергийно ефективен. Ако вземем всичко това предвид, излиза, че реалната печалба на сегашната кола ще бъде 2-3 пъти по-малка, но все пак доста голяма.

Инсталацията 92VA-240 има и други - чисто експлоатационни - предимства. Презареждането на въздушни алуминиеви батерии изобщо не изисква електрически контакт, а се свежда до механична подмянаизползвани алуминиеви аноди с нови, което отнема не повече от 15 минути. Още по-лесно и по-бързо е да смените електролита, за да премахнете утайката от алуминиев хидроксид от него. В станцията за „зареждане“ отработеният електролит се регенерира и използва за презареждане на електрически превозни средства, а отделеният от него алуминиев хидроксид се изпраща за рециклиране.

В допълнение към електроцентралата за електрически превозни средства, базирана на въздушно-алуминиеви елементи, същите специалисти са създали редица малки електроцентрали (виж "Наука и живот" № 3, 1997 г.). Всяка от тези инсталации може да бъде механично презаредена поне 100 пъти, като този брой се определя главно от експлоатационния живот на порестия въздушен катод. И срокът на годност на тези единици в незапълнено състояние изобщо не е ограничен, тъй като няма загуба на капацитет по време на съхранение - няма саморазреждане.

В източници на алуминиево-въздушен ток с малка мощност можете да използвате не само алкали, но и обикновена готварска сол за приготвяне на електролита: процесите в двата електролита протичат по подобен начин. Вярно е, че енергийната интензивност на солните източници е 1,5 пъти по-малка от алкалните, но те причиняват много по-малко проблеми на потребителя. Електролитът в тях е напълно безопасен и дори дете може да се довери да работи с него.

Въздушно-алуминиеви източници на ток за захранване на домакински уреди с ниска мощност вече се произвеждат масово и цената им е доста достъпна. Що се отнася до автомобилната електроцентрала 92VA-240, тя в момента съществува само в пилотни партиди. Една от неговите експериментални проби с номинална мощност 6 kW (при напрежение 110 V) и капацитет 240 амперчаса струва около 120 хиляди рубли по цени от 1998 г. Според предварителните изчисления тази цена след пускането на масовото производство ще падне до най-малко 90 хиляди рубли, което ще направи възможно производството на електрически автомобил на цена, не много по-висока от автомобил с двигател с вътрешно горене. Що се отнася до разходите за експлоатация на електрически автомобил, сега те са доста сравними с разходите за експлоатация на автомобил.

Остава само да се извърши по-задълбочена оценка и разширено тестване и след това, ако резултатите са положителни, да започне пробна експлоатация.

Компанията е първата в света, която произвежда алуминиево-въздушна батерия, подходяща за използване в автомобил. Батерията Al-Air от 100 кг съдържа достатъчно енергия, за да осигури пробег от 3000 км за компактния пътнически автомобил. Phinergy демонстрира технологията с Citroen C1 и опростена версия на батерията (плочи 50 x 500 g, в кутия, пълна с вода). Колата измина 1800 км с едно зареждане, като спираше само за попълване на водни резерви - консуматив електролит ( видео).

Алуминият няма да го замени литиево-йонни батерии(не се зарежда от контакт), но ги допълва идеално. В края на краищата 95% от пътуванията, които автомобилът прави, са на къси разстояния, за които стандартните батерии са достатъчни. Допълнителна батерия осигурява резервно захранване, в случай че батерията се изтощи или ако трябва да пътувате надалеч.

Алуминиево-въздушна батерия генерира ток чрез химическа реакция на метала с кислорода от околния въздух. Алуминиева плоча - анод. Клетката е покрита от двете страни с порест материал, съдържащ сребърен катализатор, който филтрира CO 2 . Металните елементи бавно се разграждат до Al(OH) 3 .

