Reazioni chimiche delle batterie aria in alluminio. La batteria alluminio-aria utilizza l'acqua salata per caricare
Le batterie sono dispositivi che convertono l'energia chimica in energia elettrica... Hanno 2 elettrodi, tra di loro avviene una reazione chimica, che viene utilizzata o prodotta dagli elettroni. Gli elettrodi sono collegati tra loro da una soluzione chiamata elettrolita, con l'aiuto della quale gli ioni possono muoversi, creando un circuito elettrico. Gli elettroni si formano all'anodo e possono passare attraverso un circuito esterno al catodo, questo è il movimento degli elettroni in una corrente elettrica che può essere utilizzata per far funzionare semplici dispositivi.
Nel nostro caso batteria può essere formato utilizzando due reazioni: (1) reazioni con l'alluminio, che genera elettroni per elettrodo, e (2) reazioni con l'ossigeno, che utilizza gli elettroni sull'altro elettrodo. Per aiutare gli elettroni della batteria ad accedere all'ossigeno nell'aria, puoi rendere il secondo elettrodo un materiale che può condurre elettricità ma non è attivo, come il carbonio, che è principalmente carbonio. Il carbone attivo è molto poroso e questo a volte si traduce in un'ampia superficie esposta alle atmosfere. Un grammo di carbone attivo può essere più grande di un intero campo da calcio.
In questa esperienza, puoi costruire batteria che utilizza queste due reazioni e la cosa più sorprendente è che queste batterie possono alimentare un piccolo motore o una lampadina. Per fare ciò, avrai bisogno di: foglio di alluminio, forbici, carbone attivo, cucchiai di metallo, salviette di carta, sale, una tazzina, acqua, 2 cavi elettrici a clip e un piccolo dispositivo elettrico come un motore o un LED. Tagliare un pezzo di foglio di alluminio a circa 15X15 cm., preparare una soluzione satura, mescolare il sale in una tazzina d'acqua fino a quando il sale non smette di dissolversi, piegare un tovagliolo di carta in un quarto e bagnarlo con la salamoia. Metti questo asciugamano sulla pellicola, aggiungi circa un cucchiaio di carbone attivo sopra un tovagliolo di carta, versa la salamoia sul carbone per inumidirlo. Stai certo che il carbone è bagnato dappertutto. Per non toccare direttamente l'acqua, dovresti mettere 3 strati come in un panino. Prepara il tuo dispositivi elettrici per l'uso, un'estremità cavo elettrico attaccare allo stivale e collegare l'altra estremità del filo al foglio di alluminio. Premi saldamente il secondo filo contro la pila di carbone e guarda cosa succede, se la batteria funziona correttamente, è probabile che avrai bisogno di un altro elemento per accendere il tuo dispositivo. Prova ad aumentare l'area di contatto tra il filo e il carbone piegando la batteria e stringendo forte. Se stai usando un motore, puoi anche aiutare ad avviarlo ruotando l'albero con le dita.
La prima batteria elettrica moderna è stata costituita da una serie di celle elettrochimiche ed è chiamata pilastro voltaico. Ripeti i passaggi uno e tre per creare ulteriori elementi elemento aria in alluminio collegando 2 o 3 elemento aria-alluminio l'uno con l'altro, otterrai una batteria più potente. Usa un multimetro per misurare la tensione e la corrente assorbita dalla batteria.
Come è necessario sostituire la batteria per fornire più tensione o più corrente - Calcola la potenza erogata dalla batteria moltiplicando la sua tensione e la sua corrente. Prova a collegare anche altri dispositivi alla batteria.
Utilizzo: batterie aria-metallo come fonte di corrente ricaricabile autonoma di piccole dimensioni. L'essenza dell'invenzione: una cella a scatola galvanica aria-metallo, compreso un contenitore di elettrolita con un foro di riempimento nella sua parte superiore, un coperchio, un anodo metallico consumabile di forma piatta posto in un contenitore di elettrolita, un catodo a diffusione di gas situato ad una certa distanza dalla superficie di lavoro dell'anodo e gas esterno liberamente lavato, ad esempio aria, camera di raccolta del gas. Nella parte superiore del contenitore dell'elettrolita attorno al foro di riempimento è presente una sporgenza conica continua che funge da tenuta a labirinto, nella parte centrale delle pareti laterali del contenitore dell'elettrolita e nella sua parte inferiore sono presenti due sporgenze limitanti, nella parte parte inferiore del contenitore dell'elettrolita V è presente una camera per la raccolta dei fanghi V sl il rapporto in volume V: V shl = 5-15, lo spessore dell'anodo è compreso tra 1-3 mm ed è 0,05-0,50 del gap catodico, il volume di il contenitore dell'elettrolita è determinato dalle espressioni: V = V el + V an; V el = q el QnK 1; V an = q ec + q cor QnK 2, V an è il volume dell'anodo, cm 3;
n è il numero di cicli;
K 2 = (1,97-1,49) - coefficiente costruttivo,
e il rapporto tra lunghezza a, larghezza b e altezza c è: 1: 0,38: 2,7; 1: 0,35: 3,1; 1: 0.33: 3.9. La batteria aria-metallo contiene un alloggiamento, un coperchio con commutazione, almeno una cella galvanica aria-metallo del progetto proposto. Il metodo di funzionamento di una cella galvanica aria-metallo e di una batteria basata su di essa include lo scarico, la sostituzione degli anodi e dell'elettrolita con quelli nuovi e il lavaggio delle celle. Prima dell'uso, gli anodi vengono pretrattati in una soluzione acquosa di idrossido di sodio con una concentrazione di (2-5) mol/l con l'aggiunta di sodio metastannato triidrato con una concentrazione di (0,01-0,10) mol/l. 3 s.p. f-cristalli, 5 dwg., 2 tbl.
