Химични реакции на алуминиеви въздушни батерии. Алуминиевата въздушна батерия използва солена вода за зареждане
Батериите са устройства, които преобразуват химическата енергия в електрическа. 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 електрически проводникприкрепете 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.
Употреба: метално-въздушни батерии като автономен малогабаритен акумулаторен източник на ток. Същността на изобретението: въздушно-метална галванична клетка тип кутия, включваща електролитен контейнер с отвор за пълнене в горната му част, капак, плосък консумативен метален анод, поставен в електролитния контейнер, газодифузионен катод, разположен на известно разстояние от работната повърхност на анода и свободно измита от външния газ, като въздух, камера за събиране на газ. В горната част на контейнера за електролит около отвора за пълнене има непрекъсната конична издатина, която играе ролята на лабиринтно уплътнение, в средната част на страничните стени на контейнера за електролит и в долната му част има две ограничителни издатини, в долната част на контейнера за електролит V има камера за събиране на утайки V № обемно съотношение V: V sl = 5-15, дебелината на анода е в рамките на 1-3 mm и е 0,05-0,50 от междината между катодите, обемът. на електролитния капацитет се определя от изразите: V = V el + V an; V el = q el QnK 1; V an =q eh +q сърцевина QnK 2, V an - обем на анода, cm 3;
n - брой цикли;
K 2 = (1.97-1.49) - проектен коефициент,
и отношението на дължината a, ширината b и височината c е: 1: 0,38: 2,7; 1:0,35:3,1; 1:0,33:3,9. Въздушно-металната батерия съдържа корпус, капак с превключване и поне една въздушно-метална галванична клетка от предложения дизайн. Метод на работа на въздух-метал галванична клеткаи базираните на него батерии включват разреждане, смяна на аноди и електролит със свежи и измиване на елементите. Преди употреба анодите се обработват предварително във воден разтвор на натриев хидроксид с концентрация (2-5) mol/l с добавяне на натриев метастанат трихидрат с концентрация (0,01-0,10) mol/l. 3 бр. файлове, 5 ил., 2 табл.
Изобретението се отнася до електрохимията, отнася се до метод за работа на батерии метал-въздух и може да се използва при използване на батерии метал-въздух като автономен малогабаритен акумулаторен източник на ток. Галванична клетка е известна например от типа въздух-метал. Клетката съдържа основно контейнер за електролит, капак и консумативен метален електрод с плоска форма, поставен в контейнера за електролит. На известно разстояние от работната повърхност на електрода има газодифузионен катод, който свободно се измива отвън от газ, по-специално въздух. За да се подобри циркулацията на електролита и по този начин да се увеличи ефективността на електрохимичното преобразуване на енергията, водородът, генериран по време на електрохимичната реакция, се натрупва в контейнера на електролита и полученото налягане се използва за придвижване на електролита. В този случай контейнерът за електролит съдържа камера за събиране на газ, налягането на газа в която може да повлияе на електролита. Чрез система от тръби изместеният електролит преминава от горната част на електролитния контейнер към долната част (Европейски патент N 0071015 A2 от 22.06.82 г. - прототип). Недостатъкът на известната галванична клетка от типа въздух-метал е ниската специфична електрическа енергия, дължаща се на излишното тегло, причинено от сложността на конструкцията. Известна е първична въздушно-метална батерия, съдържаща корпус, капак с превключване и поне една въздушно-метална галванична клетка (патент на САЩ N 4626482, H 01 M 12/6, 1986 - прототип). Недостатъкът на известната първична метално-въздушна батерия е нейната ниска специфична електрическа енергия. Известен е метод за работа на въздушно-метална галванична клетка и базирана на нея батерия чрез разреждане, замяна на анодите и електролита с нови и измиване на елемента (AS СССР, 621041, H 01 M 10/42, H 01 M 12/08). Недостатъкът на този