Kemijske reakcije aluminijskih zračnih baterija. Aluminijsko-zračna baterija za punjenje koristi slanu vodu

Baterije su uređaji koji pretvaraju kemijsku energiju u električna energija... Imaju 2 elektrode, između njih se odvija kemijska reakcija koju koriste ili proizvode elektroni. Elektrode su međusobno povezane otopinom koja se naziva elektrolit, uz pomoć koje se ioni mogu kretati, stvarajući električni krug. Elektroni nastaju na anodi i mogu proći kroz vanjski krug do katode, to je kretanje elektrona u električnoj struji koje se može koristiti za rad jednostavnih uređaja.
U našem slučaju baterija može nastati pomoću dvije reakcije: (1) reakcije s aluminijem, koji stvara elektrone po elektrodi, i (2) reakcije s kisikom, koji koristi elektrone na drugoj elektrodi. Kako biste pomogli elektronima u bateriji da dobiju pristup kisiku u zraku, drugu elektrodu možete učiniti materijalom koji može provoditi električnu energiju, ali nije aktivan, poput ugljika, koji je uglavnom ugljik. Aktivni ugljen je vrlo porozan i to ponekad rezultira velikom površinom koja je izložena atmosferi. Jedan gram aktivnog ugljena može biti veći od cijelog nogometnog igrališta.
U ovom iskustvu možete graditi baterija koji koristi ove dvije reakcije, a najnevjerojatnije je to što ove baterije mogu napajati mali motor ili žarulju. Da biste to učinili, trebat će vam: aluminijsku foliju, škare, aktivni ugljen, metalne žlice, papirnate ubruse, sol, malu šalicu, vodu, 2 pričvršćene električne žice i mali električni uređaj poput motora ili LED diode. Odrežite komad aluminijske folije na otprilike 15X15 cm., pripremite zasićenu otopinu, pomiješajte sol u maloj šalici vode dok se sol ne prestane otapati, preklopite papirnati ručnik na četvrtinu i namočite ga salamurom. Stavite ovaj ručnik na foliju, dodajte približno žlicu aktivnog ugljena na vrh papirnog ubrusa, prelijte slanicu preko ugljena kako bi ga navlažio. Budite sigurni da je ugljen mokar cijelo vrijeme. Kako ne biste direktno dodirnuli vodu, trebate staviti 3 sloja kao u sendvič. Pripremite svoje električni uređaji za upotrebu, jedan kraj električna žica pričvrstite na prtljažnik, a drugi kraj žice spojite s aluminijskom folijom. Pritisnite drugu žicu čvrsto uz hrpu ugljena i pogledajte što će se dogoditi, ako baterija radi ispravno, vjerojatno ćete trebati još jedan element za uključivanje uređaja. Pokušajte povećati kontaktnu površinu između žice i ugljena presavijanjem baterije i snažnim stiskanjem. Ako koristite motor, također možete pomoći pri pokretanju okretanjem osovine prstima.
Prva moderna električna baterija izrađena je od niza elektrokemijskih ćelija i naziva se naponski stup. Ponovite korake jedan i tri za izgradnju dodatnih aluminijski zračni element povezivanjem 2 ili 3 zračno-aluminijski element međusobno ćete dobiti snažniju bateriju. Multimetrom izmjerite napon i struju iz baterije.
Kako trebate promijeniti bateriju kako biste dali veći napon ili više struje - Izračunajte izlaznu snagu svoje baterije množenjem njezinog napona i struje. Pokušajte spojiti i druge uređaje na bateriju.

Upotreba: zračno-metalne baterije kao autonomni punjivi izvor struje male veličine. Suština izuma: galvanska čelična kutija tipa zrak-metal, uključujući spremnik elektrolita s rupom za punjenje u gornjem dijelu, poklopac, metalnu anodu ravnog oblika, postavljenu u spremnik za elektrolit, katodu za difuziju plina koja se nalazi na određenoj udaljenosti od radne površine anode i slobodno oprati vanjski plin, na primjer zrak, komoru za prikupljanje plina. U gornjem dijelu spremnika za elektrolit oko otvora za punjenje nalazi se kontinuirano stožasta izbočina koja djeluje kao labirintna brtva, u srednjem dijelu bočnih stijenki spremnika za elektrolit, a u donjem dijelu dva granična izbočenja, u donji dio spremnika elektrolita V nalazi se komora za skupljanje mulja V sl zapreminski omjer V: V shl = 5-15, debljina anode je unutar 1-3 mm i iznosi 0,05-0,50 od katodnog zazora, volumen spremnik elektrolita određen je izrazima: V = V el + V an; V el = q el QnK 1; V an = q ec + q cor QnK 2, V an je volumen anode, cm 3;
n je broj ciklusa;
K 2 = (1,97-1,49) -konstrukcijski koeficijent,
a omjer duljine a, širine b i visine c je: 1: 0,38: 2,7; 1: 0,35: 3,1; 1: 0,33: 3,9. Zračno-metalna baterija sadrži kućište, poklopac s komutacijom, najmanje jednu zračno-metalnu galvansku ćeliju predloženog dizajna. Način rada zračno-metalne galvanske ćelije i na njoj temeljene baterije uključuje pražnjenje, zamjenu anoda i elektrolita svježim i ispiranje ćelija. Prije uporabe, anode su prethodno obrađene u vodenoj otopini natrijevog hidroksida s koncentracijom (2-5) mol / l uz dodatak natrijevog metastanata trihidrata s koncentracijom (0,01-0,10) mol / l. 3 s.p. f-kristali, 5 dwg., 2 tbl.