L'invenzione riguarda l'elettrochimica, riguarda un metodo per il funzionamento di batterie metallo-aria e può essere utilizzata quando si utilizzano batterie metallo-aria come fonte di corrente ricaricabile autonoma di piccole dimensioni. Cella galvanica nota, ad esempio del tipo aria-metallo. La cella contiene principalmente un contenitore di elettrolita, un coperchio, un elettrodo metallico consumabile di forma piatta posto in un contenitore di elettrolita. Ad una certa distanza dalla superficie di lavoro dell'elettrodo, si trova un catodo a diffusione di gas, che viene lavato liberamente dall'esterno dal gas, in particolare dall'aria. Per migliorare la circolazione dell'elettrolita e quindi aumentare l'efficienza della conversione dell'energia elettrochimica, l'idrogeno generato durante la reazione elettrochimica viene accumulato nel contenitore dell'elettrolita e la pressione crescente viene utilizzata per spostare l'elettrolita. In questo caso, il contenitore dell'elettrolita contiene una camera di raccolta del gas, la cui pressione del gas può agire sull'elettrolita. Attraverso il sistema di tubi, l'elettrolita spostato passa dalla parte superiore del contenitore dell'elettrolita a quella inferiore (brevetto europeo N 0071015 A2 del 22.06.82 - prototipo). L'inconveniente della nota cella galvanica di tipo aria-metallo risiede nelle caratteristiche di bassa potenza elettrica specifica dovute all'eccesso di peso dovuto alla complicazione progettuale. Batteria primaria aria-metallo nota contenente un alloggiamento, un coperchio con commutazione, almeno una cella galvanica aria-metallo (brevetto US N 4626482, H 01 M 12/6, 1986 - prototipo). Lo svantaggio della batteria aria-metallo primaria nota è rappresentato da caratteristiche di bassa potenza elettrica specifica. Un metodo noto per far funzionare una cella galvanica aria-metallo e una batteria basata su di essa scaricando, sostituendo gli anodi e l'elettrolita con quelli nuovi, lavando la cella (URSS AS 621041, H 01 M 10/42, H 01 M 12/08 ). Lo svantaggio di questo metodo è il lungo periodo della batteria che raggiunge la modalità specificata (10-20) minuti. Scopo dell'invenzione è aumentare le caratteristiche specifiche di potenza elettrica delle celle aria-metallo e delle batterie basate su di esse, aumentare la stabilità delle caratteristiche nel tempo, nonché ridurre il tempo per raggiungere la modalità fino a (1- 3 minuti. Questo obiettivo è raggiunto dal fatto che nella nota cella scatolare galvanica aria-metallo, comprendente un contenitore dell'elettrolita con un foro di riempimento nella sua parte superiore, un coperchio, un anodo metallico consumabile di forma piatta posto in un contenitore dell'elettrolita, un catodo a diffusione di gas situato ad una certa distanza dal piano di lavoro l'anodo e la camera di raccolta dei gas lavati all'esterno liberamente da gas, ad esempio aria, nella parte superiore attorno al foro di riempimento è presente una sporgenza conica continua che funge da tenuta a labirinto, in la parte centrale delle pareti laterali del contenitore dell'elettrolita e nella sua parte inferiore sono presenti due sporgenze limitanti, nella parte inferiore del serbatoio dell'elettrolita (V), è formata una camera per la raccolta dei fanghi (V sl) con un rapporto in volume V: V sl = 5 - 15, lo spessore dell'anodo entro (1-3) mm è 0,05-0,50 del gap catodico, la capacità dell'elettrolita di volume è determinata dall'espressione:
V = V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an (q eh + q cor) Qnk 2;
dove V è il volume del contenitore dell'elettrolita, cm 3;
V el - volume dell'elettrolita, cm 3;
V an è il volume dell'anodo, cm 3;
q el - consumo specifico di acqua dall'elettrolita, cm 3 / Ah;
q ec è il consumo specifico di alluminio per la reazione elettrochimica, cm 3 / Ah;
Q - capacità della cella per ciclo, Ah;
n è il numero di cicli;
k 1 = (0,44-1,45) - fattore di progetto;
a: b: c = 1: 0,38: 2,7;
a: b: c = 1: 0,35: 3,1;
a: b: c = 1: 0,33: 3,9. Nella nota batteria primaria aria-metallo contenente un alloggiamento, un coperchio con commutazione, una o più celle galvaniche aria-metallo, la cella proposta viene utilizzata come tale cella; nel metodo noto di far funzionare una cella aria-metallo e una batteria basata su di essa scaricando, sostituendo gli anodi e l'elettrolita con quelli freschi, lavando la cella, gli anodi vengono pretrattati in una soluzione acquosa di idrossido di sodio con una concentrazione di (2 -5) mol/l con aggiunta di metastannato di sodio triidrato con una concentrazione di (0, 01-0,10) mol/l. Una caratteristica comune è la presenza in una cella galvanica aria-metallo di un contenitore di elettrolita di tipo scatolato con un foro di riempimento nella sua parte superiore, un coperchio, un anodo metallico consumabile di forma piatta posto in un contenitore di elettrolita, un catodo a diffusione di gas situato a una certa distanza dalla superficie di lavoro dell'anodo e gas esterno lavato liberamente, ad esempio aria, una camera di raccolta del gas, la presenza