Аккумуляторная батарея, устройство, содержащее аккумуляторную батарею, способ локально-распределенной выработки электроэнергии и устройство выработки электроэнергии указанным способом

 

Изобретение относится к аккумуляторной батарее и оборудованию или устройству, содержащему аккумуляторную батарею. Техническим результатом изобретения является повышение удельных электрических характеристик батареи, снижение себестоимости и обеспечение энергией локальных объектов. Согласно изобретению батарея содержит порошковые активные материалы и выполнена с возможностью аккумулирования значительного количества энергии. Устройство, в состав которого входит батарея, состоит из двух емкостей, соединенных ионопропускающим разделителем, в которой анодный элемент заполнен анодным порошковым активным материалом и раствором электролита, катодный элемент заполнен катодным порошковым активным материалом и раствором электролита, и в двух емкостях размещены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами. 9 с. и 32 з.п. ф-лы, 52 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Батарея, содержащая две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов и препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и порошковый активный материал для поглощения электронов и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в двух емкостях размещены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами.

2. Батарея по п. 1, отличающаяся тем, что содержит, меньшей мере, одно средство псевдоожижения и диспергирования текучей среды и средство перемешивания, использующие жидкость или газ для псевдоожижения порошковых активных материалов в растворах электролита в двух емкостях, указанные средства соединены с двумя емкостями или размещены в двух емкостях для обеспечения эффективного контакта между порошковыми активными материалами и между порошковыми активными материалами и токосъемниками.

3. Батарея по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что токосъемники, находящиеся в контакте с порошковыми активными материалами, имеют форму прутка, или пластины, или трубки.

4. Батарея по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что токосъемники, находящиеся в контакте с порошковыми активными материалами, служат по меньшей мере в качестве средства псевдоожижения и диспергирования текучей среды и средства перемешивания, использующих жидкость или газ для псевдоожижения порошковых активных материалов в растворах электролита в емкостях.

5. Батарея по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в двух емкостях размещены теплопередатчики для поддержания постоянной температуры реакции в батарее.

6. Батарея по п. 5, отличающаяся тем, что теплопередатчики выбраны из группы, состоящей из трубчатых токосъемников и пластинчатых токосъемников, находящихся в контакте с порошковыми активными материалами.

7. Батарея по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит средство для удаления утративших свои свойства порошковых активных материалов из двух емкостей и средство для введения порошковых активных материалов в емкости, указанные средства соединены с указанными двумя емкостями.

8. Батарея по п. 7, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере либо средство для восстановления удаленных порошковых активных материалов, либо средство пополнения порошковых активных материалов, по меньшей мере одно из указанных средств соединено со средством удаления для подачи в указанные емкости восстановленных или пополняемых порошковых активных материалов из средства подачи.

9. Батарея по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что содержит средство реакции для подзарядки разряженных порошковых активных материалов за счет термической реакции или химической реакции, которое соединено со средством удаления и предназначено для подачи в указанные емкости подзаряженных порошковых активных материалов из средства подачи.

10. Батарея по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что порошковый активный материал на анодной стороне является порошковым поглощающим водород сплавом, и порошковый активный материал на катодной стороне является порошковым гидроксидом никеля.

11. Батарея по любому из пп. 2-9, отличающаяся тем, что порошковый активный материал на анодной стороне является порошковым поглощающим водород сплавом, газ, вводимый в средство псевдоожижения и диспергирования текучей среды на анодной стороне, является водородом, порошковый активный материал на катодной стороне является порошковым гидроксидом никеля, и газ, вводимый в средство псевдоожижения и диспергирования текучей среды на катодной стороне, является кислородом или воздухом.

