Alüminyum hava pillerinin kimyasal reaksiyonları. Alüminyum hava pili, şarj etmek için tuzlu su kullanır

Piller, kimyasal enerjiyi enerjiye çeviren cihazlardır. elektrik enerjisi... 2 elektrotları vardır, aralarında elektronlar tarafından kullanılan veya üretilen kimyasal bir reaksiyon gerçekleşir. Elektrotlar, elektrolit adı verilen ve iyonların yardımıyla hareket edebilen ve bir elektrik devresi oluşturan bir çözelti ile birbirine bağlanır. Elektronlar anotta oluşur ve harici bir devreden katoda geçebilir, bu, basit cihazların çalışmasını sağlamak için kullanılabilecek bir elektrik akımındaki elektronların hareketidir.
bizim durumumuzda pil iki reaksiyon kullanılarak oluşturulabilir: (1) elektrot başına elektron üreten alüminyum ile reaksiyonlar ve (2) diğer elektrotta elektronları kullanan oksijen ile reaksiyonlar. Pildeki elektronların havadaki oksijene erişmesine yardımcı olmak için ikinci elektrotu, çoğunlukla karbon olan karbon gibi elektriği iletebilen ancak aktif olmayan bir malzeme yapabilirsiniz. Aktif karbon çok gözeneklidir ve bu bazen atmosfere maruz kalan geniş bir yüzey alanına neden olur. Bir gram aktif karbon, tüm bir futbol sahasından daha büyük olabilir.
Bu deneyimde, inşa edebilirsiniz pil Bu iki reaksiyonu kullanan ve en şaşırtıcı olan şey, bu pillerin küçük bir motora veya ampule güç verebilmesidir. Bunu yapmak için ihtiyacınız olacak: alüminyum folyo, makas, aktif karbon, metal kaşık, kağıt havlu, tuz, küçük bir bardak, su, 2 adet klipsli elektrik kablosu ve motor veya LED gibi küçük bir elektrikli cihaz. Bir parça alüminyum folyoyu yaklaşık olarak kesin. 15X15cm., doymuş bir çözelti hazırlayın, tuzu küçük bir bardak suda tuzun çözünmesi durana kadar karıştırın, bir kağıt havluyu dörde katlayın ve tuzlu suyla ıslatın. Bu havluyu folyoya koyun, bir kağıt havlunun üstüne yaklaşık bir kaşık aktif kömür ekleyin, nemlendirmek için tuzlu suyu kömürün üzerine dökün. Kömürün baştan sona ıslak olduğundan emin olabilirsiniz. Suya direkt temas etmemek için sandviç gibi 3 kat koymalısınız. hazırlanın elektrikli aletler kullanım için, bir uç elektrik kablosu bagaja takın ve telin diğer ucunu alüminyum folyoya bağlayın. İkinci kabloyu kömür yığınına sıkıca bastırın ve ne olduğunu görün, pil düzgün çalışıyorsa, cihazınızı açmak için başka bir öğeye ihtiyacınız olabilir. Pili katlayıp sertçe sıkarak teliniz ile kömür arasındaki temas alanını artırmayı deneyin. Bir motor kullanıyorsanız, şaftı parmaklarınızla döndürerek de çalıştırılmasına yardımcı olabilirsiniz.
İlk modern elektrik pili, bir dizi elektrokimyasal hücreden yapılmıştır ve volta sütunu olarak adlandırılır. Ek oluşturmak için birinci ve üçüncü adımları tekrarlayın alüminyum-hava elemanı 2 veya 3'ü bağlayarak hava-alüminyum eleman Birbirinizle daha güçlü bir pil alacaksınız. Pilinizden çekilen voltajı ve akımı ölçmek için bir multimetre kullanın.
Daha fazla voltaj veya daha fazla akım vermek için pilinizi nasıl değiştirmeniz gerekir - Pilinizin voltajını ve akımını çarparak güç çıkışını hesaplayın. Pilinize başka cihazlar da bağlamayı deneyin.

Kullanım: otonom küçük boyutlu şarj edilebilir akım kaynağı olarak hava-metal piller. Buluşun özü: üst kısmında bir doldurma deliği bulunan bir elektrolit kabı, bir kapak, bir elektrolit kabına yerleştirilmiş düz şekilli bir sarf malzemesi metal anot, yerleştirilmiş bir gaz difüzyon katodu içeren bir hava-metal galvanik kutu tipi hücre. anotun çalışma yüzeyinden belirli bir mesafede ve örneğin hava, gaz toplama odası gibi serbestçe yıkanmış dış gaz. Elektrolit kabının üst kısmında dolum deliği çevresinde labirent conta görevi gören sürekli konik bir çıkıntı, elektrolit kabının yan duvarlarının orta kısmında ve alt kısmında iki adet sınırlayıcı çıkıntı bulunur. elektrolit kabının V alt kısmında çamuru toplamak için bir oda vardır V sl hacim oranı V: V shl = 5-15, anot kalınlığı 1-3 mm arasındadır ve katot boşluğunun 0.05-0.50'sidir, hacmi elektrolit kabı şu ifadelerle belirlenir: V = V el + V an; Vel = qel QnK 1; V an = q ec + q cor QnK 2, V an anodun hacmi, cm3;
n, döngü sayısıdır;
K 2 = (1.97-1.49) -yapıcı katsayı,
ve uzunluk a, genişlik b ve yükseklik c oranı: 1: 0.38: 2.7; 1: 0.35: 3.1; 1: 0.33: 3.9. Hava-metal batarya bir mahfaza, komütasyonlu bir kapak, önerilen tasarımın en az bir hava-metal galvanik hücresi içerir. Bir hava-metal galvanik hücrenin ve buna dayalı bir pilin çalışma yöntemi, deşarj, anotların ve elektrolitin yenileriyle değiştirilmesi ve hücrelerin yıkanmasını içerir. Kullanımdan önce, anotlar, (2-5) mol / l'lik bir konsantrasyonda sulu bir sodyum hidroksit çözeltisinde, (0.01-0.10) mol / l'lik bir konsantrasyonda sodyum metastannat trihidrat ilavesiyle ön işleme tabi tutulur. 3 kişi f-kristaller, 5 dwg., 2 tbl.