известен метод е дългият период от време за достигане на батерията до зададения режим (10-20) min. Целта на изобретението е да се повишат специфичните електрически енергийни характеристики на въздушно-метални елементи и батерии, базирани на тях, да се повиши стабилността на характеристиките във времето, както и да се намали времето за достигане на режим до (1-3) минути. Тази цел се постига с факта, че в известния въздушно-метален галваничен елемент тип кутия, включващ контейнер за електролит с отвор за пълнене в горната му част, капак, плосък разходен метален анод, поставен в контейнера за електролит, газодифузионен катод, разположен на известно разстояние от анода на работната повърхност и газосъбирателна камера, свободно измита отвън с газ, например въздух, в горната част около отвора за пълнене има непрекъсната конична издатина, която действа като лабиринтно уплътнение , в средната част на страничните стени на контейнера за електролит и в долната му част има две ограничителни издатини, в долната част на резервоара за електролит (V) е оформена камера за събиране на утайки (V sl) с обемно съотношение V: V sl = 5 - 15, дебелината на анода в рамките на (1-3) mm е 0,05-0,50 от стойността на междукатодната междина, обемният електролитен капацитет се определя от израза:
V = V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an (q eh + q ядро) Qnk 2;
където V е обемът на електролитния контейнер, cm 3;
V el - обем на електролита, cm 3;
V an - обем на анода, cm3;
q el - специфично потреблениевода от електролит, cm 3 /Ah;
q eh - специфична консумация на алуминий за електрохимичната реакция, cm 3 /Ah;
Q - капацитет на елемента за един цикъл, Ah;
n - брой цикли;
k 1 = (0,44-1,45) - коефициент на проектиране;
a:b:c = 1:0,38:2,7;
a:b:c = 1:0,35:3,1;
a:b:c = 1:0,33:3,9. В известната първична въздушно-метална батерия, съдържаща корпус, капак с превключване, една или повече въздушно-метални галванични клетки, като такъв елемент се използва предложеният елемент; в известен метод за работа на въздушно-метална клетка и базирана на нея батерия чрез разреждане, замяна на анодите и електролита с пресни и промиване на елемента, анодите се обработват предварително във воден разтвор на натриев хидроксид с концентрация от (2-5) mol/l с добавяне на натриев метастанат трихидрат с концентрация (0.01-0.10) mol/l. Обща характеристика е наличието във въздушно-метална галванична клетка тип кутия на електролитен контейнер с отвор за пълнене в горната му част, капак, плосък консумативен метален анод, поставен в електролитния контейнер, газодифузионен катод, разположен на известно разстояние от работната повърхност на анода и свободно измит от външен газ, например въздух, камера за събиране на газ, наличие в батерията на корпус, капак с превключване, един или повече елементи, работа на батерията чрез разреждане, смяна на анодите и електролита със свежи, измиване на елемента. Отличителна черта е, че в горната част на електролитния контейнер около отвора за пълнене има непрекъсната конична издатина, която играе ролята на лабиринтно уплътнение, в средната част на страничните стени на електролитния контейнер и в долната му част има две ограничителни издатини, в долната част на контейнера за електролит (V) се образува камера за събиране на утайки (V sl) с обемно съотношение V: V sl = 5 - 15, дебелината на анода в диапазона (1 - 3) mm е 0,05-0,50 от междукатодната междина, обемът на електролитната камера се определя от израза:
V = V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an =(q eh +q ядро)Qnk 2;
където V е обемът на електролитния контейнер, cm 3;
V el - обем на електролита, cm 3;
V an - обем на анода, cm3;
q el - специфична консумация на вода от електролита, cm 3 /Ah;
q eh - специфична консумация на алуминий за електрохимичната реакция, cm 3 /Ah;
q сърцевина - специфичен разход на алуминий за корозия, cm 3 /Ah;
Q - капацитет на елемента за един цикъл, Ah;
n - брой цикли;
k 1 = (0,44-1,45) - коефициент на проектиране;
k 2 = (1,97-1,49) - коефициент на проектиране;