Химическата формула на реакцията изглежда така:

4 Al + 3 O 2 + 6 H 2 O = 4 Al(OH) 3 + 2,71 V

Това не е някакъв сензационен нов продукт, а добре позната технология. Той отдавна се използва от военните, тъй като такива елементи осигуряват изключително висока енергийна плътност. Но преди това инженерите не можеха да решат проблема с филтрирането на CO 2 и съпътстващата карбонизация. Компанията Phinergy твърди, че е решила проблема и още през 2017 г. ще могат да се произвеждат алуминиеви батерии за електрически превозни средства (и не само за тях).

Литиево-йонни батерии Модел на Тесла S тежат около 1000 кг и осигуряват пробег от 500 км (в идеални условия, реално 180-480 км). Да кажем, ако ги намалите на 900 кг и добавите алуминиева батерия, теглото на колата няма да се промени. Обхватът на батерията ще намалее с 10-20%, но максимален пробегбез зареждане ще се увеличи до 3180-3480 км! Можете да стигнете от Москва до Париж и все още ще остане нещо.

В някои отношения това е подобно на концепцията хибридна кола, но не изисква скъп и обемист двигател с вътрешно горене.

Недостатъкът на технологията е очевиден - ще трябва да се смени въздушно-алуминиевата батерия център за услуги. Вероятно веднъж годишно или повече. Това обаче е съвсем обикновена процедура. Tesla Motors показа миналата година как Моделни батерии S се променя за 90 секунди ( любителско видео).

Други недостатъци са енергоемкостта на производството и вероятно високата цена. Производството и обработката на алуминиеви батерии изисква много енергия. Тоест от екологична гледна точка използването им само увеличава общото потребление на енергия в цялата икономика. Но потреблението е по-оптимално разпределено - то се премества от големите градове към отдалечени райони с евтина енергия, където са разположени водноелектрически централи и металургични заводи.

Не е известно и колко ще струват такива батерии. Въпреки че самият алуминий е евтин метал, катодът съдържа скъпо сребро. Phinergy няма да каже точно как прави своя патентован катализатор. Може би това е сложен технически процес.

Но въпреки всичките си недостатъци, алуминиево-въздушната батерия все още изглежда като много удобно допълнение към електрически автомобил. Поне като временно решение за следващите години (десетилетия?) докато изчезне проблемът с капацитета на батерията.

Phinergy, междувременно, експериментира с "акумулаторна"

Собственици на патент RU 2561566:

Изобретението се отнася до енергийни източници, по-специално до въздушно-алуминиеви източници на ток.

Известен е химически източник на ток (пат. RU 2127932), в който алуминиевият електрод също се заменя чрез отваряне на корпуса на батерията и след това инсталиране на нов електрод.

Недостатъкът на известните методи за поставяне на електрод в батерията е, че през периода на смяна на електрода батерията трябва да бъде извадена от захранващата верига.

Известна е горивна батерия (приложение RU 2011127181), в която консумативните електроди под формата на ленти се изтеглят през тялото на батерията през запечатани проводници и запечатани проводници, тъй като те се произвеждат с помощта на протягащи барабани, което осигурява въвеждането на консумативни електроди в батерията без прекъсване на захранващата верига.

Недостатъкът на този известен метод е, че запечатаните проводници и запечатаните проводници не отстраняват отделения по време на работа водород от батерията.

Техническият резултат от изобретението е да се осигури автоматично вкарване на електрод с увеличена работна площ на консумативен електрод в горивната клетка, без да се прекъсва веригата за доставка на енергия, повишавайки показателите за енергийна ефективност горивна клетка.