Buluş elektrokimya ile ilgilidir, metal-hava pillerinin çalıştırılması için bir yöntem ile ilgilidir ve metal-hava pilleri bağımsız bir küçük boyutlu yeniden şarj edilebilir akım kaynağı olarak kullanıldığında kullanılabilir. Bilinen galvanik hücre, örneğin hava-metal tipi. Hücre esas olarak bir elektrolit kabı, bir kapak, bir elektrolit kabına yerleştirilmiş düz şekilli bir sarf malzemesi metal elektrot içerir. Elektrotun çalışma yüzeyinden belirli bir mesafede, dışarıdan gaz, özellikle hava ile serbestçe yıkanan bir gaz difüzyon katodu bulunur. Elektrolitin dolaşımını iyileştirmek ve böylece elektrokimyasal enerji dönüşümünün verimliliğini artırmak için, elektrokimyasal reaksiyon sırasında üretilen hidrojen elektrolit kabında birikir ve elektroliti hareket ettirmek için artan basınç kullanılır. Bu durumda elektrolit kabı, içindeki gaz basıncının elektrolit üzerinde etkili olabileceği bir gaz toplama odası içerir. Tüp sistemi sayesinde, yer değiştiren elektrolit, elektrolit kabının üst kısmından alt kısmına geçer (06.22.82 tarihli Avrupa patenti N 0071015 A2 - prototip). Hava-metal tipinin bilinen galvanik hücresinin dezavantajı, tasarımın karmaşıklığından kaynaklanan aşırı ağırlıktan dolayı düşük spesifik elektrik gücü özellikleridir. Bir mahfaza, anahtarlı bir kapak, en az bir hava metali galvanik hücre içeren bilinen birincil hava metal pili (ABD patenti N 4626482, H 01 M 12/6, 1986 - prototip). Bilinen birincil hava metal pilinin dezavantajı, düşük özgül elektrik gücü özellikleridir. Bir hava-metal galvanik hücreyi ve buna dayalı bir pili boşaltmak, anotları ve elektroliti yenileriyle değiştirmek, hücreyi yıkamak için bilinen bir yöntem (USSR AS 621041, H 01 M 10/42, H 01 M 12/08 ). Bu yöntemin dezavantajı, pilin belirtilen moda (10-20) dakika ulaşmasının uzun sürmesidir. Buluşun amacı, hava-metal pillerin ve bunlara dayalı pillerin spesifik elektrik güç özelliklerini artırmak, özelliklerin zaman içindeki kararlılığını artırmak ve aynı zamanda moda ulaşma süresini (1-)'e kadar azaltmaktır. 3 dakika. Bu amaca, üst kısmında bir doldurma deliği olan bir elektrolit kabı, bir kapak, bir elektrolit kabına yerleştirilmiş düz şekilli bir sarf malzemesi metal anot, bir elektrolit kabı içeren bilinen bir hava-metal galvanik kutu tipi hücrede, bir çalışma yüzeyinden belirli bir mesafede bulunan gaz difüzyon katodu anot ve gaz toplama odası, örneğin hava gibi gazla serbestçe yıkanır, doldurma deliğinin etrafındaki üst kısımda labirent conta görevi gören sürekli bir konik çıkıntı vardır, elektrolit kabının yan duvarlarının orta kısmında ve alt kısmında iki kısıtlayıcı çıkıntı vardır, alt kısımda elektrolit tankında (V), hacim oranı V ile çamur toplamak için bir oda (V sl) oluşturulur: V sl = 5 - 15, (1-3) mm içindeki anotun kalınlığı katot boşluğunun 0.05-0.50'sidir, hacim elektrolit kapasitesi şu ifadeyle belirlenir:
V = Vel + Van;
Vel = qel Qnk 1;
V an (q eh + q cor) Qnk 2;
burada V, elektrolit kabının hacmidir, cm3;
V el - elektrolit hacmi, cm3;
V an, anotun hacmidir, cm3;
q el - elektrolitten spesifik su tüketimi, cm 3 / Ah;
q ec, elektrokimyasal reaksiyon için özel alüminyum tüketimidir, cm3 / Ah;
Q - döngü başına hücre kapasitesi, Ah;
n, döngü sayısıdır;
k 1 = (0.44-1.45) - tasarım faktörü;