nella batteria di un alloggiamento, un coperchio con commutazione, una o più celle, funzionamento della batteria mediante scarica, sostituendo gli anodi e l'elettrolita con altri nuovi, lavando la cella. Una caratteristica distintiva è che nella parte superiore del contenitore dell'elettrolita attorno al foro di riempimento è presente una sporgenza conica continua che funge da tenuta a labirinto, nella parte centrale delle pareti laterali del contenitore dell'elettrolita e nella sua parte inferiore sono presenti due limitando le sporgenze, nella parte inferiore del contenitore dell'elettrolita (V) è formata una camera di raccolta fanghi (V sl) con rapporto in volume V: V sl = 5 - 15, lo spessore dell'anodo entro (1 - 3) mm è 0,05 -0,50 del gap catodico, il volume della camera dell'elettrolita è determinato dall'espressione:
V = V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an = (q eh + q cor) Qnk 2;
dove V è il volume del contenitore dell'elettrolita, cm 3;
V el - volume dell'elettrolita, cm 3;
V an è il volume dell'anodo, cm 3;
q el - consumo specifico di acqua dall'elettrolita, cm 3 / Ah;
q ec è il consumo specifico di alluminio per la reazione elettrochimica, cm 3 / Ah;
q cor è il consumo specifico di alluminio per corrosione, cm 3 / Ah;
Q - capacità della cella per ciclo, Ah;
n è il numero di cicli;
k 1 = (0,44-1,45) - fattore di progetto;
k 2 = (1,97-1,49) - fattore di progetto;
e il rapporto tra lunghezza (a), larghezza (b) e altezza (c) è:
a: b: c = 1: 0,38: 2,7;
a: b: c = 1: 0,35: 3,1;
a: b: c = 1: 0,33: 3,9. Nella batteria, la cella proposta viene utilizzata come cella galvanica aria-metallo; durante il funzionamento di una cella galvanica aria-metallo e di una batteria basata su di essa, gli anodi vengono pretrattati in una soluzione acquosa di idrossido di sodio con una concentrazione di (2-5) mol / l con l'aggiunta di metastannato di sodio triidrato con una concentrazione di (0,01-0,10) mol/l. L'insieme rivendicato e la relazione dei tratti distintivi nelle fonti note di brevetto e nella letteratura scientifica e tecnica non sono stati trovati. Pertanto, la soluzione tecnica proposta ha una novità e un livello inventivo. L'invenzione è applicabile industrialmente perché può essere utilizzato come fonte di alimentazione autonoma rispettosa dell'ambiente come parte dei seguenti sistemi:
- registratore portatile a nastro del tipo "player" con le funzioni di registrazione e riproduzione tramite un sistema di altoparlanti esterno;
- ricevitore televisivo portatile a cristalli liquidi;
- torcia portatile;
- ventilatore elettrico;
- videogiochi per bambini su cristalli liquidi;
- veicoli elettrici radiocomandati per bambini;
- ricevitore radio portatile;
- Caricabatterie per batterie;
- portatile dispositivo di misurazione ... La sorgente di corrente proposta fornisce elevate caratteristiche di potenza elettrica specifica, mantenendole stabili per tutta la sua intera risorsa e consente inoltre di ridurre il tempo per raggiungere la modalità di progettazione da 10 - 20 a 1-3 minuti. Lo stato degli indicatori ci consente di concludere che è consigliabile utilizzare le relazioni geometriche ottenute nella progettazione di batterie aria-alluminio. L'invenzione è illustrata da un disegno, in cui la FIG. 1 mostra un elemento aria-alluminio - vista n. 1, FIG. 2 - elemento aria-alluminio - tipo n. 2, in Fig. 3 - elemento aria-alluminio - vista n. 3. Nella FIG. 4 mostra la capacità dell'elettrolita di una cella aria-alluminio, e la FIG. 5 - batteria basata su celle aria-alluminio. Una cella galvanica aria-alluminio è costituita da un contenitore di elettrolita 1, che presenta finestre 3 sulle pareti laterali esterne 2, un foro di riempimento 5 nella parte superiore 4, circondato da una sporgenza conica continua 6 che funge da tenuta a labirinto, all'interno del contenitore dell'elettrolita 1 nella parte mediana delle pareti laterali 2 e nella sua parte inferiore sono presenti due sporgenze di limitazione 7, nella parte inferiore del contenitore dell'elettrolita 1 è ricavata una camera 8 per la raccolta dei fanghi, che si accumulano durante il funzionamento. I catodi a diffusione di gas 9 sono inseriti ermeticamente nel contenitore dell'elettrolita 1 nelle finestre 3 del telaio 10. La tenuta del contenitore dell'elettrolita 1 è ottenuta utilizzando un sigillante neutro rispetto alla soluzione acquosa dell'elettrolita. Il collegamento elettrico dei catodi 9 con il consumatore quando si utilizza una cella aria-alluminio sia all'esterno della batteria, sia nella sua composizione, viene effettuato utilizzando un collettore di corrente catodico 11, coprendo il contenitore dell'elettrolita 1 con due morsetti orizzontali 12, che sono elettricamente collegati con due morsetti verticali 13. Nel contenitore 1 dell'elettrolita, attraverso il foro di riempimento 5, è inserito un anodo metallico piatto 14 con una sporgenza 15 di forma rettangolare, atta ad effettuare la raccolta di corrente. Il piano della sporgenza 15 serve anche a sigillare lungo la linea "anodo 14 - coperchio 16". Il foro di riempimento 5 è chiuso e sigillato da un coperchio 16 contenente un foro 17 per il passaggio dell'anodo 14 attraverso di esso e uno o più fori 18 per la rimozione dell'idrogeno dal contenitore dell'elettrolita 1 durante il funzionamento della cella aria-alluminio attraverso il coperchio 16 , che è allo stesso tempo una membrana idrofoba. La presenza di una sporgenza conica 6 nella parte superiore del contenitore dell'elettrolita 4 lungo il perimetro attorno al foro di riempimento 5 consente di esaltare le proprietà di tenuta del coperchio 16. I rapporti geometrici della struttura, che consentono di migliorare i parametri specifici di potenza elettrica, sono i seguenti:
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
Una batteria basata su celle aria-alluminio è costituita da un alloggiamento 19 con asole verticali interne 20 per contenere le celle aria-alluminio e finestre 21 per organizzare un flusso d'aria esterno libero nella batteria, serrature 22 per fissare il coperchio con interruttore 23 a l'alloggiamento 19, uno o più contenitori di elettrolita 1 con installati collettori di corrente catodica 11, con anodi 14 inseriti in essi e coperti con coperchi 16, una scheda bifacciale portacorrente 24 contenente, dal lato rivolto agli elementi aria-alluminio , percorsi conduttivi 25 per il collegamento elettrico dai catodi 9 ai serbatoi di elettrolita 1 attraverso i collettori catodici 11 alla scheda bifacciale conduttrice di corrente 24, diversi fori 26 di forma rettangolare per il passaggio della sporgenza 15 dell'anodo metallico 14 per eseguire il collegamento elettrico tra l'anodo metallico 14 e il collettore di corrente anodica 27, diversi fori di forma arbitraria 28 per il drenaggio dell'idrogeno dall'elettrolita portata totale 1 verso l'atmosfera attraverso il coperchio 23, più connettori 29 posti sul lato superiore della scheda bifacciale porta corrente 24, ponticellati da un ponticello 30 elettricamente conduttivo per la selezione della tensione di esercizio da parte dell'utenza e la comunicazione con il piste conduttive 25 e 31 su entrambi i lati, diversi connettori 32 posti sul lato superiore della scheda bifacciale 24 di distribuzione di corrente, che serve per collegare il consumatore, nonché il coperchio 23, che copre la batteria dall'alto e contiene più fori 33 per connettori 32, più fori 34 per connettori 29, uno o più fori 35 per il drenaggio dell'idrogeno, due scanalature longitudinali 36 per serrature 22, etichetta 37 con brevi istruzioni per l'uso. Il principio di funzionamento e il metodo di funzionamento di una cella galvanica aria-metallo e di una batteria basata su di essa, ad esempio una batteria da 3 VA-24, sono i seguenti. L'energia elettrica nella batteria è generata dalla reazione elettrochimica dell'ossidazione dell'alluminio all'anodo e della riduzione dell'ossigeno al catodo. L'elettrolita utilizzato è soluzioni acquose di sodio caustico (NaOH), o cloruro di sodio (NaCl), o una miscela di queste soluzioni con additivi inibitori: Na 2 SnO 3 3H 2 O - in un elettrolita alcalino e NaHCO 3 - in soluzione salina. Nel corso della reazione, insieme al consumo di alluminio, l'ossigeno viene consumato dall'aria e l'acqua dall'elettrolita, pertanto, durante il funzionamento della batteria, poiché vengono consumati durante il processo di scarica, l'anodo e l'elettrolita vengono periodicamente sostituiti con quelli freschi. I prodotti di reazione sono idrossido di alluminio Al (OH) 3 e calore. La batteria funziona nell'intervallo di temperatura da -10 o C a +60 o C senza riscaldamento aggiuntivo quando si parte da temperature sotto lo zero. Uno dei fattori negativi di una batteria alluminio-aria è la corrosione dell'anodo. Ciò comporta una diminuzione delle prestazioni elettriche della batteria e il rilascio di una piccola quantità di idrogeno. In misura maggiore, l'effetto della corrosione si manifesta sulle caratteristiche di partenza, per cui il tempo per raggiungere la modalità specificata è (10-20) minuti. Il trattamento proposto degli anodi, in cui la loro superficie è ricoperta di stagno, consente di ridurre la densità di corrente di corrosione e migliorare notevolmente la modalità di funzionamento della batteria aria-alluminio, a seguito della quale aumentano le caratteristiche elettriche e il tempo per raggiungere la la modalità è ridotta a (1-3) minuti. L'anodo viene rivestito prima di avviare il funzionamento a batteria. L'anodo viene preliminarmente sgrassato e quindi trattato in una soluzione acquosa di idrossido di sodio con una concentrazione di (2-5) mol / l con l'aggiunta di metastannato di sodio triidrato con una concentrazione di (0,01-0,10) mol / l a temperatura ambiente per 5-60 minuti. I risultati dei test della batteria aria-alluminio proposta e del prototipo sono presentati in tabella. 1 e 2. Come si può vedere dalle tabelle, la batteria aria-alluminio proposta fornisce elevate caratteristiche di potenza elettrica specifiche e stabili nel tempo con un breve tempo per raggiungere la modalità.