и съотношението на дължина (a), ширина (b) и височина (c) е:
a:b:c = 1:0,38:2,7;
a:b:c = 1:0,35:3,1;
a:b:c = 1:0,33:3,9. В батерията предложеният елемент се използва като въздушно-метална галванична клетка; При работа на въздушно-метална галванична клетка и батерия, базирана на нея, анодите се обработват предварително във воден разтвор на натриев хидроксид с концентрация (2-5) mol / l с добавяне на натриев метастанат трихидрат с концентрация от (0,01-0,10) mol/l. Заявеният набор и връзката на отличителните характеристики не са открити в известни източници на патентна и научна и техническа литература. По този начин предлаганото техническо решение има новост и изобретателско ниво. Изобретението е промишлено приложимо, тъй като може да се използва като екологично чист автономен източник на енергия като част от следните системи:
- портативен портативен магнетофон тип "плейър" с функции за запис и възпроизвеждане чрез външна високоговорителна система;
- преносим телевизионен приемник на течни кристали;
- преносим фенер;
- електрически вентилатор;
- детски видео игри на течни кристали;
- детски радиоуправляеми електрически коли;
- преносимо радио;
- зарядно устройствоза батерии;
- преносим метър . Предложеният източник на ток осигурява високи специфични характеристики на електроенергията, като ги поддържа стабилни през целия си експлоатационен живот, а също така позволява да се намали времето за достигане на проектния режим от 10 - 20 до 1-3 минути. Състоянието на индикаторите ни позволява да направим заключение за осъществимостта на използването на получените геометрични отношения при проектирането на въздушно-алуминиеви батерии. Изобретението е илюстрирано с чертежа, където на фиг. 1 е показан въздушно-алуминиев елемент - тип No 1, на фиг. 2 - въздушно-алуминиев елемент - тип No 2, на фиг. 3 - въздушно-алуминиев елемент - тип No 3. На фиг. 4 показва електролитния капацитет на алуминиево-въздушна клетка, а на фиг. 5 - батерия на базата на въздушно-алуминиеви клетки. Въздушно-алуминиевият галваничен елемент се състои от контейнер за електролит 1, който има 2 прозореца 3 на външните странични стени, в горната част 4 отвор за пълнене 5, заобиколен от непрекъсната конична издатина 6, която действа като лабиринтно уплътнение, върху вътрешността на контейнера за електролит 1 в средната част на страничните стени 2 и в долната му част има две ограничителни издатини 7, в долната част на контейнера за електролит 1 е оформена камера 8 за събиране на утайки, които се натрупват по време на работа; . В електролитния контейнер 1 газодифузионните катоди 9 са херметически вкарани в прозорците 3 на рамката 10. Херметичността на електролитния контейнер 1 се постига с помощта на уплътнител, който е неутрален по отношение на водния разтвор на електролита. Електрическото свързване на катодите 9 с потребителя при използване на въздушно-алуминиев елемент както извън батерията, така и като част от нея се осъществява с помощта на катоден токоприемник 11, покриващ електролитния контейнер 1 с две хоризонтални скоби 12, които са електрически свързани с две вертикални скоби 13. В резервоара за електролит 1 през отвора за пълнене 5 се вкарва плосък метален анод 14 с правоъгълна издатина 15, предназначен за събиране на ток. Равнината на издатината 15 също служи за уплътняване по линията "анод 14 - капак 16". Отворът за пълнене 5 е затворен и запечатан с капак 16, съдържащ един отвор 17 за преминаване на анода 14 през него и един или повече отвора 18 за отстраняване на водород от електролитния контейнер 1 по време на работа на въздушно-алуминиевата клетка през капака 16, която също е хидрофобна мембрана. Наличието на конусовидна издатина 6 в горната част на електролитния контейнер 4 около периметъра около отвора за пълнене 5 прави възможно подобряването на уплътняващите свойства на капака 16. Геометричните отношения на дизайна, които позволяват подобряването на специфичните параметри на електрическата мощност, са както следва:
Н1/(Н2+Н3+Н4) = 1,05-1,20