a: b: c = 1: 0.38: 2.7;
a: b: c = 1: 0.35: 3.1;
a: b: c = 1: 0.33: 3.9. Bir mahfaza, anahtarlı bir kapak, bir veya daha fazla hava-metal galvanik hücre içeren bilinen birincil hava-metal pilinde, önerilen hücre böyle bir hücre olarak kullanılır; Bilinen bir hava-metal pili ve buna dayalı bir pili çalıştırma yönteminde, boşaltarak, anotları ve elektroliti yenileriyle değiştirerek, hücreyi yıkayarak, anotlar (2 konsantrasyonunda sulu bir sodyum hidroksit çözeltisi içinde ön işleme tabi tutulur. -5) mol / l, (0, 01-0.10) mol / l konsantrasyonda trihidrat sodyum metastanat ilavesiyle. Ortak bir özellik, üst kısmında bir doldurma deliği, bir kapak, bir elektrolit kabına yerleştirilmiş düz şekilli bir sarf malzemesi metal anot, yerleştirilmiş bir gaz difüzyon katodu olan kutu tipi bir elektrolit kabının hava metal galvanik hücresinde bulunmasıdır. anotun çalışma yüzeyinden belirli bir mesafede ve serbestçe yıkanmış dış gaz, örneğin hava, bir gaz toplama odası, bir mahfazanın pilinde bulunması, komütasyonlu bir kapak, bir veya daha fazla hücre, deşarj yoluyla pil çalışması, anotların ve elektrolitin yenileriyle değiştirilmesi, hücrenin yıkanması. Ayırt edici bir özellik, elektrolit kabının üst kısmında, doldurma deliği çevresinde, elektrolit kabının yan duvarlarının orta kısmında ve alt kısmında iki adet labirent conta görevi gören sürekli bir konik çıkıntı olmasıdır. sınırlama çıkıntıları, elektrolit kabının (V) alt kısmında, V: V sl = 5 - 15 hacim oranı ile çamur toplamak için bir oda (V sl) oluşturulur, (1 - 3) mm içindeki anot kalınlığı 0,05'tir. -0.50 katot boşluğu, elektrolit odasının hacmi şu ifadeyle belirlenir:
V = Vel + Van;
Vel = qel Qnk 1;
V an = (q eh + q cor) Qnk 2;
burada V, elektrolit kabının hacmidir, cm3;
V el - elektrolit hacmi, cm3;
V an, anotun hacmidir, cm3;
q el - elektrolitten spesifik su tüketimi, cm 3 / Ah;
q ec, elektrokimyasal reaksiyon için özel alüminyum tüketimidir, cm3 / Ah;
q cor - korozyon için özel alüminyum tüketimi, cm 3 / Ah;
Q - döngü başına hücre kapasitesi, Ah;
n, döngü sayısıdır;
k 1 = (0.44-1.45) - tasarım faktörü;
k 2 = (1.97-1.49) - tasarım faktörü;
ve uzunluk (a), genişlik (b) ve yükseklik (c) oranı:
a: b: c = 1: 0.38: 2.7;
a: b: c = 1: 0.35: 3.1;
a: b: c = 1: 0.33: 3.9. Bataryada, önerilen hücre bir hava-metal galvanik hücre olarak kullanılır; bir hava-metal galvanik hücrenin ve buna dayalı bir pilin çalışması sırasında, anotlar, (2-5) mol / l konsantrasyonunda sulu bir sodyum hidroksit çözeltisi içinde, bir konsantrasyonda sodyum metastannat trihidrat ilavesiyle ön işleme tabi tutulur. (0.01-0.10) mol / l. Bilinen patent kaynaklarında ve bilimsel ve teknik literatürde iddia edilen set ve ayırt edici özelliklerin ilişkisi bulunamadı. Böylece, önerilen teknik çözüm bir yenilik ve buluş düzeyine sahiptir. Buluş endüstriyel olarak uygulanabilir çünkü aşağıdaki sistemlerin bir parçası olarak çevre dostu otonom bir güç kaynağı olarak kullanılabilir:
- harici bir hoparlör sistemi aracılığıyla kayıt ve oynatma işlevlerine sahip "oynatıcı" tipi taşınabilir taşınabilir kayıt cihazı;
- sıvı kristaller üzerinde taşınabilir televizyon alıcısı;
- taşınabilir el feneri;
- elektrikli fan;
- sıvı kristaller üzerinde çocuklara yönelik video oyunları;
- çocukların radyo kontrollü elektrikli araçları;
- taşınabilir radyo alıcısı;
- Şarj cihazı piller için;
- taşınabilir ölçüm cihazı. Önerilen akım kaynağı, yüksek spesifik elektrik gücü özellikleri sağlayarak, bunları tüm kaynağı boyunca sabit tutar ve ayrıca tasarım moduna ulaşma süresini 10 - 20'den 1-3 dakikaya düşürmeye izin verir. Göstergelerin durumu, hava-alüminyum pillerin tasarımında elde edilen geometrik ilişkilerin kullanılmasının tavsiye edildiği sonucuna varmamızı sağlar. Buluş bir çizim ile gösterilmektedir, burada ŞEK. 1, bir hava-alüminyum elemanını gösterir - görünüm No. 1, ŞEK. 2 - hava-alüminyum eleman - tip No. 2, Şek. 3 - hava-alüminyum elemanı - görünüm No. 3. ŞEK. Şekil 4, bir hava-alüminyum hücresinin elektrolit kapasitesini gösterir ve ŞEK. 5 - hava-alüminyum hücrelere dayalı pil. Bir hava-alüminyum galvanik pil, dış yan duvarlarında 2 pencereleri 3 olan bir elektrolit kabından 1, üst kısımda 4 bir doldurma deliğinden 5, içte bir labirent conta görevi gören sürekli bir konik çıkıntı 6 ile çevrelenmiştir. elektrolit kabının (1) yan duvarların (2) orta kısmında ve alt kısmında iki sınırlayıcı çıkıntı (7) vardır, elektrolit kabının (1) alt kısmında, çalışma sırasında biriken çamuru toplamak için bir oda (8) oluşturulmuştur. Gaz difüzyon katotları 9, elektrolit kabına (1), çerçevenin (10) pencerelerine (3) hava geçirmez şekilde yerleştirilir. Elektrolit kabının (1) sızdırmazlığı, sulu elektrolit çözeltisine göre nötr olan bir sızdırmazlık maddesi kullanılarak sağlanır. Hem pilin dışında hem de bileşiminde bir hava-alüminyum hücresi kullanıldığında, katotların 9 tüketici