Reclamo
1. Cella a scatola galvanica aria-metallo, comprendente un contenitore dell'elettrolita con un foro di riempimento nella parte superiore, un anodo metallico consumabile di forma piatta posto in un contenitore dell'elettrolita, un catodo a diffusione di gas situato a una certa distanza dalla superficie di lavoro dell'anodo e lavato liberamente dall'esterno da gas, ad esempio aria, una camera di raccolta del gas, caratterizzata dal fatto che nella parte superiore del contenitore dell'elettrolita attorno al foro di riempimento è presente una sporgenza conica continua che funge da tenuta a labirinto, in la parte centrale delle pareti laterali del contenitore dell'elettrolita e nella sua parte inferiore sono presenti due sporgenze restrittive, nella parte inferiore del contenitore dell'elettrolita V, è formata una camera V sl per la raccolta dei fanghi con un rapporto in volume V: V sl = 5 - 15, lo spessore dell'anodo entro 1 - 3 mm è 0,05 - 0,50 della distanza del catodo, il volume del contenitore dell'elettrolita è determinato dall'espressione:
V = V el + V an;
V el = q el Q n k 1;
V an = (q eh + q cor) Q n k 2;
dove V è il volume del contenitore dell'elettrolita, cm 3;
V el - volume dell'elettrolita, cm 3;
V an è il volume dell'anodo, cm 3;
q el - consumo specifico di acqua dall'elettrolita, cm 3 / Ah;
q ec è il consumo specifico di alluminio per la reazione elettrochimica cm 3 / Ah;
q cor è il consumo specifico di alluminio per corrosione, cm 3 / A h;
Q - capacità della cella per ciclo, Ah;
n è il numero di cicli;
K 1 = (0,44 - 1,45) - fattore di progetto;
K 2 = (1,97 - 1,49) - fattore di progetto;
e il rapporto tra lunghezza a, larghezza b e altezza c è 1: 0,38: 2,7; 1: 0,35: 3,1; 1: 0.33: 3.9. 2. Batteria primaria aria-metallo contenente un involucro, un coperchio, almeno una cella galvanica aria-metallo, caratterizzata dal fatto che la cella secondo la rivendicazione 1 è presa come tale. 3. Un metodo per far funzionare una cella galvanica aria-metallo e una batteria basata su di essa scaricando, sostituendo gli anodi e l'elettrolita con metastannato di sodio fresco con una concentrazione di (0,01 - 0,10) mol / l.
Titolari del brevetto RU 2561566:
L'invenzione riguarda le fonti di energia, in particolare le fonti di energia aria-alluminio.
Sorgente di corrente chimica nota (Pat. RU 2127932), in cui la sostituzione dell'elettrodo di alluminio viene effettuata anche aprendo il vano batteria, seguita dall'installazione di un nuovo elettrodo.
Uno svantaggio dei metodi noti di inserimento di un elettrodo in una batteria è che la batteria deve essere rimossa dal circuito di alimentazione per il periodo di sostituzione dell'elettrodo.
È nota una batteria a combustibile (applicazione RU 2011127181), in cui gli elettrodi consumabili sotto forma di strisce vengono tirati attraverso il corpo della batteria attraverso conduttori sigillati e conduttori sigillati mentre vengono esauriti utilizzando tamburi brocciatori, il che garantisce che gli elettrodi consumabili siano inseriti nella batteria senza interrompere il circuito di alimentazione.
Lo svantaggio di questo metodo è che i cavi sigillati e i cavi sigillati non rimuovono l'idrogeno rilasciato durante il funzionamento dalla batteria.
Il risultato tecnico dell'invenzione è fornire l'ingresso automatico dell'elettrodo con un'area di lavoro aumentata dell'elettrodo consumabile nella cella a combustibile senza interrompere il circuito di alimentazione, aumentando le prestazioni energetiche della cella a combustibile.