Izum se odnosi na elektrokemiju, odnosi se na način rada metalno-zračnih baterija i može se koristiti kada se koriste metal-zračne baterije kao autonomni punjivi izvor struje male veličine. Poznate galvanske ćelije, na primjer, zrak-metalni tip. Ćelija uglavnom sadrži spremnik elektrolita, poklopac, metalnu elektrodu u obliku ravnog oblika koja se stavlja u spremnik s elektrolitom. Na određenoj udaljenosti od radne površine elektrode nalazi se katoda za difuziju plina, koja se izvana slobodno ispire plinom, posebno zrakom. Kako bi se poboljšala cirkulacija elektrolita i time povećala učinkovitost elektrokemijske pretvorbe energije, vodik nastao tijekom elektrokemijske reakcije akumulira se u spremniku elektrolita, a povećani tlak se koristi za pomicanje elektrolita. U tom slučaju spremnik elektrolita sadrži komoru za prikupljanje plina čiji tlak plina može djelovati na elektrolit. Kroz cijevni sustav istisnuti elektrolit prolazi iz gornjeg dijela spremnika za elektrolit u donji (europski patent N 0071015 A2 od 06.22.82 - prototip). Nedostatak poznate galvanske ćelije tipa zrak-metal su niske karakteristike specifične električne energije zbog prekomjerne težine uzrokovane komplikacijom dizajna. Poznata primarna zračno-metalna baterija koja sadrži kućište, poklopac sa prekidačem, najmanje jednu galvansku ćeliju metal-zrak (američki patent N 4626482, H 01 M 12/6, 1986.-prototip). Nedostatak poznate primarne zračno-metalne baterije su niske specifične karakteristike električne energije. Poznata metoda rada zračno-metalne galvanske ćelije i na njoj temeljene baterije pražnjenjem, zamjenom anoda i elektrolita svježim, ispiranjem ćelije (SSSR AS 621041, H 01 M 10/42, H 01 M 12/08 ). Nedostatak ove metode je dugo razdoblje napunjenosti baterije do navedenog načina rada (10-20) minuta. Cilj izuma je povećati specifične karakteristike električne snage zračno-metalnih ćelija i baterija na temelju njih, povećati stabilnost karakteristika u vremenu, kao i smanjiti vrijeme za postizanje načina rada do (1- 3) minute. Taj je cilj postignut činjenicom da je u poznatoj galvanskoj ćeliji kutije tipa zrak-metal, uključujući spremnik elektrolita s otvorom za punjenje u gornjem dijelu, poklopac, metalnu anodu ravnog oblika, postavljenu u spremnik elektrolita, difuzijska katoda plina koja se nalazi na određenoj udaljenosti od radne površine, anoda i komora za prikupljanje plina slobodno se ispiru izvana plinom, na primjer zrakom, u gornjem dijelu oko otvora za punjenje nalazi se kontinuirano stožasta izbočina koja djeluje kao labirintna brtva, u srednji dio bočnih stijenki spremnika za elektrolit i u njegovom donjem dijelu nalaze se dvije granične izbočine, u donjem dijelu spremnika za elektrolit (V) nastaje komora za skupljanje mulja (V sl) s omjerom volumena V : V sl = 5-15, debljina anode unutar (1-3) mm je 0,05-0,50 od katodnog zazora, zapreminski kapacitet elektrolita određen je izrazom:
V = V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an (q eh + q cor) Qnk 2;
gdje je V volumen spremnika elektrolita, cm 3;
V el - volumen elektrolita, cm 3;
V an je volumen anode, cm 3;
q el - specifična potrošnja vode iz elektrolita, cm 3 / Ah;
q ec je specifična potrošnja aluminija za elektrokemijsku reakciju, cm 3 / Ah;
Q - kapacitet ćelije po ciklusu, Ah;
n je broj ciklusa;
k 1 = (0,44-1,45) - faktor projektiranja;