ile elektrik bağlantısı, elektrolit kabını 1 iki yatay kelepçe 12 ile kaplayan bir katot akım toplayıcı 11 kullanılarak gerçekleştirilir, bunlar iki dikey kelepçe 13 ile elektriksel olarak bağlıdır. Elektrolit kabına 1, doldurma deliği 5 içinden, akım toplamayı gerçekleştirmek üzere tasarlanmış, dikdörtgen şeklinde bir çıkıntı 15 ile düz bir metal anot 14 sokulur. Çıkıntı 15'in düzlemi aynı zamanda "anot 14 - kapak 16" hattı boyunca sızdırmazlığı sağlamaya da hizmet eder. Doldurma deliği (5), içinden anotun (14) geçirilmesi için bir delik (17) ve hava-alüminyum hücresinin çalışması sırasında elektrolit kabından (1) hidrojenin kapak (16) içinden çıkarılması için bir veya daha fazla delik (18) içeren bir kapak (16) ile kapatılır ve sızdırmaz hale getirilir. aynı zamanda hidrofobik bir zar olan. Elektrolit kabının (4) üst kısmında, doldurma deliği (5) etrafındaki çevre boyunca konik bir çıkıntının (6) bulunması, kapağın (16) sızdırmazlık özelliklerinin geliştirilmesini mümkün kılar. Spesifik elektrik gücü parametrelerinin iyileştirilmesini mümkün kılan yapının geometrik oranları aşağıdaki gibidir:
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
Hava-alüminyum hücrelerine dayalı bir batarya, hava-alüminyum hücrelerini tutmak için dahili dikey olukları 20 ve bataryanın içinde harici bir serbest hava akışını düzenlemek için pencereleri 21 olan bir mahfazadan 19, anahtarı 23 ile kapağı takmak için kilitlerden 22 oluşur. mahfaza 19, bir veya daha fazla elektrolit konteynırı 1, monte edilmiş katot akım toplayıcıları 11, anotlar 14 bunlara takılı ve kapaklar 16 ile kaplanmıştır, yan tarafında hava-alüminyum elemanlara dönük akım taşıyan çift taraflı bir levha 24 içerir. katotlardan 9 elektrolit tanklarına 1 elektrik bağlantısı için iletken yollar 25, katot toplayıcılar 11 yoluyla akım ileten çift taraflı levha 24'e, metal anodun 14 çıkıntısını 15 geçirmek için dikdörtgen şeklinde birkaç delik 26. metal anot 14 ile anot akım toplayıcı 27 arasında elektrik bağlantısını gerçekleştirmek, elektrolitten hidrojenin boşaltılması için isteğe bağlı 28 şekilli birkaç delik kapak 23 aracılığıyla atmosfere toplam kapasite 1, akım taşıyan çift taraflı kartın 24 üst tarafında yer alan, tüketici tarafından çalışma voltajını seçmek ve elektrikle iletişim için elektriksel olarak iletken bir köprü 30 ile köprülenen birkaç konektör 29 her iki tarafta iletken yollar 25 ve 31, akım dağıtan çift taraflı kartın 24 üst tarafında bulunan ve tüketiciyi bağlamaya yarayan birkaç konektör 32 ve ayrıca pili yukarıdan örten ve aşağıdakileri içeren kapak 23; konektörler 32 için birkaç delik 33, konektörler 29 için birkaç delik 34, hidrojen tahliyesi için bir veya daha fazla delik 35, kilitler 22 için iki uzunlamasına oluk 36, Kısa Kullanım Talimatları ile etiket 37. Bir hava-metal galvanik hücrenin ve buna dayalı bir pilin, örneğin bir 3 VA-24 pilin çalışma prensibi ve çalışma yöntemi aşağıdaki gibidir. Pildeki elektrik enerjisi, anotta alüminyum oksitleyici ve katotta indirgenmiş oksijenin elektrokimyasal reaksiyonu ile üretilir. Kullanılan elektrolit, kostik sodyum (NaOH) veya sodyum klorürün (NaCl) sulu çözeltileri veya bu çözeltilerin önleyici katkı maddeleriyle bir karışımıdır: Na2SnO3 3H20 - bir alkali elektrolit içinde ve NaHC03 - tuzlu su içinde. Reaksiyon sırasında, alüminyum tüketimi ile birlikte havadan oksijen ve elektrolitten su tüketilir, bu nedenle, pili çalıştırırken, deşarj işlemi sırasında tüketildiklerinden, anot ve elektrolit periyodik olarak değiştirilir. taze olanlar. Reaksiyon ürünleri alüminyum hidroksit Al (OH) 3 ve ısıdır. Pil, sıfırın altındaki sıcaklıklardan başlatıldığında ek ısıtma olmadan -10 o C ila +60 o C sıcaklık aralığında çalışır. Alüminyum-hava pilinin olumsuz faktörlerinden biri anot korozyonudur. Bu, pilin elektrik performansında bir azalmaya ve az miktarda hidrojen salınımına yol açar. Daha büyük ölçüde, korozyonun etkisi, belirtilen moda ulaşma süresinin (10-20) dakika olduğu, başlangıç ​​özellikleri üzerinde kendini gösterir. Yüzeylerinin kalay ile kaplandığı anotların önerilen tedavisi, korozyon akım yoğunluğunun azaltılmasını ve hava-alüminyum pilinin çalışma modunu önemli ölçüde iyileştirmeyi mümkün kılar, bunun sonucunda elektriksel özelliklerin ve zamanın artması sağlanır. moduna ulaşmak için (1-3) dakikaya düşürülür. Pil işlemine başlamadan önce anot kaplanır. Anot önceden yağdan arındırılır ve daha sonra oda sıcaklığında (0.01-0.10 mol / l konsantrasyonda) sodyum metastanat trihidrat ilavesiyle (2-5) mol / l'lik bir konsantrasyonda sulu bir sodyum hidroksit çözeltisinde işlenir. 5-60 dakika boyunca. Önerilen hava-alüminyum pil ve prototipin test sonuçları tabloda sunulmaktadır. 1 ve 2. Tablolardan da görüleceği gibi, önerilen hava-alüminyum pil, yüksek özgül ve zaman içinde kararlı elektrik gücü özellikleri ile kısa sürede moda ulaşmak için sağlar.