Il risultato tecnico specificato si ottiene in quanto il metodo di introduzione di un elettrodo consumabile in una cella a combustibile aria-alluminio include lo spostamento dell'elettrodo consumabile man mano che si esaurisce all'interno del corpo della cella a combustibile. Secondo l'invenzione, viene utilizzato un elettrodo consumabile sotto forma di un filo di alluminio, che viene avvolto su una scanalatura elicoidale di un'asta a parete sottile in materiale dielettrico idrofobo e un'estremità del quale viene introdotta nella cavità di un sottile -murato
l'asta attraverso il foro nella sua parte inferiore e il movimento dell'elettrodo consumabile viene effettuato avvitando un'asta a parete sottile nei coperchi dell'alloggiamento della cella a combustibile situato su entrambi i lati dell'alloggiamento e realizzato in materiale idrofobo, assicurando che l'elettrolita viene trattenuto all'interno della cella a combustibile e l'idrogeno sviluppato viene rimosso dal suo alloggiamento lungo le superfici delle viti dei cappucci idrofobi.
Il movimento di un elettrodo consumabile avvolto su un'asta a parete sottile con una scanalatura a vite avviene a seguito dell'avvitamento in coperture, che sono realizzate in un materiale idrofobo (fluoroplastico, ps, polietilene), mentre l'elettrolita rimane all'interno della cella a combustibile , e l'idrogeno rilasciato durante il funzionamento viene rimosso attraverso le superfici delle viti dal corpo della cella a combustibile.
La generatrice cilindrica per l'elettrodo consumabile è realizzata sotto forma di un'asta a parete sottile con una scanalatura elicoidale su cui è avvolto un elettrodo a filo di alluminio. L'asta è realizzata in un materiale dielettrico idrofobo, che le consente di non interagire con l'elettrolita. Un'asta con un elettrodo a filo di alluminio aumenta l'area attiva dell'elettrodo consumabile e quindi aumenta le caratteristiche energetiche (la quantità di corrente rimossa) della cella a combustibile aria-alluminio.
L'essenza dell'invenzione è illustrata da disegni, dove:
in fig. 1 mostra una sorgente di alimentazione aria-alluminio;
in fig. 2 - vista A in FIG. 1;
in fig. 3 è una vista B in FIG. 1.
Una cella a combustibile aria-alluminio è costituita da un corpo metallico 1 con fori 2 per il passaggio dell'aria al confine trifase, un catodo a diffusione di gas 3, un elettrolita 4, 2 coperchi idrofobici 5 posti su entrambi i lati del corpo metallico 1, un elettrodo a forma di asta a parete sottile 6, filo di alluminio 7 avvolto su una scanalatura elicoidale.
Man mano che il filo di alluminio 7 si consuma, si verifica corrosione e passivazione della superficie dell'elettrodo, che porta ad una diminuzione del valore della corrente rimossa e all'attenuazione del processo elettrochimico. Per attivare il processo, è necessario avvitare un'asta a parete sottile con una scanalatura a vite in cui un filo di alluminio consumabile è avvolto nelle coperture idrofobe 5. L'idrogeno viene rilasciato attraverso le superfici delle viti delle coperture idrofobe 5, mentre l'elettrolita rimane all'interno del corpo metallico 1 della cella a combustibile.
Questo metodo consente di automatizzare il processo di sostituzione dell'anodo (elettrodo consumabile) in una sorgente di corrente aria-alluminio (VAIT) senza interrompere il circuito di alimentazione, nonché di rimuovere l'idrogeno rilasciato durante il funzionamento.
Metodo per introdurre un elettrodo consumabile in una cella a combustibile aria-alluminio, comprendente lo spostamento dell'elettrodo consumabile man mano che si esaurisce all'interno del corpo della cella a combustibile, caratterizzato dal fatto che viene utilizzato un elettrodo consumabile sotto forma di un filo di alluminio, che è avvolto attorno a una scanalatura elicoidale di un'asta a parete sottile costituita da un materiale idrofobo dielettrico e un'estremità che viene introdotta nella cavità di un'asta a parete sottile attraverso un'apertura nella sua parte inferiore, e il movimento dell'elettrodo consumabile viene effettuato da avvitare l'asta a parete sottile nei coperchi dell'alloggiamento della cella a combustibile situati su entrambi i lati dell'alloggiamento e realizzati in materiale idrofobo, assicurandosi che l'elettrolita venga trattenuto all'interno della cella a combustibile e rimosso da esso alloggiamenti di idrogeno sviluppato lungo la superficie della vite di coperture idrofobiche.
Brevetti simili:
La presente invenzione riguarda un generatore elettrico a celle a combustibile appositamente concepito come dispositivo di riserva in assenza di alimentazione di rete.
La presente invenzione riguarda un gassificatore per convertire un combustibile in un gas impoverito di ossigeno e/o un gas ricco di idrogeno, che può essere utilizzato in qualsiasi processo che richieda un gas impoverito di ossigeno e/o un gas ricco di idrogeno, preferibilmente utilizzato per generare un gas di protezione o un gas riducente per l'avvio, l'arresto o l'arresto di emergenza di una cella a combustibile ad ossido solido (SOFC) o di una cella di elettrolisi ad ossido solido (SOEC).