a: b: c = 1: 0,38: 2,7;
a: b: c = 1: 0,35: 3,1;
a: b: c = 1: 0,33: 3,9. U poznatoj primarnoj zračno-metalnoj bateriji koja sadrži kućište, poklopac s komutacijom, jednu ili više galvanskih ćelija metal-zrak, predložena ćelija se koristi kao takva ćelija; u poznatom načinu rada zračno-metalne ćelije i baterije na njezinoj osnovi pražnjenjem, zamjenom anoda i elektrolita svježim, ispiranjem ćelije, anode se prethodno obrađuju u vodenoj otopini natrijevog hidroksida s koncentracijom (2 -5) mol / l uz dodatak trihidrat natrij metastannata s koncentracijom (0, 01-0.10) mol / l. Uobičajena značajka je prisutnost u galvanskoj ćeliji sa zrakom i metalom kutije s elektrolitnim spremnikom s otvorom za punjenje u gornjem dijelu, poklopcem, anodom ravnog oblika od potrošnog metala smještenom u spremnik za elektrolit, katodom za difuziju plina koja se nalazi na određenoj udaljenosti od radne površine anode i slobodno ispranog vanjskog plina, na primjer, zraka, komore za prikupljanje plina, prisutnosti u bateriji kućišta, poklopca s komutacijom, jedne ili više ćelija, rada baterije pražnjenjem, zamjena anoda i elektrolita svježim, ispiranje ćelije. Posebnost je u tome što se u gornjem dijelu spremnika za elektrolit oko otvora za punjenje nalazi kontinuirano stožasta izbočina koja djeluje kao labirintna brtva, u srednjem dijelu bočnih stijenki spremnika za elektrolit, a u donjem dijelu dva ograničavajuće izbočine, u donjem dijelu spremnika elektrolita (V) formirana je komora za skupljanje mulja (V sl) s omjerom volumena V: V sl = 5 - 15, debljina anode unutar (1 - 3) mm je 0,05 -0,50 katodnog zazora, volumen komore elektrolita određen je izrazom:
V = V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an = (q eh + q cor) Qnk 2;
gdje je V volumen spremnika elektrolita, cm 3;
V el - volumen elektrolita, cm 3;
V an je volumen anode, cm 3;
q el - specifična potrošnja vode iz elektrolita, cm 3 / Ah;
q ec je specifična potrošnja aluminija za elektrokemijsku reakciju, cm 3 / Ah;
q cor - specifična potrošnja aluminija za koroziju, cm 3 / Ah;
Q - kapacitet ćelije po ciklusu, Ah;
n je broj ciklusa;
k 1 = (0,44-1,45) - faktor projektiranja;
k 2 = (1,97-1,49) - proračunski faktor;
a omjer duljine (a), širine (b) i visine (c) je:
a: b: c = 1: 0,38: 2,7;
a: b: c = 1: 0,35: 3,1;
a: b: c = 1: 0,33: 3,9. U bateriji se predložena ćelija koristi kao galvanska ćelija metal-zrak; tijekom rada zračno-metalne galvanske ćelije i baterije na njoj anode se prethodno obrađuju u vodenoj otopini natrijevog hidroksida s koncentracijom (2-5) mol / l uz dodatak trihidrat natrijevog metastanata s koncentracijom od (0,01-0,10) mol / l. Zatraženi skup i odnos karakterističnih značajki u poznatim izvorima patenta i znanstvenoj i tehničkoj literaturi nisu pronađeni. Dakle, predloženo tehničko rješenje ima novitet i inventivnu razinu. Izum je industrijski primjenjiv jer može se koristiti kao ekološki prihvatljiv autonomni izvor napajanja kao dio sljedećih sustava:
- prijenosni prijenosni magnetofon tipa "player" s funkcijama snimanja i reprodukcije putem vanjskog sustava zvučnika;
- prijenosni televizijski prijemnik na tekućim kristalima;
- prijenosna svjetiljka;
- električni ventilator;
- dječje video igre na tekućim kristalima;
- dječja radio-upravljana električna vozila;
- prijenosni radio prijemnik;
- Punjač za baterije;
- prijenosni mjerni uređaj. Predloženi izvor struje pruža visoke specifične karakteristike električne energije, održavajući ih stabilnima tijekom cijelog svog resursa, a također omogućuje smanjenje vremena za postizanje projektnog načina rada s 10 - 20 na 1-3 minute. Stanje pokazatelja omogućuje nam zaključiti da je dobivene geometrijske odnose poželjno koristiti u projektiranju zračno-aluminijskih baterija. Izum je ilustriran crtežom, gdje Sl. 1 prikazuje zračno -aluminijski element - pogled br. 1, Sl. 2 - zračno -aluminijski element - tip br. 2, na Sl. 3 - element zrak -aluminij - pogled br. 3. Sl. 4 prikazuje kapacitet elektrolita zračno-aluminijske ćelije, a Sl. 5 - baterija na bazi zračno -aluminijskih ćelija. Zračno-aluminijska galvanska ćelija sastoji se od spremnika za elektrolit 1, koji ima prozore 3 na vanjskim bočnim stijenkama 2, rupe za punjenje 5 u gornjem dijelu 4, okružene kontinuiranom konusnom izbočinom 6, koja djeluje kao labirintna brtva, na unutarnja strana spremnika elektrolita 1 na srednjem dijelu bočnih stijenki 2, a u njegovom donjem dijelu nalaze se dvije granične izbočine 7, u donjem dijelu spremnika za elektrolit 1 nastaje komora 8 za skupljanje mulja, koji se nakuplja tijekom operacija. Plinske difuzne katode 9 hermetički su umetnute u spremnik elektrolita 1 u prozore 3 okvira 10. Zabrtvljenost spremnika elektrolita 1 postiže se pomoću brtvila koje je neutralno u odnosu na vodenu otopinu elektrolita. Električno povezivanje katoda 9 