İddia

1. Üst kısmında doldurma deliği olan bir elektrolit kabı, bir elektrolit kabına yerleştirilmiş düz şekilli bir sarf malzemesi metal anot, çalışma yüzeyinden belirli bir mesafede bulunan bir gaz difüzyon katodu dahil hava metal galvanik kutu tipi hücre anotun ve örneğin hava gibi gazla dışarıdan serbestçe yıkanan bir gaz toplama odası olup, karakterize edici özelliği, elektrolit kabının üst kısmında, doldurma deliği etrafındaki bir labirent conta görevi gören sürekli bir konik çıkıntının bulunmasıdır. elektrolit kabının yan duvarlarının orta kısmı ve alt kısmında iki kısıtlayıcı çıkıntı vardır, elektrolit kabının V alt kısmında, V: V sl = hacim oranına sahip çamurun toplanması için bir oda V sl oluşturulmuştur. 5 - 15, 1 - 3 mm içindeki anot kalınlığı, katot boşluğunun 0.05 - 0.50'sidir, elektrolit kabının hacmi şu ifade ile belirlenir:
V = Vel + Van;
V el = q el Q n k 1;
V an = (q eh + q cor) Q n k 2;
burada V, elektrolit kabının hacmidir, cm3;
V el - elektrolit hacmi, cm3;
V an, anotun hacmidir, cm3;
q el - elektrolitten spesifik su tüketimi, cm 3 / Ah;
q ec, cm3 / Ah elektrokimyasal reaksiyon için özel alüminyum tüketimidir;
q cor, korozyon için özel alüminyum tüketimidir, cm 3 / A h;
Q - döngü başına hücre kapasitesi, Ah;
n, döngü sayısıdır;
K 1 = (0.44 - 1.45) - tasarım faktörü;
K 2 = (1.97 - 1.49) - tasarım faktörü;
ve uzunluk a, genişlik b ve yükseklik c oranı 1: 0.38: 2.7'dir; 1: 0.35: 3.1; 1: 0.33: 3.9. 2. Bir mahfaza, bir kapak, en az bir hava-metal galvanik hücre içeren bir birincil hava-metal pil olup, özelliği, istem l'e göre hücrenin böyle bir hücre olarak alınmasıdır. 3. Anotları ve elektroliti boşaltarak, anotları ve elektroliti yenileriyle değiştirerek, hücreyi yıkayarak bir hava-metal galvanik pili ve buna dayalı bir pili çalıştırma yöntemi, özelliği, anotların bir konsantrasyon ile sulu bir sodyum hidroksit çözeltisi içinde ön işleme tabi tutulmasıdır. (2-5) mol / l (0.01 - 0.10) mol / l konsantrasyonda trihidrat sodyum metastanat ilavesiyle.

RU 2561566 patentinin sahipleri:

Buluş, enerji kaynakları, özellikle hava-alüminyum güç kaynakları ile ilgilidir.

Bilinen kimyasal akım kaynağı (Pat. RU 2127932), burada alüminyum elektrotun değiştirilmesi de pil kutusu açılarak ve ardından yeni bir elektrot takılarak gerçekleştirilir.

Bir pile bir elektrot yerleştirmenin bilinen yöntemlerinin bir dezavantajı, elektrot değiştirme süresi boyunca pilin güç kaynağı devresinden çıkarılması gerekmesidir.

Bilinen yakıt pili (uygulama RU 2011127181), şeritler şeklindeki sarf elektrotlarının pil muhafazası boyunca sızdırmaz uçlar ve sızdırmaz uçlar aracılığıyla broşlama tamburları kullanılarak tükendiklerinde çekildiği, bu sayede sarf malzemesi elektrotlarının pile girişini sağlar. güç kaynağı devresinin kesilmesi.

Bu yöntemin dezavantajı, sızdırmaz kabloların ve sızdırmaz kabloların, çalışma sırasında aküden salınan hidrojeni çıkarmamasıdır.

Buluşun teknik sonucu, güç kaynağı devresini kesintiye uğratmadan yakıt hücresindeki sarf elektrotun çalışma alanı arttırılmış elektrota otomatik giriş sağlayarak, yakıt hücresinin enerji performansını arttırmaktır.