L'invenzione riguarda la tecnologia delle celle a combustibile, e più specificamente un modulo prefabbricato di batterie a celle a combustibile ad ossido solido. EFFETTO: fornitura di compattezza, facile transizione batteria/sistema e miglioramento delle caratteristiche del sistema.
L'invenzione riguarda centrali elettriche con celle a combustibile a polimeri solidi (FC), in cui si ottiene energia elettrica per reazione elettrochimica dell'idrogeno gassoso con anidride carbonica, e per reazione elettrochimica del monossido di carbonio con ossigeno atmosferico.
Viene proposto un sistema di celle a combustibile (100), comprendente una cella a combustibile (1) per generare energia eseguendo una reazione elettrochimica tra un gas ossidante fornito a un elettrodo ossidante (34) e un gas combustibile fornito a un elettrodo a combustibile (67); un sistema di alimentazione di gas combustibile (HS) per fornire gas combustibile all'elettrodo di combustibile (67); e un controller (40) per regolare il sistema di alimentazione del gas combustibile (HS) per fornire gas combustibile all'elettrodo del combustibile (67), il controller (40) effettuando una variazione di pressione quando l'uscita del lato dell'elettrodo del combustibile (67) è chiusa , mentre il controllore (40) cambia periodicamente la pressione del gas combustibile in corrispondenza dell'elettrodo di combustibile (67) in base al primo profilo di pressione per implementare la variazione di pressione alla prima oscillazione di pressione (DP1).
L'invenzione riguarda un metodo per la fabbricazione di un separatore metallo acciaio per celle a combustibile, che ha resistenza alla corrosione e resistenza al contatto non solo nella fase iniziale, ma anche dopo l'influenza delle condizioni alta temperatura e/o elevata umidità nella cella a combustibile per un lungo periodo di tempo.
SOSTANZA: l'invenzione riguarda celle a combustibile ad ossido solido con capacità di reforming interno. Una cella a combustibile ad ossido solido include tipicamente un catodo, un elettrolita, un anodo e un letto di catalizzatore a contatto con l'anodo.
La presente invenzione si riferisce ad una membrana ceramica conduttrice di cationi alcalini, la cui superficie è rivestita almeno in parte da uno strato di polielettrolita conduttore di cationi organico insolubile e chimicamente stabile in acqua a pH basico.
L'invenzione riguarda generatori chimici con catodo ad aria a diffusione di gas, anodo metallico e soluzioni acquose di elettroliti. La sorgente di corrente metallo-aria contiene un alloggiamento riempito di elettrolita, un anodo metallico posto al suo interno, catodi d'aria a diffusione di gas situati su entrambi i lati dell'anodo metallico. In questo caso, i catodi ad aria a diffusione gassosa presentano curve trasversali centrali e sono separati dall'anodo metallico da separatori porosi permeabili all'elettrolita, realizzati in materiale ad elevata resistenza ohmica. L'anodo metallico ha la forma di un parallelepipedo rettangolare, coniugato con un cuneo, e poggia con un cuneo sui suddetti separatori porosi. La sorgente di corrente metallo-aria proposta ha una maggiore capacità specifica, caratteristiche stabili e una maggiore durata, poiché consente di aumentare il rapporto tra la massa della parte in dissoluzione dell'anodo metallico e il volume dell'elettrolita e, di conseguenza, il consumo energetico specifico e il tempo di funzionamento della sorgente di corrente senza sostituire l'anodo metallico. 10 ill., 2 es.
L'invenzione riguarda le fonti di energia, ed in particolare i metodi per sostituire un elettrodo consumabile in una cella a combustibile aria-alluminio senza interrompere il circuito di alimentazione. Viene utilizzato un elettrodo consumabile sotto forma di un filo di alluminio, che è avvolto su una scanalatura elicoidale di un'asta a parete sottile realizzata in un materiale idrofobo dielettrico. Un'estremità del filo viene inserita nella cavità dell'asta a parete sottile attraverso un foro nella sua parte inferiore. L'elettrodo consumabile viene spostato avvitando un'asta a parete sottile nei cappucci del corpo della cella a combustibile situati su entrambi i lati del corpo e realizzati in materiale idrofobo, assicurando che l'elettrolita venga trattenuto all'interno della cella a combustibile e l'idrogeno sviluppato venga rimosso dal suo corpo lungo la superficie della vite dei cappucci idrofobici. EFFETTO: aumento delle prestazioni energetiche della cella a combustibile. 3 malati
La società francese Renault propone di utilizzare le batterie Phinergy alluminio-aria nei futuri veicoli elettrici. Diamo un'occhiata alle loro prospettive.