s potrošačem pri uporabi zračno-aluminijske ćelije i izvan baterije, kao i u njezinu sastavu, izvodi se pomoću katodnog kolektora struje 11, koji prekriva spremnik elektrolita 1 s dvije vodoravne stezaljke 12, koji su električno spojeni s dvije okomite stezaljke 13. U spremnik za elektrolit 1 kroz otvor za punjenje 5 umetnuta je ravna metalna anoda 14 s izbočinom 15 pravokutnog oblika, predviđena za prikupljanje struje. Ravnina izbočine 15 također služi za brtvljenje duž linije "anoda 14 - poklopac 16". Otvor za punjenje 5 zatvoren je i zapečaćen poklopcem 16 koji sadrži jednu rupu 17 za prolazak anode 14 kroz nju i jednu ili više rupa 18 za uklanjanje vodika iz spremnika elektrolita 1 tijekom rada zračno-aluminijske ćelije kroz poklopac 16 , koji je također hidrofobna membrana. Prisutnost konusnog izbočenja 6 u gornjem dijelu spremnika elektrolita 4 po obodu oko otvora za punjenje 5 omogućuje poboljšanje brtvenih svojstava poklopca 16. Geometrijski omjeri konstrukcije koji omogućuju poboljšanje specifičnih parametara električne energije su sljedeći:
H1 / (H2 + H3 + H4) = 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
Baterija na bazi zračno-aluminijskih ćelija sastoji se od kućišta 19 s unutarnjim okomitim utorima 20 za držanje zračno-aluminijskih ćelija i prozora 21 za organiziranje vanjskog slobodnog protoka zraka unutar baterije, brave 22 za pričvršćivanje poklopca s prebacivanjem 23 na kućište 19, jedan ili više spremnika elektrolita 1 s instaliranim katodnim kolektorima struje 11, s anodama 14 umetnutim u njih i prekrivenim poklopcima 16, dvostranom pločom za nošenje struje 24 koja sa strane okrenuta prema elementima zrak-aluminij , vodljivi putovi 25 za električno povezivanje od katoda 9 do spremnika elektrolita 1 kroz katodne kolektore 11 do dvostrane ploče 24 koja vodi struju, nekoliko rupa 26 pravokutnog oblika za prolazak izbočine 15 metalne anode 14 kako bi se provesti električnu vezu između metalne anode 14 i kolektora anodne struje 27, nekoliko rupa proizvoljnog oblika 28 za odvod vodika iz elektrolita ukupnog kapaciteta 1 u atmosferu kroz poklopac 23, nekoliko konektora 29 koji se nalaze na gornjoj strani dvostrane ploče 24 za struju, premošteni električno vodljivim kratkospojnikom 30 za odabir radnog napona od strane potrošača i komunikaciju s električnim vodljivi vodiči 25 i 31 s obje strane, nekoliko konektora 32 smještenih na gornjoj strani dvostrane ploče za raspodjelu struje 24, koji služe za povezivanje potrošača, kao i poklopac 23 koji pokriva bateriju odozgo i sadrži nekoliko rupa 33 za konektore 32, nekoliko rupa 34 za konektore 29, jedna ili više rupa 35 za odvod vodika, dva uzdužna utora 36 za brave 22, oznaka 37 s kratkim uputama za uporabu. Princip rada i način rada zračno-metalne galvanske ćelije i baterije temeljene na njoj, na primjer, 3 VA-24 baterije, su sljedeći. Električna energija u bateriji nastaje elektrokemijskom reakcijom oksidacije aluminija na anodi i smanjenja kisika na katodi. Elektrolit koji se koristi su vodene otopine kaustičnog natrija (NaOH), ili natrijevog klorida (NaCl), ili mješavine tih otopina s inhibirajućim aditivima: Na 2 SnO 3 3H 2 O - u alkalnom elektrolitu i NaHCO 3 - u fiziološkoj otopini. Tijekom reakcije, uz potrošnju aluminija, kisik se troši iz zraka, a voda iz elektrolita, stoga se tijekom rada baterije, budući da se troše tijekom procesa pražnjenja, anoda i elektrolit povremeno zamjenjuju sa svježi. Produkti reakcije su aluminij hidroksid Al (OH) 3 i toplina. Baterija radi u temperaturnom rasponu od -10 o C do +60 o C bez dodatnog zagrijavanja pri pokretanju s temperatura ispod nule. Jedan od negativnih čimbenika aluminijsko-zračne baterije je korozija anode. To dovodi do smanjenja električnih svojstava baterije i oslobađanja male količine vodika. U većoj mjeri, učinak korozije očituje se na početnim karakteristikama, zbog čega je vrijeme za postizanje navedenog načina rada (10-20) minuta. Predložena obrada anoda, u kojoj je njihova površina prekrivena kositrom, omogućuje smanjenje gustoće korozijske struje i značajno poboljšava način rada zračno-aluminijske baterije, zbog čega se povećavaju električne karakteristike i vrijeme postizanja način rada se smanjuje na (1-3) minute. Anoda je premazana prije početka rada na bateriji. Anoda se prethodno odmašćuje, a zatim obrađuje u vodenoj otopini natrijevog hidroksida s koncentracijom (2-5) mol / l uz dodatak natrijevog metastanata trihidrata s koncentracijom (0,01-0,10) mol / l na sobnoj temperaturi 5-60 minuta. Rezultati ispitivanja predložene zračno-aluminijske baterije i prototipa prikazani su u tablici. 1 i 2. Kao što se može vidjeti iz tablica, predložena zračno-aluminijska baterija pruža visoke specifične i stabilne vremenske karakteristike električne energije s kratkim vremenom do postizanja načina rada.