12. Трехмерная батарея слоистого типа, содержащая множество пар отдельных батарей, каждая из которых содержит пару емкостей батареи, соединенных посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождением ионов, но препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, размещенные в одной из емкостей, порошковый активный материал для поглощения электронов и электролитический раствор, размещенные в другой емкости, при этом множество пар батарей соединены последовательно с проводящими токосъемными элементами, расположенными таким образом, что они ограничивают разделяющие стенки соответствующих емкостей батареи и находятся в контакте с порошковыми активными материалами, при этом емкости батареи на противоположных сторонах имеют токосъемники, которые контактируют с порошковыми активными материалами и соответственно функционируют как катод и анод.

13. Трехмерная батарея по п. 12, отличающаяся тем, что в каждой из емкостей батареи размещено средство перемешивания для псевдоожижения порошкового активного материала, находящегося во взвеси в растворе электролита.

14. Трехмерная батарея по п. 12 или 13, отличающаяся тем, что проводящие штифты устанавливают заодно с токосборными элементами или токосъемниками, и указанные штифты выступают из них внутрь соответствующих элементов батареи.

15. Трехмерная батарея по п. 13, отличающаяся тем, что средство перемешивания также предназначено для прекращения псевдоожижения порошкового активного материала для уменьшения количества энергии, поступающей из батареи.

16. Трехмерная батарея по любому из пп. 12-15, отличающаяся тем, что порошковый активный материал, испускающий электроны, является материалом, выбранным из группы, состоящей из поглощающего водород сплава, кадмия, железа, цинка, свинца.

17. Трехмерная батарея по любому из пп. 12-15, отличающаяся тем, что порошковый активный материал, который поглощает электроны, является материалом, выбранным из группы, состоящей из гидроокиси никеля, диоксида свинца, диоксида марганца.

18. Устройство, содержащее батарею трехмерной конструкции, которая содержит две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов и препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, порошковый активный материал для поглощения электронов и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в двух емкостях установлены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами, а устройство выполняет функцию подзаряжаемого/разряжаемого оборудования аккумулирования энергии.

19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере одно средство псевдоожижения и диспергирования текучей среды и средство перемешивания, использующие жидкость или газ для псевдоожижения порошковых активных материалов, взвешенных в растворах электролита в двух емкостях, указанные средства соединены с двумя емкостями или обеспечены в двух емкостях.

20. Устройство по п. 18 или 19, отличающееся тем, что устройство является вращающимся, использующим энергию, аккумулируемую в батарее, в качестве источника энергии.

21. Устройство по п. 18 или 19, отличающееся тем, что устройство является подвижным телом, использующим энергию, аккумулируемую в батарее, в качестве источника энергии.

22. Устройство по п. 18 или 19, отличающееся тем, что устройство является средством для подачи энергии, аккумулируемой в батарее, в другое оборудование.

23. Устройство по п. 18 или 19, отличающееся тем, что устройство является устройством для преобразования энергии, аккумулируемой в батарее, в энергию света, кинетическую энергию или тепловую энергию.

24. Устройство по любому из пп. 18-23, отличающееся тем, что порошковый активный материал, который испускает электроны, является материалом, выбранным из группы, состоящей из поглощающего водород сплава, кадмия, железа, цинка и свинца.

25. Устройство по любому из пп. 18-24, отличающееся тем, что порошковый активный материал, который поглощает электроны, является материалом, выбранным из группы, состоящей из гидроокиси никеля, диоксида никеля и диоксида марганца.

26. Устройство по любому из пп. 18-25, отличающееся тем, что раствор электролита является раствором, выбранным из группы, состоящей из раствора гидроксида калия, раствора гидроксида натрия и разбавленной серной кислоты.

27. Щелочная первичная батарея, содержащая две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов и препятствует прохождению электронов, катодный порошковый активный материал и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и анодный порошковый активный материал и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в одной из емкостей установлены катодные проводящие токосъемники, контактирующие с катодным порошковым активным материалом, а в другой из емкостей установлены анодные токосъемники, контактирующие с анодным порошковым материалом, отличающаяся тем, что в качестве анодного активного материала использован карбид металла или смесь карбида металла и металла.