Belirtilen teknik sonuç, bir hava-alüminyum yakıt hücresine bir tüketilebilir elektrot yerleştirme yönteminin, tüketilebilir elektrotun yakıt hücresinin gövdesi içinde tükenirken hareket ettirilmesini içermesiyle elde edilir. Buluşa göre, bir dielektrik hidrofobik malzemeden yapılmış ince duvarlı bir çubuğun sarmal bir oluğuna sarılmış ve bir ucu ince bir kütüğün boşluğuna sokulan bir alüminyum tel şeklinde bir sarf malzemesi elektrotu kullanılır. -duvarlı

alt kısmındaki delikten çubuk ve sarf elektrotunun hareketi, muhafazanın her iki tarafında bulunan ve hidrofobik bir malzemeden yapılmış yakıt hücresi muhafazasının kapaklarına ince duvarlı bir çubuk vidalanarak gerçekleştirilir. elektrolitin yakıt hücresinin içinde tutulması ve gelişen hidrojenin hidrofobik kapakların vida yüzeyleri boyunca mahfazasından çıkarılması.

İnce duvarlı bir çubuğa sarılmış bir vida oluğuna sahip bir sarf malzemesi elektrotunun hareketi, elektrolit yakıt hücresinin içinde kalırken hidrofobik bir malzemeden (floroplastik, ps, polietilen) yapılmış kapaklara vidalanması sonucu oluşur. , ve çalışma sırasında açığa çıkan hidrojen, yakıt hücresinin gövdesinden vida yüzeylerinden çıkarılır.

Sarf malzemesi elektrotu için silindirik generatrix, üzerine bir alüminyum tel elektrotun sarıldığı sarmal bir oluğa sahip ince duvarlı bir çubuk şeklinde yapılır. Çubuk, elektrolit ile etkileşime girmemesine izin veren bir dielektrik hidrofobik malzemeden yapılmıştır. Alüminyum tel elektrotlu bir çubuk, sarf malzemesi elektrotunun aktif alanını arttırır ve böylece hava-alüminyum yakıt hücresinin enerji özelliklerini (çıkarılan akım miktarını) arttırır.

Buluşun özü, çizimlerle gösterilmektedir, burada:

incirde. 1, bir hava-alüminyum güç kaynağını gösterir;

incirde. 2 - Şekil 2'deki A görünümü. 1;

incirde. 3, Şekil 2'deki bir B görünümüdür. 1.

Bir hava-alüminyum yakıt pili, üç faz sınırına hava geçişi için delikleri 2 olan bir metal gövdeden 1, bir gaz difüzyon katodundan 3, metal gövdenin 1 her iki yanında yer alan bir elektrolit 4, 2 hidrofobik kapaktan 5, bir ince duvarlı bir çubuk 6 şeklinde elektrot, sarmal bir oluk üzerine sarılmış alüminyum tel 7.

Alüminyum tel 7 tüketildiğinde, elektrot yüzeyinde korozyon ve pasivasyon meydana gelir, bu da çıkarılan akımın değerinde bir azalmaya ve elektrokimyasal sürecin zayıflamasına yol açar. İşlemi etkinleştirmek için, içinde bir sarf malzemesi alüminyum telin hidrofobik kapaklara (5) sarıldığı bir vida oluğuna sahip ince duvarlı bir çubuğu vidalamak gerekir. Hidrofobik kapakların (5) vida yüzeyleri boyunca hidrojen salınımı gerçekleşirken, elektrolit, yakıt hücresinin metal gövdesi 1 içinde kalır.

Bu yöntem, güç kaynağı devresini kesmeden bir hava-alüminyum akım kaynağındaki (VAIT) anodun (tüketilebilir elektrot) değiştirilmesi işlemini otomatikleştirmeyi ve çalışma sırasında açığa çıkan hidrojeni çıkarmayı mümkün kılar.

Bir hava-alüminyum yakıt hücresine bir tüketilebilir elektrot yerleştirmek için bir yöntem olup, bu yöntem, tüketilebilir elektrotun yakıt pili mahfazası içinde tükenirken hareket ettirilmesini içerir, özelliği, bir tüketilebilir elektrotun, bir alüminyum tel şeklinde kullanılması ve bunun etrafına sarılmış olmasıdır. Dielektrik hidrofobik malzemeden yapılmış ince duvarlı bir çubuğun helisel oluğu ve bir ucu, alt kısmındaki bir açıklıktan ince duvarlı bir çubuğun boşluğuna sokulur ve sarf malzemesi elektrotunun hareketi vidalanarak gerçekleştirilir. ince duvarlı çubuk muhafazanın her iki tarafında bulunan ve hidrofobik bir malzemeden yapılmış yakıt hücresi muhafazasının kapaklarına, elektrolitin yakıt hücresinin içinde tutulmasını ve hidrofobik vida yüzeyi boyunca gelişen hidrojen muhafazalarından çıkarılmasını sağlayan ince duvarlı çubuk kapsar.

Benzer patentler:

Mevcut buluş, şebeke gücünün yokluğunda bir yedek cihaz olarak özel olarak tasarlanmış bir yakıt hücreli elektrik jeneratörü ile ilgilidir.

Mevcut buluş, bir yakıtı oksijeni tükenmiş bir gaza ve/veya hidrojence zengin bir gaza dönüştürmek için bir gazlaştırıcı ile ilgilidir; bu, oksijeni tükenmiş bir gaz ve/veya hidrojen bakımından zengin bir gaz gerektiren herhangi bir işlemde kullanılabilir, tercihen kullanılan bir gazdır. bir katı oksit yakıt hücresinin (SOFC) veya katı oksit elektroliz hücresinin (SOEC) başlatılması, kapatılması veya acil olarak kapatılması için bir koruyucu gaz veya indirgeyici gaz üretmek.