Zahtjev

1. Zračno-metalna galvanska ćelija tipa kutije, uključujući spremnik za elektrolit s rupom za punjenje u gornjem dijelu, metalnu anodu u obliku ravnog oblika koja se postavlja u spremnik za elektrolit, katodu za difuziju plina koja se nalazi na određenoj udaljenosti od radne površine anodu i izvana se slobodno ispire plinom, na primjer zrakom, komorom za skupljanje plina, naznačen time, da se u gornjem dijelu spremnika elektrolita oko otvora za punjenje nalazi kontinuirano stožasta izbočina koja djeluje kao labirintna brtva, u srednji dio bočnih stijenki spremnika elektrolita i u njegovom donjem dijelu nalaze se dvije granične izbočine, u donjem dijelu spremnika elektrolita V nastaje komora V sl za skupljanje mulja s omjerom volumena V: V sl = 5 - 15, debljina anode unutar 1 - 3 mm iznosi 0,05 - 0,50 od katodnog zazora, volumen spremnika elektrolita određen je izrazom:
V = V el + V an;
V el = q el Q n k 1;
V an = (q eh + q cor) Q n k 2;
gdje je V volumen spremnika elektrolita, cm 3;
V el - volumen elektrolita, cm 3;
V an je volumen anode, cm 3;
q el - specifična potrošnja vode iz elektrolita, cm 3 / Ah;
q ec je specifična potrošnja aluminija za elektrokemijsku reakciju cm 3 / Ah;
q cor je specifična potrošnja aluminija za koroziju, cm 3 / A h;
Q - kapacitet ćelije po ciklusu, Ah;
n je broj ciklusa;
K 1 = (0,44 - 1,45) - faktor projektiranja;
K 2 = (1,97 - 1,49) - proračunski faktor;
a omjer duljine a, širine b i visine c je 1: 0,38: 2,7; 1: 0,35: 3,1; 1: 0,33: 3,9. 2. Primarna zračno-metalna baterija koja sadrži kućište, poklopac, najmanje jednu galvansku ćeliju metal-zrak, naznačena time što se ćelija prema zahtjevu 1 uzima kao takva ćelija. 3. Metoda rada galvanske ćelije sa zrakom i metalom i baterije na njezinoj osnovi pražnjenjem, zamjenom anoda i elektrolita svježim, ispiranje ćelije, naznačena time da su anode prethodno obrađene u vodenoj otopini natrijevog hidroksida s koncentracijom (2-5) mol / l uz dodatak trihidrat natrij metastannata s koncentracijom (0,01 - 0,10) mol / l.

Nositelji patenta RU 2561566:

Izum se odnosi na izvore energije, posebice na zračno-aluminijske izvore energije.

Poznati izvor kemijske struje (Pat. RU 2127932), u kojem se zamjena aluminijske elektrode također vrši otvaranjem kućišta baterije, nakon čega slijedi ugradnja nove elektrode.

Nedostatak poznatih metoda umetanja elektrode u bateriju je taj što se baterija mora ukloniti iz strujnog kruga za vrijeme zamjene elektrode.

Poznata baterija za gorivo (primjena RU 2011127181), u kojoj se potrošne elektrode u obliku traka provlače kroz kućište baterije kroz zapečaćene vodove i zapečaćene vodiče jer se iscrpljuju pomoću bubnjeva za prostiranje, što osigurava unos potrošnih elektroda u bateriju bez prekidajući krug napajanja.

Nedostatak ove metode je što zapečaćeni vodiči i zapečaćeni vodiči ne uklanjaju vodik koji se oslobađa tijekom rada iz baterije.