28. Щелочная вторичная батарея, содержащая две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов и препятствует прохождению электронов, катодный порошковый активный материал и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и анодный порошковый активный материал и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в одной из емкостей установлены катодные проводящие токосъемники, контактирующие с катодным порошковым активным материалом, а в другой из емкостей установлены анодные токосъемники, контактирующие с анодным порошковым материалом, отличающаяся тем, что в качестве анодного активного материала используют карбид металла, или смесь карбида металла и металла.

29. Щелочная первичная батарея по п. 27, отличающаяся тем, что металлом является железо, и карбидом металла является карбид железа.

30. Щелочная вторичная батарея по п. 28, отличающаяся тем, что металлом является железо, и карбидом металла является карбид железа.

31. Способ локально распределенной выработки энергии, в котором использовано устройство для выработки энергии, содержащее двигатель, выбранный из группы, состоящей из бензинового двигателя, дизельного двигателя и газовой турбины, для включения электрогенератора и выработки энергии, и батарею трехмерной конструкции, которая содержит две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов и препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и порошковый активный материал для поглощения электронов и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в двух емкостях размещены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами, в качестве батареи для аккумулирования вырабатываемой энергии, при этом устройство для выработки энергии и батарея трехмерной конструкции установлены на транспортном средстве, выбранном из группы, состоящей из моторизованного двухколесного транспортного средства, моторизованного трехколесного транспортного средства, моторизованного четырехколесного транспортного средства и корабля, которое двигается за счет двигателя и за счет энергии электродвигателя, приводимого в действие энергией от батареи, и подключает батарею трехмерной конструкции, установленную в транспортном средстве, к инвертору, установленному в жилом доме или служебном помещении, чтобы энергия, вырабатываемая в электрогенераторе транспортного средства, использовалась в нагрузке в жилом доме или в служебном помещении, когда транспортное средство не перемещается, используя указанное транспортное средство в качестве стационарного оборудования выработки энергии для жилого дома или служебного помещения.

32. Способ локально распределенной выработки энергии, заключающийся в том, что используют устройство для выработки энергии, в котором используются топливная батарея и батарея трехмерной конструкции, содержащая две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов и препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и порошковый активный материал и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в двух емкостях размещены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами, в качестве батареи для аккумулирования вырабатываемой энергии, указанное устройство для вырабатывания энергии и батарея трехмерной конструкции размещены на передающем средстве и транспортном средстве, выбранном из группы, состоящей из приводного двухколесного средства, приводного трехколесного средства, приводного четырехколесного средства и парохода, которое перемещается при помощи двигателя и электропривода, запитываемого от батареи, и соединяет батарею трехмерной структуры, размещенную на передающем средстве и транспортном средстве, с нагрузкой в жилом доме или служебном помещении, когда транспортное средство не перемещается, используя таким образом неперемещающееся транспортное средство в качестве генератора энергии для жилого дома или служебного помещения.

33. Способ локально распределенной выработки энергии по п. 31 или 32, отличающийся тем, что в жилом доме или в служебном помещении устанавливают, по меньшей мере, оборудование выработки энергии за счет солнечной энергии или оборудование выработки энергии за счет энергии ветра, батарею трехмерной конструкции, которая содержит две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов и препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и порошковый активный материал для поглощения электронов и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в двух емкостях размещены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами, используют в качестве стационарной батареи для аккумулирования вырабатываемой в оборудовании энергии, и батарею трехмерной конструкции, установленную в неперемещающемся транспортном средстве, подключают к стационарной батарее для подзарядки стационарной батареи, и энергию от стационарной батареи преобразуют в переменный ток и его напряжение регулируют инвертором, применяемым в нагрузке в жилом доме или в служебном помещении.

34. Способ локально распределенной выработки энергии по п. 33, отличающийся тем, что используют энергию, вырабатываемую по меньшей мере или в оборудовании выработки энергии за счет солнечной энергии, или в оборудовании выработки энергии за счет энергии ветра, для подзарядки батареи транспортного средства, которое не перемещается.