Buluş, yakıt pili teknolojisine ve daha özel olarak katı oksit yakıt pili pillerinin önceden hazırlanmış bir modülüne ilişkindir. ETKİ: kompaktlığın sağlanması, pil/sistem geçişinin kolay olması ve sistem özelliklerinin iyileştirilmesi.

Buluş, gaz halindeki hidrojenin karbon dioksit ile elektrokimyasal reaksiyonu ve karbon monoksitin atmosferik oksijen ile elektrokimyasal reaksiyonu nedeniyle elektriğin elde edildiği katı polimer yakıt hücreli (FC'ler) enerji santralleri ile ilgilidir.

Bir oksitleyici elektrota (34) sağlanan bir oksitleyici gaz ile bir yakıt elektrotuna (67) sağlanan bir yakıt gazı arasında bir elektrokimyasal reaksiyon gerçekleştirerek enerji üretmek için bir yakıt hücresi (1) içeren bir yakıt hücresi sistemi (100) önerilmiştir; yakıt elektroduna (67) yakıt gazı sağlamak için bir yakıt gazı tedarik sistemi (HS); ve yakıt elektroduna (67) yakıt gazı sağlamak için yakıt gazı besleme sistemini (HS) düzenlemek için bir kontrolör (40), kontrolör (40), yakıt elektrodu (67) tarafının çıkışı kapalıyken bir basınç değişikliği gerçekleştirir. kontrolör (40), birinci basınç dalgalanmasında (DP1) basınç değişikliğini uygulamak için birinci basınç profiline bağlı olarak yakıt elektrotundaki (67) yakıt gazının basıncını periyodik olarak değiştirir.

Buluş, sadece başlangıç ​​aşamasında değil, aynı zamanda koşulların etkisinden sonra da korozyon direncine ve temas direncine sahip olan yakıt pilleri için metal bir çelik ayırıcı imal etmek için bir yöntem ile ilgilidir. Yüksek sıcaklık ve/veya yakıt hücresinde uzun süre yüksek nem.

MADDE: buluş, dahili reform kabiliyetine sahip katı oksit yakıt pilleri ile ilgilidir. Bir katı oksit yakıt hücresi tipik olarak bir katot, bir elektrolit, bir anot ve anot ile temas halinde olan bir katalizör yatağını içerir.

Bu buluş, yüzeyinin en azından bir kısmı, bazik pH'ta suda çözünmeyen ve kimyasal olarak kararlı olan bir organik katyonik iletken polielektrolit tabakası ile kaplanmış olan, alkali katyon iletici bir seramik zar ile ilgilidir.

Buluş, gaz difüzyonlu hava katodu, metal anot ve sulu elektrolit çözeltileri olan kimyasal akım kaynakları ile ilgilidir. Metal-hava akım kaynağı, elektrolit ile dolu bir mahfaza, içine yerleştirilmiş bir metal anot, metal anodun her iki tarafında bulunan gaz difüzyon hava katotları içerir. Bu durumda, gaz difüzyon hava katotları merkezi enine kıvrımlara sahiptir ve yüksek omik dirençli bir malzemeden yapılmış elektrolit geçirgen gözenekli ayırıcılar ile metal anottan ayrılır. Metal anot, bir kama ile konjuge olan dikdörtgen bir paralelyüz şekline sahiptir ve yukarıda bahsedilen gözenekli ayırıcıların üzerinde bir kama ile durmaktadır. Önerilen metal-hava akımı kaynağı, metal anodun çözünen kısmının kütlesinin elektrolit hacmine oranını arttırmaya izin verdiği için artan bir spesifik kapasiteye, kararlı özelliklere ve artan bir hizmet ömrüne sahiptir ve sonuç olarak, metal anodu değiştirmeden akım kaynağının spesifik enerji tüketimi ve çalışma süresi. 10 hasta, 2 örn.

Buluş, enerji kaynaklarıyla ve özellikle, bir hava-alüminyum yakıt hücresindeki tüketilebilir bir elektrotun, güç kaynağı devresini kesintiye uğratmadan değiştirilmesi yöntemleriyle ilgilidir. Bir dielektrik hidrofobik malzemeden yapılmış ince duvarlı bir çubuğun sarmal bir oluğuna sarılmış bir alüminyum tel şeklinde bir sarf malzemesi elektrotu kullanılır. Telin bir ucu, alt kısmındaki bir delikten ince duvarlı çubuğun boşluğuna sokulur. Sarf malzemesi elektrotu, gövdenin her iki tarafında bulunan ve hidrofobik bir malzemeden yapılmış yakıt hücresi gövde kapaklarına ince duvarlı bir çubuk vidalanarak hareket ettirilir, elektrolitin yakıt hücresi içinde tutulması ve gelişen hidrojenin gövdesinden çıkarılması sağlanır. hidrofobik kapakların vida yüzeyi boyunca. ETKİ: yakıt hücresinin artan enerji performansı. 3 hasta.

Fransız Renault şirketi, gelecekteki elektrikli araçlarda Phinergy alüminyum-hava pillerini kullanmayı teklif ediyor. Gelin onların bakış açılarına bir göz atalım.

