Фото-химический источник тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении химических источников тока, работающих под действием фотоизлучений и ионизирующих излучений. Сущность: с целью повышения КПД и прямого преобразования фотои ионизирующих излучений в электрическое, в качестве электрода противоположной полярности взят соответствующий газовый электрод. В качестве полупроводникового электрода берут полупроводник р-типа или п-типа, а в качестве газового электрода - водородный, или кислородный, или воздушный, или галоидный электроды. 3 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5l) 5 H 01 М 14/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ трод, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.1НТ СССР! (21) 3361591/24-07; 3439151/24-07 (22) 26.11.81 (46) 07,01.90. Бюл. В 1 (71) Научно-производственное объединеьые "Армсельхозмеханизация" (72) О.К,Давтян (53) 621 ° 472.:621.383.5 (088.8) (56) !Ости Э., Пилькун М, Лойбе В., Винзелb А. ВыcoKQBKTHBHbIA водороднь;й диффузионный электрод ИЛ. 1962, с. 248.

Патент GUA 1! - 4259418, кл. 429/1 1, !

981. (54) (57) 1. ФОТОХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТО—

КА, содержащий полупроводниковый фотоэлектрод, электрод противоположной полярности и ионопроводящий водный раствор электролита, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения .КПД и прямого преобразования фото- и ионозирующих излучений в элекИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении химических источников тока, работающих под действием фотоизлучений и ионизирующих излучений.

Известен химический источник тока, содержащий кислородный газовый электрод, противополярный электрод и смесь ионолроводящего водного раствора электролита с топливом (спирт, гликоль, муравьиная кислота), 1

Недостатком такого источника тока является сложность конструкции, связанная с необходимостью хранения и подвода извне жидкого и газообразного реагентов; и низкая надежность.

„„SU, 5 456О А1 трическое, в качестве электрода противоположной полярности взят соответствующий газовый электрод.

2, Источник тока по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве полупроводникового электрода взят полупроводник р-типа, а в качестве газового электрода — водородвый электрод.

3. Источник тока по п. ), о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве полупроводникового электрода взят полупроводник п-типа, а в качестве газового электрода — кислородный или воздушный электрод.

4. Источник тока по п.!, о т л и— ч а ю шийся тем, что в качестве полупроводникового электрода взят полупроводник п-типа, а в качестве газового электрода — галоидный элекНаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является фотохимический источник тока, содержащий полупроводниковый фотоэлектрод, электрод противололярности и ионопроводящий раствор электролита.

Недостатком указанного источника тока является низкий КПД прямого преобразования энергии фото- и ионизирующих излучений в электрическую, Цель изобретения — повышение КПД достигается тем, что в фотохимическом источнике тока, содержащем полулроводниковый фотоэлектрод, электрод противополярности и ионопроводящий водный! 5345!30

Паствор электролита, согласно изобрет1ению в качестве электрода противо11олярности вз ят соответствующий газ о ый электрод, причем для полупровсд11икового электрода p-типа в качестве

5 газовогo электрода взят водородный электрод, а для полупроводникового электрода и-типа взят кислородный

Или газогалоидный электрод, 1О

На чертеже представлена схема фо1охимического источника тока (фотоХИТ) .

Фото-ХИТ содержит полупроводниковый электрод 1 и газовый электрод 2, установленные в раме 3. Со стороны

1. отоэлектрода 1 система герметически закрыта пластинкой 4, сделанной

11з кварца (или из других материалов, Прозрачных относительно ультрафиоле( т,овых и видимых излучений) в случае

Преобразованця ионизирующих излучений, пластинка †ок 4 сделана из та- . ких материалов, которые частично или

ПОлностью ПРОзрачны для этих излуче 25 ний, Со стороны газового электрода

2 элемент герметически закрыт метал-.

Пической или пластмассовой пластинкой 5. Пространство 6 между электроЦами 1 и 2 и электродом 1 и пластин1 ой 4 через трубки 7 и 8 соединено с с1бъемом 9, и они заполнены не до конqa этого объема электролитом . Пространство,10, образованное между элекТродом 2 и пластинкой 5, через трубо—

Э

3S

Провод 11 соединено с пространством

12 над электролитом, Эти пространства через патрубок 13 предварительно заполняются газом, соответствующим газ овому эл ектроду, Для фото-ХИТ с

Воздуш13ым электродом пространство

10 связано с воздухом. От электродов и 2 выходят наружу электрические

14 °

Фото- Ò работает следующим обра— зом, В процессе освещения фотоэлектрода ! солнечными лучами или лучами от других источников 15 и одновременного снятия электрического тока через внешнкио нагрузку 2 на фотоэлектроде .1 происхОдит фОтоли 3 выделе1Б1е Газ а co ответствующее газовому электроду (для водородного электрода — водород, для кислородного электрода — кислород и т,д.). Выделившийся газ o поверхности фотоэлектрода 1 проходит в пространство 12 и оттуда через трубопровод 11 поступает и пространство 10 газового электрода, Па электроде 2 происходит хемосорбция газа с последующим его окислением (водород) или восстановлением (кислород, хлор и т.д, ) ° Прохождению газа с поверхности фотоэлектрода в пространство 12 способствует естественная циркуляция (возможна и искуственная циркуляция) электролита, Последняя выполняет также роль системы охлаждения.

Газовые электроды работа1от либо по принципу создания градиента смачивания активной массы электрода электролитом путем гидрофобизации либо по принципу создания перепада давлений между газовым электродом и электролитом посредством запорно r o слоя, При э тих про цесс ах конц ентр ация электролита, содержание газа и его давление не изменяются, Удельная энергия фото-ХИТа и er.o КПД зависят от активности катализ атор ов фотоэлектрода и газового электрода, от вида энергии и интенсивности потребляемых излучений и также от температуры электролита и газа, Кроме того, КПД фото-ХИТа доволь— но сильно зависит от возможности быстрого и непрерывного удаления газа, образовавшегося на поверхности пор фотоэлектрода в результате фотолиза.

В качестве примера приводится таблица данных некоторых характеристик для различных типов фото-ХИТов с различными полупроводниковыми фотоэ— л ектродами .

Из приве, пенной таблицы видно, %To фототехнические источники тека имеют более высокий КЩ 1реобразования (237) по сравнению с известным (1—

1,5X), Кроме того> укаэанные источники могут работать и в режиме генератора, и в режиме аккумулятора, в то время как известный источник только в Режиме аккумулятора .

15345бО

Фотоэлектроды и-типа р-типа

Газ овый электЭлектролит

Длина волн род излучения, l0 и чения, и мВт/см

Т1.0

ПолиКислород- Na.OH 370 100 3 4 ный; КС» воздушный 10-ЗОБ кристалл

Хлорный 3 10% 370 100 3 4 и

ЯгТiO полиКи сло родный; воздушный

Na0II

КСН 320-!

О-30К 400 кристалл

100 2-3 2-3

11 1 поликри сталл

Ки сл ор одный; воздушный

100 2-3

2-3 поликристал

100 2-3

2-3

«! а,".СФ

Naz-"O4

3- OZ 400700

Водород Н БС ный 3-107. 400700

ИнтенсHв кость излууд. энергия фотоХЛТа, 2 мВт/см .

КПД фотоХИТа, 7