La Renault ha deciso di scommetterci nuovo tipo batteria che può aumentare l'autonomia da una carica sette volte. Pur mantenendo le dimensioni e il peso delle batterie di oggi. Le celle alluminio-aria (Al-aria) hanno una densità di energia fenomenale (8000 W/kg, contro i 1000 W/kg delle batterie tradizionali), producendola durante la reazione di ossidazione dell'alluminio in aria. Tale batteria contiene un catodo positivo e un anodo negativo in alluminio e tra gli elettrodi è contenuto un elettrolita liquido a base di acqua.
La società di batterie Phinergy ha affermato di aver compiuto grandi progressi nello sviluppo di tali batterie. La loro proposta è di utilizzare un catalizzatore d'argento che utilizzi efficacemente l'ossigeno nell'aria normale. Questo ossigeno si mescola con l'elettrolita liquido e quindi rilascia l'energia elettrica contenuta nell'anodo di alluminio. L'avvertimento principale è il "catodo d'aria", che agisce come una membrana nella tua giacca invernale - solo l'O2, non l'anidride carbonica, passa attraverso.
Qual è la differenza dalle batterie tradizionali? Questi ultimi hanno celle completamente chiuse, mentre gli elementi Al-aria necessitano elemento esterno, "Innescare" la reazione. Un vantaggio importante è il fatto che la batteria Al-air si comporta come un generatore diesel: genera energia solo quando la accendi. E quando "tagli l'aria" di una tale batteria, tutta la sua carica rimane al suo posto e non scompare nel tempo, come con le batterie convenzionali.
La batteria Al-air utilizza un elettrodo di alluminio, ma può essere sostituita, come una cartuccia in una stampante. La ricarica deve essere effettuata ogni 400 km, consisterà nell'aggiungere nuovo elettrolita, il che è molto più semplice che aspettare la ricarica di una normale batteria.
Phinergy ha già realizzato una Citroen C1 elettrica, dotata di una batteria da 25 kg e 100 kWh. Offre un'autonomia di crociera di 960 km. Con un motore da 50 kW (circa 67 Potenza del cavallo), l'auto sviluppa una velocità di 130 km / h, accelera a centinaia in 14 secondi. Una batteria simile è testata anche su Renault Zoe, ma la sua capacità è di 22 kWh, la velocità massima dell'auto è di 135 km/h, 13,5 secondi a "centinaia", ma solo 210 km di riserva di carica.
Le nuove batterie sono più leggere, costano la metà delle batterie agli ioni di litio e, a lungo termine, più facili da usare rispetto a quelle moderne. E finora, il loro unico problema è l'elettrodo di alluminio, che è difficile da produrre e sostituire. Non appena questo problema sarà risolto, possiamo tranquillamente aspettarci un'ondata di popolarità ancora maggiore dei veicoli elettrici!
- , 20 gennaio 2015
pigmento Fuji ha mostrato un tipo innovativo di batteria alluminio-aria che può essere caricata con acqua salata. La batteria è stata modificata per fornire una maggiore durata della batteria, ora almeno 14 giorni.
I materiali ceramici e di carbonio sono stati incorporati nella struttura della batteria alluminio-aria come strato interno. Gli effetti della corrosione anodica e dell'accumulo di impurità sono stati soppressi. Di conseguenza, è stato raggiunto un tempo di funzionamento più lungo.
Una batteria aria-alluminio con una tensione operativa di 0,7 - 0,8 V, che produce 400 - 800 mA di corrente per cella, ha un livello energetico teorico per unità di volume dell'ordine di 8100 W * h / kg. Questo è il secondo indicatore massimo per batterie ricaricabili di vario tipo. Il livello di energia teorico per unità di volume nelle batterie agli ioni di litio è 120-200 W * h / kg. Ciò significa che la capacità delle batterie aria-alluminio può teoricamente superare questo indicatore delle controparti agli ioni di litio di oltre 40 volte.
Sebbene le batterie agli ioni di litio ricaricabili commerciali siano ampiamente utilizzate oggi in cellulari, laptop e altro dispositivi elettronici, la loro densità energetica è ancora insufficiente per l'uso industriale nei veicoli elettrici. Ad oggi, gli scienziati hanno sviluppato una tecnologia per batterie aria-metallo con una capacità energetica massima. I ricercatori hanno studiato batterie aria-metallo a base di litio, ferro, alluminio, magnesio e zinco. Tra i metalli, l'alluminio come anodo è di interesse per la sua elevata capacità specifica e l'elevato potenziale di elettrodo standard. Inoltre, l'alluminio è il metallo più economico e riciclabile al mondo.
Un tipo innovativo di batteria dovrebbe aggirare il principale ostacolo alla commercializzazione di tali soluzioni, vale a dire, alto livello corrosione dell'alluminio durante le reazioni elettrochimiche. Inoltre, i materiali laterali Al2O3 e Al (OH) 3 si accumulano sugli elettrodi, compromettendo il corso delle reazioni.
pigmento Fuji ha affermato che un nuovo tipo di batterie ad aria in alluminio può essere prodotto e può essere utilizzato in condizioni normali l'ambiente perché le celle sono resistenti, a differenza delle batterie agli ioni di litio, che possono prendere fuoco ed esplodere. Tutti i materiali utilizzati per assemblare la struttura della batteria (elettrodo, elettrolita) sono sicuri ed economici da produrre.
