Металловоздушный химический источник тока

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве первичных металловоздушных химических источников тока (ХИТ). Согласно изобретению металловоздушный ХИТ содержит электродный блок, электролит и вертикальный корпус, состоящий из двух коаксиальных частей, выполненных с возможностью взаимного перемещения, в одной из которых находится электродный блок с электролитом, а в другой дополнительный объем электролита. При этом электродный блок состоит, по меньшей мере, из двух металловоздушных элементов, изолированных друг от друга по электролиту, часть корпуса с электродным блоком снабжена направляющими с возможностью извлечения и погружения электродного блока в электролит и отверстиями для прохода электролита и воздуха, часть корпуса с дополнительным объемом электролита снабжена разделительными выступами, расположенными на внутренних стенках и дне корпуса и примыкающими к наружней поверхности корпуса с электродным блоком, части корпуса герметизированы кольцевым уплотнением с регулируемым поджатием. Отверстия для прохода электролита расположены на боковой поверхности части корпуса с электродным блоком ниже нижней кромки электродного блока. Число отверстий для прохода электролита, по крайней мере, равно числу металловоздушных элементов, расположенных в корпусе с электродным блоком. Соотношение внутренних объемов частей корпуса с электродным блоком и с дополнительным объемом электролита составляет 0,5-0,8. Техническим результатом изобретения является повышение срока службы. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехникe и может быть использовано при производстве первичных металловоздушных химических источников тока (ХИТ).

Известен металловоздушный ХИТ, содержащий электродный блок и электролит, размещенные в корпусе, снабженном эластичной боковой стенкой (US 5286578, H 01 М 12/06, 1994).

Недостатком данного ХИТ является неудобство эксплуатации, связанное с необходимостью слива электролита при перерывах в работе, либо низкий срок службы, связанный с коррозией анода при перерывах в работе при хранении электродного блока в электролите.

Из известных металловоздушных ХИТ наиболее близким по совокупности существенных признаков является металловоздушный химический источник тока, содержащий электродный блок, электролит и корпус, состоящий из двух коаксиальных частей, выполненных с возможностью взаимного перемещения, в одной из которых находится электродный блок с электролитом, а в другой дополнительный объем электролит (патент РФ 2106722 C1, H 01 M 12/04).

Недостатком указанного источника тока является то, что электродный блок не может содержать более одного металловоздушного элемента из-за утечек тока по общему электролиту, что ограничивает выходную мощность и ресурс металловоздушного ХИТ.

Задачей изобретения является создание металловоздушного ХИТ, содержащего более одного металловоздушного элемента и обладающего повышенным сроком службы за счет разделения элементов по электролиту.

Указанный технический результат достигается тем, что металловоздушный ХИТ содержит электродный блок, электролит и вертикальный корпус, состоящий из двух коаксиальных частей, выполненных с возможностью взаимного перемещения, в одной из которых находится электродный блок с электролитом, а в другой дополнительный объем электролита.

При этом электродный блок состоит по меньшей мере из двух металловоздушных элементов, изолированных друг от друга по электролиту, часть корпуса с электродным блоком снабжена направляющими с возможностью извлечения и погружения электродного блока в электролит и отверстиями для прохода электролита и воздуха, часть корпуса с дополнительным объемом электролита снабжена разделительными выступами, расположенными на внутренних стенках и дне корпуса и примыкающими к наружной поверхности корпуса с электродным блоком, части корпуса герметизированы кольцевым уплотнением с регулируемым поджатием. Отверстия для прохода электролита расположены на боковой поверхности части корпуса с электродным блоком ниже нижней кромки электродного блока. Число отверстий для прохода электролита по крайней мере равно числу металловоздушных элементов, расположенных в корпусе с электродным блоком. А соотношение внутренних объемов частей корпуса с электродным блоком и с дополнительным объемом электролита составляет 0,5-0,8.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, не известна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами и описанием работы заявленного ХИТ.

На фиг. 1 представлен продольный разрез заявленного ХИТ.

На фиг. 2 показан поперечный разрез ХИТ по А-А.