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
Батерията, базирана на въздушно-алуминиеви елементи, се състои от корпус 19 с вътрешни вертикални жлебове 20 за задържане на въздушно-алуминиеви елементи и прозорци 21 за организиране на външен свободен въздушен поток вътре в батерията, ключалки 22 за закрепване на капак с превключвател 23 към корпуса 19, един или повече контейнери за електролитни клетки 1 с инсталирани катодни токоприемници 11, с аноди 14, поставени в тях и капаци 16, поставени отгоре, токопроводяща двустранна платка 24, съдържаща от страната, обърната към въздушно-алуминиевите елементи, проводими пътеки 25 за електрическа комуникация от катодите 9 към електролитните контейнери 1 през катодните токоприемници 11 към тоководещата двустранна платка 24, няколко правоъгълни отвора 26 за преминаване на издатината 15 на металния анод 14 с цел електрическа комуникация между металния анод 14 и колектора на анодния ток 27, няколко отвора с произволна форма 28 за източване на водород от контейнера за електролит 1 в атмосферата през капака 23, няколко съединителя 29, разположени от горната страна на тоководещия двоен -странична платка 24, свързана с електропроводим джъмпер 30 за потребителя за избор на работното напрежение и комуникация с електропроводими пътеки 25 и 31 от двете страни, няколко конектора 32, разположени от горната страна на тоководещата двустранна платка 24, служещ за свързване на консуматора, както и капак 23, който покрива батерията отгоре и съдържа няколко отвора 33 за съединители 32, няколко отвора 34 за съединители 29, един или повече отвора 35 за дренаж на водород, два надлъжни канала 36 за ключалки 22, етикет 37 с кратки инструкции за работа. Принципът на работа и методът на работа на въздушно-метална галванична клетка и батерия, базирана на нея, например батерия 3 VA-24, са както следва. Електрическата енергия в батерията се генерира чрез електрохимична реакция на окисление на алуминий на анода и редукция на кислорода на катода. Като електролит се използват водни разтвори на натриев хидроксид (NaOH) или натриев хлорид (NaCI), или смес от тези разтвори с инхибиторни добавки: Na 2 SnO 3 3H 2 O - в алкален електролит и NaHCO 3 - в физиологичен електролит. По време на реакцията, заедно с консумацията на алуминий, се консумират кислород от въздуха и вода от електролита, следователно, по време на работа на батерията, тъй като те се изразходват по време на процеса на разреждане, анодът и електролитът периодично се сменят със свежи. Продуктите на реакцията са алуминиев хидроксид Al(OH) 3 и топлина. Батерията работи в температурен диапазон от -10 o C до +60 o C без допълнително нагряване при стартиране от минусови температури. Един от отрицателните фактори на алуминиево-въздушната батерия е корозията на анода. Това води до намаляване на електрическите характеристики на батерията и освобождаване на малко количество водород. В по-голяма степен влиянието на корозията се проявява върху стартовите характеристики, в резултат на което времето за достигане на зададения режим е (10-20) минути. Предложената обработка на анодите, при която повърхността им е покрита с калай, позволява да се намали плътността на корозионния ток и значително да се подобри режимът на работа на въздушно-алуминиева батерия, в резултат на което се повишават електрическите характеристики и времето за достигане на режим се свежда до (1-3) минути. Анодът се покрива преди пускането на батерията в експлоатация. Анодът първо се обезмаслява и след това се обработва във воден разтвор на натриев хидроксид с концентрация (2-5) mol/l с добавяне на натриев метастанат трихидрат с концентрация (0,01-0,10) mol/l при стайна температура за 5-60 минути. Резултатите от изпитването на предложената алуминиево-въздушна батерия и прототипа са представени в табл. 1 и 2. Както може да се види от таблиците, предложената алуминиево-въздушна батерия осигурява високи специфични и стабилни във времето характеристики на електроенергия с кратко време за набиране на мощност.