Този технически резултат се постига чрез факта, че методът за въвеждане на консумативен електрод във въздушно-алуминиева горивна клетка включва преместване на консумативен електрод, докато се произвежда вътре в тялото на горивната клетка. Съгласно изобретението се използва консумативен електрод под формата на алуминиева жица, която се навива върху спираловиден жлеб на тънкостенен прът, изработен от диелектричен хидрофобен материал и единият край на който се вкарва в кухината на тънкостенния тел. зазидани

пръта през отвор в долната му част, а движението на консумативния електрод се осъществява чрез завинтване на тънкостенен прът в капаците на тялото на горивната клетка, разположени от двете страни на тялото и изработени от хидрофобен материал, осигуряващ запазване на електролита вътре в горивната клетка и отстраняване на освободения водород от нейното тяло по винтови повърхности на хидрофобни капаци.

Движението на консумативния електрод, навит върху тънкостенен прът с винтов жлеб, възниква в резултат на завинтването му в капаци, изработени от хидрофобен материал (флуоропласт, PS, етилен), докато електролитът остава вътре в горивната клетка , а отделеният по време на работа водород се отстранява през винтовите повърхности от корпуса на горивната клетка.

Цилиндричната генераторна за консумативния електрод е направена под формата на тънкостенен прът със спирален жлеб, върху който е навит електрод от алуминиева тел. Прътът е изработен от диелектричен хидрофобен материал, което му позволява да не взаимодейства с електролита. Пръчка с електрод, изработен от алуминиева тел, увеличава активната площ на консумативния електрод и по този начин увеличава енергийните характеристики (количеството на отстранения ток) на алуминиево-въздушната горивна клетка.

Същността на изобретението е илюстрирана с чертежи, където:

на фиг. 1 показва въздушно-алуминиев източник на ток;

на фиг. 2 - изглед А на фиг. 1;

на фиг. 3 - изглед В на ФИГ. 1.

Въздушно-алуминиевата горивна клетка се състои от метален корпус 1 с отвори 2 за преминаване на въздух към трифазната граница, газодифузионен катод 3, електролит 4, 2 хидрофобни капака 5, разположени от двете страни на металния корпус 1 , електрод под формата на тънкостенен прът 6, алуминиева жица 7, навита върху винтов жлеб.

Тъй като алуминиевата жица 7 се консумира, възниква корозия и пасивация на повърхността на електрода, което води до намаляване на количеството отстранен ток и отслабване на електрохимичния процес. За активиране на процеса е необходимо в хидрофобните капачки 5 да се завие тънкостенна пръчка с винтов жлеб, в който е навита консумативна алуминиева жица. През винтовите повърхности на хидрофобните капачки 5 се отделя водород, докато електролитът остава вътре в металното тяло 1 на горивната клетка.

Този метод ви позволява да автоматизирате процеса на подмяна на анода (консумативен електрод) във въздушно-алуминиев източник на ток (AAIT), без да прекъсвате захранващата верига, както и да премахнете водорода, отделен по време на работа.

Метод за въвеждане на консумативен електрод във въздушно-алуминиева горивна клетка, включващ преместване на консумативен електрод, докато се произвежда вътре в тялото на горивната клетка, характеризиращ се с това, че консумативен електрод се използва под формата на алуминиева тел, която е навит върху винтов жлеб на тънкостенен прът, изработен от диелектричен хидрофобен материал и единият край, който се вкарва в кухината на тънкостенен прът през отвор в долната му част, и се извършва движението на консумативния електрод чрез завинтване на тънкостенния прът в капаците на корпуса на горивната клетка, разположени от двете страни на корпуса и изработени от хидрофобен материал, осигурявайки запазване на електролита вътре в горивната клетка и отстраняване от нейните корпуси на отделения водород по протежение на винтова повърхност на хидрофобните капачки.

Подобни патенти:

Настоящото изобретение се отнася до електрически генератор с горивна клетка, специално проектиран като резервно устройство при липса на захранване от мрежата.

Настоящото изобретение се отнася до газов генератор за преобразуване на гориво в обеднен на кислород газ и/или богат на водород газ, който може да се използва във всеки процес, изискващ обеднен на кислород газ и/или богат на водород газ, за ​​предпочитане използван за генериране на защитен газ или намаляване на газа за стартиране, изключване или аварийно изключване на горивна клетка с твърд оксид (SOFC) или клетка за електролиза с твърд оксид (SOEC).