Металловоздушный ХИТ содержит электродный блок 1, электролит 2, корпус, состоящий из двух коаксиальных частей 3, 4, выполненных с возможностью взаимного перемещения, в одной из которых 3 находится электродный блок с электролитом, а в другой 4 дополнительный объем электролита. Электродный блок состоит из двух металловоздушных элементов с общей катодной камерой, включающей два газодиффузионных катода 5, и двух анодов 6. Металловоздушные элементы изолированы друг от друга по электролиту разделительными выступами 7 на дне и выступами 8 на внутренней стенке части корпуса 4. Указанные выступы примыкают к наружной поверхности части корпуса 3, обеспечивая изоляцию элементов по электролиту. Часть корпуса 3 с электродным блоком снабжена направляющими 9 для размещения электродного блока в электролите и направляющими с упором для извлечения блока электродов из электролига и его фиксации над электролитом и отверстиями для прохода электролита 11 и воздуха 12. Части корпуса герметизированы регулируемым кольцевым уплотнением 13. Отверстия для прохода электролита расположены на боковой поверхности части корпуса с электродным блоком ниже нижней кромки электродного блока. Число отверстий для прохода электролита по крайней мере равно числу металловоздушных элементов, расположенных в корпусе с электродным блоком. А соотношение внутренних объемов частей корпуса с электродным блоком и с дополнительным объемом электролита составляет 0,5-0,8.

Заявленный ХИТ работает следующим образом. Часть корпуса 3 с электродным блоком 1, содержащем два элемента, установлена до упора в части корпуса 4. ХИТ залит электролитом до заданного уровня и готов к работе. При подключении нагрузки к токовыводам 14 металловоздушного ХИТ протекает электрохимическая реакция, обеспечивающая генерацию тока. Перемещая часть корпуса 3 по высоте относительно части корпуса 4 и извлекая частично электродный блок из электролита, можно регулировать величину генерируемого тока в широком диапазоне за счет уменьшения рабочей поверхности электродов, погруженных в электролит. При перерывах в работе для предотвращения коррозии анодов и увеличения ресурса электродный блок извлекается полностью из электролита и устанавливается на направляющих выступах 10 над электролитом. Электролит через отверстия 11 стекает в часть корпуса 4 и хранится там. При необходимости повторного включения ХИТ электродный блок по направляющим выступам 9 опускается в часть корпуса 3, а часть корпуса 3 погружается в электролит части корпуса 4. При этом электролит через отверстия 11 поступает в часть корпуса 3 с электродным блоком, а воздух выходит через отверстия 12. Электродный блок погружен в электролит, и ХИТ готов к приему нагрузки. Соотношение внутренних объемов частей корпуса с электродным блоком и с дополнительным объемом электролита составляет 0,5-0,8. Указанное соотношение является оптимальным, поскольку, если соотношение будет менее 0,5, то дополнительного объема части корпуса 4 может не хватить для слива всего электролита из части 3 корпуса электродного блока. При соотношении объемов более 0,8 будут неоправданно увеличены габариты ХИТ. Наличие дополнительного объема электролита не только упрощает эксплуатацию заявляемого ХИТ при перерывах в работе, исключая при этом необходимость слива электролита, но и увеличивает время непрерывной работы за счет наличия избыточного количества электролита.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный мегалловоздушный ХИТ может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Металловоздушный химический источник тока, содержащий электродный блок, электролит и вертикальный корпус, состоящий из двух коаксиальных частей, выполненных с возможностью взаимного перемещения, в одной из которых находится электродный блок с электролитом, а в другой дополнительный объем электролита, отличающийся тем, что электродный блок состоит, по меньшей мере, из двух металловоздушных элементов, изолированных друг от друга по электролиту, часть корпуса с электродным блоком снабжена направляющими с возможностью извлечения и погружения электродного блока в электролит и отверстиями для прохода электролита и воздуха, часть корпуса с дополнительным объемом электролита снабжена разделительными выступами, расположенными на внутренних стенках и дне корпуса и примыкающими к наружной поверхности корпуса с электродным блоком, части корпуса герметизированы кольцевым уплотнением с регулируемым поджатием.

2. Металловоздушный химический источник тока по п.1, отличающийся тем, что отверстия для прохода электролита расположены на боковой поверхности части корпуса с электродным блоком ниже нижней кромки электродного блока.

3. Металловоздушный химический источник тока по п.2, отличающийся тем, что число отверстий для прохода электролита, по крайней мере, равно числу металловоздушных элементов, расположенных в корпусе с электродным блоком.

4. Металловоздушный химический источник тока по п.1, отличающийся тем, что соотношение внутренних объемов частей корпуса с электродным блоком и с дополнительным объемом электролита составляет 0,5 - 0,8.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2