Формула на изобретението
1. Въздушно-метална галванична клетка тип кутия, включваща контейнер за електролит с отвор за пълнене в горната му част, плосък консумативен метален анод, поставен в контейнера за електролит, газодифузионен катод, разположен на известно разстояние от работната повърхност на анода и свободно измита отвън с газ, например въздух, камера за събиране на газ, характеризираща се с това, че в горната част на контейнера за електролит около отвора за пълнене има непрекъсната конична издатина, която действа като лабиринтно уплътнение, в средната част на страничните стени на контейнера за електролит и в долната му част има две ограничителни издатини, в долната част на контейнера за електролит V е оформена камера V shl за събиране на утайки с обемно съотношение V: V shl = 5 - 15, дебелината на анода в диапазона 1 - 3 mm е 0,05 - 0,50 от размера на междукатодната междина, обемът на електролитния контейнер се определя от израза:
V = V el + V an;
V el = q el Q n k 1;
V an = (q eh + q ядро) Q n k 2;
където V е обемът на електролитния контейнер, cm 3;
V el - обем на електролита, cm 3;
V an - обем на анода, cm3;
q el - специфична консумация на вода от електролита, cm 3 /Ah;
q eh - специфичен разход на алуминий за електрохимичната реакция cm 3 /Ah;
q сърцевина - специфичен разход на алуминий за корозия, cm 3 /Ah;
Q - капацитет на елемента за един цикъл, Ah;
n - брой цикли;
K 1 = (0,44 - 1,45) - коефициент на проектиране;
K 2 = (1,97 - 1,49) - коефициент на проектиране;
и съотношението на дължината a, ширината b и височината c е 1: 0,38: 2,7; 1:0,35:3,1; 1:0,33:3,9. 2. Първична батерия метал-въздух, съдържаща корпус, капак, поне една галванична клетка въздух-метал, характеризираща се с това, че елементът съгласно претенция 1 е взет като такъв елемент. 3. Метод за работа на въздушно-метална галванична клетка и батерия, базирана на нея, чрез разреждане, замяна на анодите и електролита с нови, промиване на елемента, характеризиращ се с това, че анодите се обработват предварително във воден разтвор на натриев хидроксид. с концентрация (2 - 5) mol/l с добавяне на трихидрат натриев метастанат с концентрация (0,01 - 0,10) mol/l.
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), при който алуминиевият електрод също се заменя чрез отваряне на кутията 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 по протежение на 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 тънкостенна пръчка 6, алуминиева тел 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 (AIS), 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 горивни 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.
Предложена е 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 (PD1).
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 начален етап, 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 източнициток 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.
Френската компания Renault предлага да използва алуминиево-въздушни батерии от Phinergy в бъдещите електрически превозни средства. Нека да разгледаме техните перспективи.
Renault реши да заложи на нов типбатерия, която може да увеличи обхвата от едно зареждане седем пъти. При запазване на размерите и теглото на днешните батерии. Алуминиево-въздушните (Al-въздух) клетки имат феноменална енергийна плътност (8000 W/kg, срещу 1000 W/kg за традиционните батерии), произвеждайки я по време на реакцията на окисление на алуминия във въздуха. Такава батерия съдържа положителен катод и отрицателен анод, изработени от алуминий, а между електродите има течен електролит на водна основа.
Разработчикът на батерии Phinergy заяви, че е постигнал голям напредък в разработването на такива батерии. Тяхното предложение е да се използва катализатор от сребро, който позволява ефективно да се използва кислородът, съдържащ се в обикновения въздух. Този кислород се смесва с течния електролит, като по този начин освобождава електрическата енергия, съдържаща се в алуминиевия анод. Основното предупреждение е „въздушният катод“, който действа като мембрана във вашето зимно яке – пропуска само O2, не въглероден диоксид.