35. Способ локально распределенной выработки энергии по любому из пп. 31-33, отличающийся тем, что подают высокотемпературные вещества или/и низкотемпературные вещества, вырабатываемые в неперемещающемся транспортном средстве, в жилой дом или служебное помещение для осуществления совместной выработки энергии.

36. Способ локально распределенной выработки энергии по любому из пп. 21 и 32-34, отличающийся тем, что глушитель устанавливают извне на транспортном средстве для снижения звука выхлопа двигателя, когда двигатель используют для включения электрогенератора для подачи энергии в жилой дом или служебное помещение, когда транспортное средство, включающее любое, выбранное из группы, состоящей из моторизованного двухколесного транспортного средства, моторизованного трехколесного транспортного средства и моторизованного четырехколесного транспортного средства, не перемещается.

37. Устройство локально распределенной выработки энергии, содержащее транспортное средство, включая любое из группы, состоящей из моторизованного двухколесного транспортного средства, моторизованного трехколесного транспортного средства и моторизованного четырехколесного транспортного средства, и корабля, которое использует устройство, содержащее двигатель, выбранный из группы, состоящей из бензинового двигателя, дизельного двигателя, газотурбинного двигателя, для приведения в действие электрогенератора для выработки энергии и трехмерной батареи, содержащей две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов, но препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и порошковый активный материал для поглощения электронов и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в двух емкостях установлены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами, а емкости служат в качестве батареи для аккумулирования вырабатываемой энергии, устройство для выработки энергии и батарея трехмерной конструкции установлены в транспортном средстве, которое перемещается двигателем и за счет электродвигателя, приводимого в действие энергией от батареи, инвертор, установленный в жилом доме или служебном помещении для подачи переменного тока и энергии отрегулированного напряжения на каждую нагрузку жилого дома или служебного помещения, и соединитель, который соединяет батарею трехмерной конструкции, установленную в неперемещающемся транспортном средстве, с инвертором, установленным в жилом доме или служебном помещении, при этом энергия, вырабатываемая электрогенератором транспортного средства, предназначена для использования в нагрузке жилого дома или служебного помещения.

38. Устройство локально распределенной выработки энергии, транспортное средство, включая любое из группы, состоящей из моторизованного двухколесного транспортного средства моторизованного трехколесного транспортного средства и моторизованного четырехколесного транспортного средства, и корабля, которое использует устройство для выработки энергии, использующее топливную батарею и трехмерную батарею, содержащую две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов, но препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и порошковый активный материал для поглощения электронов и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в двух емкостях установлены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами, а емкости служат в качестве батареи для аккумулирования вырабатываемой энергии, устройство для выработки энергии и батарея трехмерной конструкции установлены в транспортном средстве, которое перемещается двигателем и за счет электродвигателя, приводимого в действие энергией от батареи, инвертор, установленный в жилом доме или служебном помещении для подачи переменного тока и энергии отрегулированного напряжения на каждую нагрузку жилого дома или служебного помещения, и соединитель, который соединяет батарею трехмерной конструкции, установленную в неперемещающемся транспортном средстве, с инвертором, установленным в жилом доме или служебном помещении, при этом энергия, вырабатываемая электрогенератором транспортного средства, предназначена для использования в нагрузке жилого дома или служебного помещения.

39. Устройство локально распределенной выработки энергии по п. 38, отличающееся тем, что в жилом доме или в служебном помещении установлено, по меньшей мере, оборудование выработки энергии за счет солнечной энергии или оборудование выработки энергии за счет энергии ветра, при этом батарея трехмерной конструкции содержит две емкости, соединенные посредством установленного между ними элемента, который разрешает прохождение ионов и препятствует прохождению электронов, порошковый активный материал для испускания электронов и электролитический раствор, заполняющий одну из емкостей, и порошковый активный материал для поглощения электронов и электролитический раствор, заполняющий другую емкость, при этом в двух емкостях установлены проводящие токосъемники, контактирующие с порошковыми активными материалами, а емкости используют в качестве стационарной батареи для аккумулирования вырабатываемой в оборудовании энергии, причем вырабатываемую в оборудовании энергию подают на нагрузку через инвертор, подключенный к стационарной батарее, батарею трехмерной конструкции, установленную в неперемещающемся транспортном средстве, подключают к стационарной батарее с помощью соединителя для подачи в стационарную батарею энергии, вырабатываемой в электрогенераторе транспортного средства.