Tehnički rezultat izuma je omogućiti automatski unos elektrode s povećanom radnom površinom potrošne elektrode u gorivoj ćeliji bez prekida kruga napajanja, povećavajući energetske performanse gorivne ćelije.

Navedeni tehnički rezultat postignut je time što metoda uvođenja potrošne elektrode u zračno-aluminijsku gorivnu ćeliju uključuje pomicanje potrošne elektrode jer je iscrpljena unutar tijela gorivne ćelije. Prema izumu, potrošna elektroda se koristi u obliku aluminijske žice, koja je namotana na spiralni utor tankozidne šipke izrađene od dielektričnog hidrofobnog materijala i čiji se jedan kraj uvodi u šupljinu tanke -zidan

šipka kroz rupu u svom donjem dijelu, a kretanje potrošne elektrode vrši se uvrtanjem tankozidne šipke u poklopce kućišta gorivih ćelija, smještene s obje strane kućišta i izrađene od hidrofobnog materijala, osiguravajući da se elektrolit zadržava unutar gorivne ćelije, a evoluirani vodik uklanja iz njegovog kućišta duž površina vijaka hidrofobnih čepova.

Pomicanje potrošne elektrode namotane na tankozidnu šipku s utorom za vijak događa se kao rezultat uvrtanja u poklopce, koji su izrađeni od hidrofobnog materijala (fluoroplastika, ps, polietilen), dok elektrolit ostaje unutar gorivne ćelije , a vodik oslobođen tijekom rada uklanja se kroz površine vijaka s tijela gorivne ćelije.

Cilindrični generator za potrošnu elektrodu izrađen je u obliku tankozidne šipke sa spiralnim utorom na koji je namotana elektroda od aluminijske žice. Štap je izrađen od dielektričnog hidrofobnog materijala koji mu omogućuje da ne stupi u interakciju s elektrolitom. Štap s elektrodom od aluminijske žice povećava aktivno područje potrošne elektrode i na taj način povećava energetske karakteristike (količina uklonjene struje) zračno-aluminijske gorivne ćelije.

Suština izuma ilustrirana je crtežima, gdje:

na sl. 1 prikazuje izvor energije zrak-aluminij;

na sl. 2 - pogled A na SL. 1;

na sl. 3 je pogled B na Sl. 1.

Zračno-aluminijska gorivna ćelija sastoji se od metalnog kućišta 1 s rupama 2 za prolaz zraka do trofazne granice, difuzione katode 3, elektrolita 4, 2 hidrofobna poklopca 5 smještena s obje strane metalnog kućišta 1, elektroda u obliku tankozidne šipke 6, aluminijske žice 7 namotane na spiralni utor.

Kako se aluminijska žica 7 troši, dolazi do korozije i pasivizacije površine elektrode, što dovodi do smanjenja vrijednosti uklonjene struje i slabljenja elektrokemijskog procesa. Za aktiviranje procesa potrebno je uvrnuti tankozidnu šipku s utorom za vijak u kojoj je potrošna aluminijska žica namotana u hidrofobne kapice 5. Otpuštanje vodika događa se kroz površine vijaka hidrofobnih čepova 5, dok elektrolit ostaje unutar metalnog tijela 1 gorivne ćelije.

Ova metoda omogućuje automatiziranje procesa zamjene anode (potrošne elektrode) u zračno-aluminijskom izvoru struje (VAIT) bez prekida strujnog kruga, kao i uklanjanje vodika oslobođenog tijekom rada.

Metoda za uvođenje potrošne elektrode u zračno-aluminijsku gorivu ćeliju, koja obuhvaća pomicanje potrošne elektrode dok se iscrpljuje unutar kućišta gorivih ćelija, naznačena time da se potrošna elektroda koristi u obliku aluminijske žice, koja je omotana oko spiralni žlijeb tankozidne šipke izrađen od dielektričnog hidrofobnog materijala i jedan kraj koji se kroz rupu u njezinom donjem dijelu uvodi u šupljinu tankozidne šipke, a pomicanje potrošne elektrode vrši se zavrtanjem tankozidna šipka u poklopce kućišta gorivih ćelija koja se nalazi s obje strane kućišta i izrađena je od hidrofobnog materijala, osiguravajući da se elektrolit zadrži unutar gorivne ćelije i ukloni iz nje kućišta izlučenog vodika duž površine vijka hidrofobnih korice.

Slični patenti:

Ovaj se izum odnosi na električni generator na gorivne ćelije posebno projektiran kao uređaj za pripravnost u nedostatku električne energije.

Ovaj izum se odnosi na rasplinjač za pretvaranje goriva u plin s osiromašenim kisikom i / ili plin bogat vodikom, koji se može koristiti u bilo kojem procesu koji zahtijeva plin osiromašen kisikom i / ili plin bogat vodikom, po mogućnosti se koristi za stvaranje zaštitnog plina ili redukcijskog plina za pokretanje, gašenje ili hitno isključivanje gorive ćelije s krutim oksidom (SOFC) ili ćelije za elektrolizu krutog oksida (SOEC).