Как се различава от традиционните батерии? Последните имат напълно затворени клетки, докато Al-air елементите се нуждаят външен елемент, „задействайки“ реакцията. Важно предимство е фактът, че батерията Al-air действа като дизелов генератор - произвежда енергия само когато я включите. И когато „прекъснете въздуха“ на такава батерия, целият й заряд остава на мястото си и не изчезва с времето, както при конвенционалните батерии.
Al-air батерията използва алуминиев електрод по време на работа, но може да бъде направена сменяема, като касета в принтер. Зареждането трябва да се извършва на всеки 400 км; то ще се състои в добавяне на нов електролит, което е много по-лесно, отколкото да чакате обикновена батерия да се зареди.
Phinergy вече създаде електрически Citroen C1, който е оборудван с 25 кг батерия с капацитет 100 kWh. Дава запас от мощност от 960 км. С двигател от 50 kW (прибл. 67 конски сили), колата достига скорост от 130 км/ч и ускорява до стотици за 14 секунди. Подобна батерия се тества и на Renault Zoe, но нейният капацитет е 22 kWh, максималната скорост на автомобила е 135 km/h, 13,5 секунди до „стотици“, но само 210 km резерв на мощност.
Новите батерии са по-леки, наполовина по-евтини от литиево-йонните и в бъдеще по-лесни за използване от съвременните. И досега единственият им проблем е алуминиевият електрод, който е труден за производство и смяна. Веднага след като този проблем бъде решен, можем спокойно да очакваме още по-голяма вълна от популярност на електрическите превозни средства!
- , 20 януари 2015 г
Пигмент Fujiпоказа иновативен тип алуминиево-въздушна батерия, която може да се зарежда със солена вода. Батерията е с модифицирана структура, която осигурява по-дълъг експлоатационен живот, който вече е минимум 14 дни.
Керамични и въглеродни материали бяха въведени в структурата на алуминиево-въздушната батерия като вътрешен слой. Ефектите от анодната корозия и натрупването на странични продукти бяха потиснати. В резултат на това бяха постигнати по-дълги експлоатационни времена.
Въздушно-алуминиева батерия с работно напрежение 0,7 - 0,8 V, произвеждаща 400 - 800 mA ток на клетка, има теоретично енергийно ниво на единица обем от порядъка на 8100 Wh / kg. Това е вторият максимален показател за батерииот различни видове. Теоретичното енергийно ниво на единица обем в литиево-йонните батерии е 120–200 Wh/kg. Това означава, че алуминиево-въздушните батерии теоретично могат да имат капацитет, по-голям от този на техните литиево-йонни събратя с повече от 40 пъти.
Въпреки че търговските презареждаеми литиево-йонни батерии се използват широко днес в мобилни телефони, лаптопи и други електронни устройства, тяхната енергийна плътност все още е недостатъчна за използване в електрически превозни средства на индустриално ниво. Към днешна дата учените са разработили технологията на въздушно-метални батерии с максимален енергиен капацитет. Изследователите са изследвали метално-въздушни батерии на базата на литий, желязо, алуминий, магнезий и цинк. Сред металите алуминият представлява интерес като анод поради високия си специфичен капацитет и високия стандартен електроден потенциал. Освен това алуминият е евтин и най-рециклираният метал в света.
Иновативен тип батерия трябва да преодолее основната пречка пред комерсиализацията на такива решения, а именно, високо нивокорозия на алуминий по време на електрохимични реакции. В допълнение, страничните продукти Al2O3 и Al(OH)3 се натрупват върху електродите, влошавайки хода на реакциите.
Пигмент Fujiзаяви, че може да се произведе нов тип алуминиево-въздушна батерия и да се използва при нормални условия среда, тъй като клетките са устойчиви, за разлика от литиево-йонните батерии, които могат да се запалят и експлодират. Всички материали, използвани за сглобяване на структурата на батерията (електрод, електролит), са безопасни и евтини за производство.