40. Устройство локально распределенной выработки энергии по п. 39, отличающееся тем, что энергия подается из стационарной батареи, в которой энергия, вырабатываемая, по меньшей мере, оборудованием выработки энергии за счет солнечной энергии или оборудованием выработки энергии за счет энергии ветра, аккумулируется в батарее неперемещающегося транспортного средства.

41. Устройство локально распределенной выработки энергии по любому из пп. 38-40, отличающееся тем, что источник тепла транспортного средства выполнен с возможностью сообщения с жилым домом или служебным помещением через трубопровод для подачи в жилой дом или служебное помещение высокотемпературных веществ или/и низкотемпературных веществ, вырабатываемых в неперемещающемся транспортном средстве, для создания системы совместной выработки.

Приоритет по пунктам: 29.03.1999 - по пп. 1-11; 29.10.1999 - по пп. 12-15; 14.02.2000 - по пп. 31-36 и 38-41; 27.03.2000 - по пп. 16-30 и 37.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52, Рисунок 53, Рисунок 54, Рисунок 55, Рисунок 56, Рисунок 57, Рисунок 58, Рисунок 59, Рисунок 60, Рисунок 61, Рисунок 62, Рисунок 63, Рисунок 64, Рисунок 65, Рисунок 66, Рисунок 67, Рисунок 68, Рисунок 69, Рисунок 70, Рисунок 71, Рисунок 72, Рисунок 73, Рисунок 74, Рисунок 75, Рисунок 76, Рисунок 77, Рисунок 78, Рисунок 79, Рисунок 80, Рисунок 81, Рисунок 82, Рисунок 83, Рисунок 84, Рисунок 85, Рисунок 86, Рисунок 87, Рисунок 88, Рисунок 89, Рисунок 90, Рисунок 91, Рисунок 92, Рисунок 93, Рисунок 94, Рисунок 95, Рисунок 96, Рисунок 97, Рисунок 98, Рисунок 99, Рисунок 100, Рисунок 101, Рисунок 102, Рисунок 103, Рисунок 104, Рисунок 105, Рисунок 106, Рисунок 107, Рисунок 108, Рисунок 109, Рисунок 110, Рисунок 111, Рисунок 112, Рисунок 113, Рисунок 114, Рисунок 115, Рисунок 116, Рисунок 117, Рисунок 118, Рисунок 119, Рисунок 120, Рисунок 121, Рисунок 122, Рисунок 123, Рисунок 124, Рисунок 125, Рисунок 126, Рисунок 127, Рисунок 128, Рисунок 129, Рисунок 130, Рисунок 131, Рисунок 132, Рисунок 133, Рисунок 134, Рисунок 135, Рисунок 136, Рисунок 137, Рисунок 138, Рисунок 139, Рисунок 140, Рисунок 141, Рисунок 142, Рисунок 143, Рисунок 144, Рисунок 145, Рисунок 146, Рисунок 147, Рисунок 148, Рисунок 149, Рисунок 150, Рисунок 151, Рисунок 152, Рисунок 153, Рисунок 154, Рисунок 155, Рисунок 156, Рисунок 157, Рисунок 158, Рисунок 159, Рисунок 160, Рисунок 161, Рисунок 162, Рисунок 163, Рисунок 164, Рисунок 165, Рисунок 166, Рисунок 167, Рисунок 168, Рисунок 169, Рисунок 170, Рисунок 171, Рисунок 172, Рисунок 173, Рисунок 174, Рисунок 175, Рисунок 176, Рисунок 177, Рисунок 178, Рисунок 179, Рисунок 180