Izum se odnosi na tehnologiju gorivih ćelija, točnije na montažni modul baterija s gorivim ćelijama na kruti oksid. UČINAK: osiguravanje kompaktnosti, jednostavan prijelaz baterija / sustav i poboljšanje karakteristika sustava.

Izum se odnosi na elektrane s krutim polimernim gorivim ćelijama (FC), u kojima se električna energija dobiva zbog elektrokemijske reakcije plinovitog vodika s ugljikovim dioksidom, te elektrokemijske reakcije ugljičnog monoksida s atmosferskim kisikom.

Predlaže se sustav (100) s gorivim ćelijama, uključujući gorivu ćeliju (1) za generiranje energije izvođenjem elektrokemijske reakcije između oksidantnog plina dovedenog do elektrode oksidanta (34) i plinskog goriva dovedenog do elektrode za gorivo (67); sustav za opskrbu gorivom (HS) za opskrbu gorivom plina do elektrode za gorivo (67); i regulator (40) za regulaciju sustava opskrbe gorivom (HS) za opskrbu gorivom plina do elektrode za gorivo (67), pri čemu regulator (40) vrši promjenu tlaka kada je izlaz sa strane elektrode za gorivo (67) zatvoren , dok regulator (40) povremeno mijenja tlak gorivog plina na elektrodi za gorivo (67) na temelju prvog profila tlaka kako bi primijenio promjenu tlaka pri prvom zamahu tlaka (DP1).

Izum se odnosi na metodu proizvodnje metalnog čeličnog separatora za gorivne ćelije, koji ima otpornost na koroziju i kontaktnu otpornost ne samo u početnoj fazi, već i nakon utjecaja uvjeta visoka temperatura i / ili visoku vlažnost u gorivoj ćeliji dulje vrijeme.

Izum se odnosi na gorive ćelije s krutim oksidom s unutarnjom sposobnošću reformiranja. Gorivna ćelija s krutim oksidom obično uključuje katodu, elektrolit, anodu i sloj katalizatora u dodiru s anodom.

Predloženi izum se odnosi na keramičku membranu koja vodi alkalijske katione, čiji je barem dio površine obložen slojem organskog kationskog provodljivog polielektrolita koji je netopiv i kemijski stabilan u vodi pri bazičnom pH.

Izum se odnosi na kemijske izvore energije s zračnom katodom za difuziju plina, metalnom anodom i vodenim otopinama elektrolita. Izvor struje metal-zrak sadrži kućište ispunjeno elektrolitom, metalnu anodu postavljenu unutar njega, plinsko-difuzijske zračne katode smještene s obje strane metalne anode. U ovom slučaju, plinske katode za difuziju zraka imaju središnje poprečne zavoje i odvojene su od metalne anode poroznim separatorima propusnim za elektrolit, izrađenim od materijala s visokim omskim otporom. Metalna anoda ima oblik pravokutnog paralelepipeda, konjugiranog s klinom, a klinom počiva na gore navedenim poroznim separatorima. Predloženi izvor struje metal-zrak ima povećani specifični kapacitet, stabilne karakteristike i produženi vijek trajanja, jer omogućuje povećanje omjera mase otapajućeg dijela metalne anode prema volumenu elektrolita, a posljedično i specifična potrošnja energije i vrijeme rada izvora struje bez zamjene metalne anode. 10 boles., 2 pr.

Izum se odnosi na izvore energije, a posebno na metode zamjene potrošne elektrode u zračno-aluminijskoj gorivoj ćeliji bez prekida kruga napajanja. Potrošna elektroda koristi se u obliku aluminijske žice, koja je namotana na spiralni utor tankozidne šipke izrađene od dielektričnog hidrofobnog materijala. Jedan kraj žice umetnut je u šupljinu tankozidne šipke kroz rupu u njezinom donjem dijelu. Potrošna elektroda se pomiče uvrtanjem šipke s tankim stijenkama u poklopce kućišta gorivih ćelija koji se nalaze s obje strane kućišta i izrađeni su od hidrofobnog materijala, osiguravajući da se elektrolit zadrži unutar gorivne ćelije i da se uklonjeni vodik ukloni iz kućišta uz površinu vijka hidrofobnih poklopaca. UČINAK: povećana energetska učinkovitost gorivih ćelija. 3 bolesna.

Francuska tvrtka Renault predlaže korištenje Phinergy aluminijsko-zračnih baterija u budućim električnim vozilima. Pogledajmo njihove perspektive.

Renault se odlučio kladiti novi tip baterija koja može povećati raspon od jednog punjenja sedam puta. Zadržavajući veličinu i težinu današnjih baterija. Aluminijsko-zračne ćelije (Al-zrak) imaju fenomenalnu gustoću energije (8000 W / kg naspram 1000 W / kg za tradicionalne baterije), proizvodeći je tijekom oksidacijske reakcije aluminija u zraku. Takva baterija sadrži pozitivnu katodu i negativnu anodu izrađenu od aluminija, a tekući elektrolit na bazi vode nalazi se između elektroda.