Изобретението се отнася до технологията на горивните клетки и по-специално до модул за сглобяване на твърди оксидни батерии с горивни клетки. Техническият резултат е осигуряване на компактност, лекота на прехода батерия/система и подобрена производителност на системата.

Изобретението се отнася до електроцентрали с твърди полимерни горивни клетки (FC), в които електричеството се произвежда поради електрохимичната реакция на водородния газ с въглеродния диоксид и електрохимичната реакция на въглеродния оксид с атмосферния кислород.

Предлага се система с горивна клетка (100), включваща горивна клетка (1) за генериране на енергия чрез извършване на електрохимична реакция между окислителен газ, подаден към окислителен електрод (34) и горивен газ, подаден към горивен електрод (67) ; система за подаване на горивен газ (HS) за подаване на горивен газ към горивния електрод (67); и контролер (40) за регулиране на системата за захранване с горивен газ (HS) за подаване на горивен газ към горивния електрод (67), при което контролерът (40) извършва промяна на налягането, когато изходната страна на горивния електрод (67) е затворен, при което контролерът (40) периодично променя налягането на горивния газ при горивния електрод (67) въз основа на първия профил на промяна на налягането, за да осъществи промяна на налягането при първата промяна на налягането (PR1).

Изобретението се отнася до метод за производство на метален стоманен сепаратор за горивни клетки, който има устойчивост на корозия и контактна устойчивост не само в начална фаза, но и след влиянието на условията висока температураи/или висока влажност в горивната клетка за продължителен период от време.

Изобретението се отнася до твърдотелни оксидни горивни клетки с възможност за вътрешно реформиране. Горивна клетка с твърд оксид обикновено включва катод, електролит, анод и слой катализатор в контакт с анода.

Настоящото изобретение се отнася до проводима керамична мембрана за алкални катиони, поне част от повърхността на която е покрита със слой от проводящ органичен катион полиелектролит, който е неразтворим и химически стабилен във вода при основно рН.

Изобретението се отнася до химически източници на ток с газодифузионен въздушен катод, метален анод и водни разтвори на електролити. Източникът на ток метал-въздух съдържа корпус, пълен с електролит, метален анод, разположен вътре в него, и газодифузионни въздушни катоди, разположени от двете страни на металния анод. В този случай газодифузионните въздушни катоди имат централни напречни завои и са отделени от металния анод чрез пропускливи за електролита порести сепаратори, изработени от материал с високо омично съпротивление. Металният анод има формата на правоъгълен паралелепипед, свързан с клин, и се поддържа от клина върху споменатите порести сепаратори. Предложеният източник на ток метал-въздух има увеличен специфичен капацитет, стабилни характеристики и удължен експлоатационен живот, тъй като позволява да се увеличи съотношението на масата на разтварящата се част на металния анод към обема на електролита и следователно , специфичната енергийна интензивност и времето на работа на източника на ток без подмяна на металния анод. 10 ил., 2 пр.

Изобретението се отнася до източници на енергия, а именно до методи за подмяна на консумативен електрод във въздушно-алуминиева горивна клетка без прекъсване на веригата за доставка на енергия. Използва се консумативен електрод под формата на алуминиева тел, която се навива върху винтов жлеб на тънкостенен прът, изработен от диелектричен хидрофобен материал. Единият край на телта се вкарва в кухината на тънкостенния прът през отвор в долната му част. Консумативният електрод се премества чрез завинтване на тънкостенен прът в капаците на корпуса на горивната клетка, разположен от двете страни на корпуса и изработен от хидрофобен материал, осигуряващ запазване на електролита вътре в горивната клетка и отстраняване на отделения водород от тялото си по винтовата повърхност на хидрофобните капаци. Технически ефект: подобряване на енергийните характеристики на горивната клетка. 3 болен.