Renault bahse girmeye karar verdi yeni tip Menzili bir şarjdan yedi kat artırabilen pil. Günümüz pillerinin boyutunu ve ağırlığını korurken. Alüminyum-hava (Al-air) hücreleri olağanüstü bir enerji yoğunluğuna (8000 W / kg, geleneksel piller için 1000 W / kg'a karşı) sahiptir ve bunu alüminyumun havadaki oksidasyon reaksiyonu sırasında üretir. Böyle bir pil, alüminyumdan yapılmış bir pozitif katot ve bir negatif anot içerir ve elektrotlar arasında su bazlı bir sıvı elektrolit bulunur.

Pil şirketi Phinergy, bu tür pillerin geliştirilmesinde büyük ilerleme kaydettiğini söyledi. Önerileri, normal havadaki oksijeni etkin bir şekilde kullanan gümüşten yapılmış bir katalizör kullanmaktır. Bu oksijen sıvı elektrolit ile karışır ve böylece alüminyum anotta bulunan elektrik enerjisini serbest bırakır. Ana uyarı, kışlık ceketinizde bir zar gibi davranan "hava katodu"dur - karbondioksit değil, yalnızca O2 geçer.

Geleneksel pillerden farkı nedir? İkincisi tamamen kapalı hücrelere sahipken, Al-air elemanlarının dış eleman, reaksiyonu "tetiklemek". Önemli bir artı, Al-air pilin bir dizel jeneratör gibi hareket etmesidir - yalnızca açtığınızda enerji üretir. Ve böyle bir pilin "havasını kestiğinizde", geleneksel pillerde olduğu gibi tüm şarjı yerinde kalır ve zamanla kaybolmaz.

Al-air pil bir alüminyum elektrot kullanır, ancak bir yazıcıdaki kartuş gibi değiştirilebilir hale getirilebilir. Her 400 km'de bir şarj yapılması gerekiyor, normal bir akünün şarj olmasını beklemekten çok daha kolay olan yeni elektrolit eklemekten oluşacak.

Phinergy, 25 kg 100 kWh pil ile donatılmış bir elektrikli Citroen C1 yarattı. 960 km seyir menzili sağlar. 50 kW'lık bir motorla (yaklaşık 67 beygir gücü), araba 130 km / s hız geliştirir, 14 saniyede yüzlerce hıza çıkar. Benzer bir pil Renault Zoe'de de test edildi, ancak kapasitesi 22 kWh, otomobilin maksimum hızı 135 km / s, 13,5 saniyeden "yüzlerce", ancak yalnızca 210 km güç rezervi.

Yeni piller daha hafiftir, lityum iyon pillerin yarı fiyatına ve uzun vadede modern pillerden daha kolay çalıştırılır. Ve şimdiye kadar, tek sorunları, üretimi ve değiştirilmesi zor olan alüminyum elektrottur. Bu sorun çözülür çözülmez, elektrikli araçların daha da büyük bir popülerlik dalgasını güvenle bekleyebiliriz!

• , 20 Oca 2015

Fuji pigmenti tuzlu su ile şarj edilebilen yenilikçi bir tip alüminyum hava pili gösterdi. Pil, artık en az 14 gün olmak üzere daha uzun bir pil ömrü sağlayacak şekilde değiştirildi.

Hava-alüminyum pilin yapısında, iç katman olarak seramik ve karbon malzemeler tanıtıldı. Anot korozyonunun ve yan safsızlıkların birikmesinin etkileri bastırılmıştır. Sonuç olarak, daha uzun bir çalışma süresi elde edilmiştir.

0,7 - 0,8 V çalışma voltajına sahip, hücre başına 400 - 800 mA akım üreten bir hava-alüminyum pil, birim hacim başına 8100 W * h / kg düzeyinde teorik bir enerji seviyesine sahiptir. Bu, ikinci maksimum göstergedir. Şarj edilebilir pilçeşitli türlerde. Lityum iyon pillerde birim hacim başına teorik enerji seviyesi 120-200 W*h/kg'dır. Bu, teorik olarak alüminyum-hava pillerinin kapasitesinin, lityum-iyon muadillerinin bu göstergesini 40 kattan fazla aşabileceği anlamına gelir.

Ticari şarj edilebilir lityum iyon piller günümüzde yaygın olarak kullanılmasına rağmen, cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar ve diğerleri elektronik aletler, enerji yoğunlukları elektrikli araçlarda endüstriyel kullanım için hala yetersizdir. Bilim adamları bugüne kadar maksimum enerji kapasitesine sahip hava-metal piller için bir teknoloji geliştirdiler. Araştırmacılar, lityum, demir, alüminyum, magnezyum ve çinko bazlı hava metal pilleri üzerinde çalıştılar. Metaller arasında anot olarak alüminyum, yüksek özgül kapasitesi ve yüksek standart elektrot potansiyeli nedeniyle ilgi çekicidir. Ayrıca alüminyum, dünyadaki en ucuz ve en geri dönüştürülebilir metaldir.

Yenilikçi bir pil türü, bu tür çözümlerin ticarileştirilmesinin önündeki ana engeli, yani: yüksek seviye elektrokimyasal reaksiyonlar sırasında alüminyumun korozyonu. Ayrıca elektrotlar üzerinde Al2O3 ve Al (OH) 3 yan malzemeleri birikir ve reaksiyonların seyrini bozar.

Fuji pigmenti yeni tip alüminyum hava pillerinin üretilebileceğini ve normal şartlarda çalıştırılabileceğini belirtti. Çevreçünkü hücreler, alev alabilen ve patlayabilen lityum iyon pillerin aksine dirençlidir. Pil yapısını birleştirmek için kullanılan tüm malzemeler (elektrot, elektrolit) güvenli ve üretimi ucuzdur.

Ayrıca okuyun:

• 
  
• 
  
•