Tvrtka za baterije Phinergy rekla je da je postigla veliki napredak u razvoju takvih baterija. Njihov prijedlog je korištenje katalizatora od srebra koji učinkovito koristi kisik u normalnom zraku. Taj se kisik miješa s tekućim elektrolitom i time oslobađa električnu energiju koja se nalazi u aluminijskoj anodi. Glavno upozorenje je "zračna katoda", koja se ponaša kao membrana u vašoj zimskoj jakni - samo O2, a ne ugljični dioksid, prolazi.

Koja je razlika od tradicionalnih baterija? Potonji imaju potpuno zatvorene ćelije, dok elementi Al-zraka trebaju vanjski element, "Pokretanje" reakcije. Važan plus je činjenica da Al -air baterija djeluje poput dizelskog generatora - stvara energiju samo kad je uključite. A kad takvoj bateriji "odrežete zrak", sva njena napunjenost ostaje na mjestu i ne nestaje s vremenom, kao kod konvencionalnih baterija.

Al-air baterija koristi aluminijsku elektrodu, ali se može učiniti zamjenjivom, poput uloška u pisaču. Punjenje je potrebno obavljati svakih 400 km, sastojat će se u dodavanju novog elektrolita, što je puno lakše nego čekati da se obična baterija napuni.

Phinergy je već stvorio električni Citroen C1, koji je opremljen baterijom od 25 kg i 100 kWh. Daje domet krstarenja od 960 km. S motorom od 50 kW (oko 67 Konjska snaga), automobil razvija brzinu od 130 km / h, ubrzava do stotine u 14 sekundi. Slična baterija također je testirana na Renault Zoeu, ali njen kapacitet je 22 kWh, najveća brzina automobila je 135 km / h, 13,5 sekundi do "stotke", ali samo 210 km rezerve snage.

Nove su baterije lakše, upola su jeftinije od litij-ionskih baterija i dugoročno su jednostavnije za rad od modernih. A zasad im je jedini problem aluminijska elektroda koju je teško proizvesti i zamijeniti. Čim se ovaj problem riješi, možemo sa sigurnošću očekivati ​​još veći val popularnosti električnih vozila!

• , 20. siječnja 2015

Fuji pigment pokazala inovativnu vrstu aluminijsko-zračne baterije koja se može puniti slanom vodom. Baterija je izmijenjena kako bi osigurala dulji vijek trajanja baterije, sada barem 14 dana.

U strukturu zračno-aluminijske baterije uvedeni su keramički i ugljični materijali kao unutarnji sloj. Učinci anodne korozije i nakupljanja sporednih nečistoća su suzbijeni. Kao rezultat toga postignuto je dulje vrijeme rada.

Zračno -aluminijska baterija s radnim naponom od 0,7 - 0,8 V, koja proizvodi 400 - 800 mA struje po ćeliji, ima teoretsku razinu energije po jedinici volumena reda 8100 W * h / kg. Ovo je drugi maksimalni pokazatelj za punjive baterije raznih vrsta. Teorijska razina energije po jedinici volumena u litij-ionskim baterijama iznosi 120-200 W * h / kg. To znači da kapacitet zračno-aluminijskih baterija teoretski može premašiti ovaj pokazatelj litij-ionskih kolega za više od 40 puta.

Iako se komercijalne punjive litij -ionske baterije danas široko koriste u Mobiteli, prijenosna računala i drugi elektronički uređaji, njihova gustoća energije još uvijek nije dovoljna za industrijsku uporabu u električnim vozilima. Do danas su znanstvenici razvili tehnologiju za zračno-metalne baterije najvećeg energetskog kapaciteta. Znanstvenici su proučavali zračno-metalne baterije na bazi litija, željeza, aluminija, magnezija i cinka. Među metalima aluminij kao anoda je od interesa zbog velikog specifičnog kapaciteta i visokog standardnog potencijala elektrode. Osim toga, aluminij je najjeftiniji metal koji se može reciklirati na svijetu.

Inovativna vrsta baterija trebala bi zaobići glavnu prepreku komercijalizaciji takvih rješenja, naime visoka razina korozija aluminija tijekom elektrokemijskih reakcija. Osim toga, na elektrodama se nakupljaju sporedni materijali Al2O3 i Al (OH) 3, koji narušavaju tijek reakcija.

Fuji pigment izjavio je da se može proizvesti nova vrsta aluminijskih zračnih baterija koje se mogu koristiti u normalnim uvjetima okoliš jer su ćelije otporne, za razliku od litij-ionskih baterija, koje se mogu zapaliti i eksplodirati. Svi materijali koji se koriste za sastavljanje strukture baterije (elektroda, elektrolit) sigurni su i jeftini za proizvodnju.

Pročitajte također:

• 
  
• 
  
•