Электролит для химического источника тока

Авторы патента:

H01M6/20 - работающим при высокой температуре (термоэлементы замедленного действия H01M 6/36)

Владельцы патента RU 2340982:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для высокотемпературных тепловых химических источников тока. Согласно изобретению электролит содержит фторид лития, бромид лития, метаванадат лития и молибдат лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития 5,8...6,3, бромид лития 45,5...47,5, метаванадат лития 40,4...42,4, молибдат лития 6,1...8,2. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат и температуры плавления. 1 табл.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов высокотемпературных тепловых химических источников тока, включающих галогениды, метаванадаты и молибдаты лития.

Известны составы, которые могут быть использованы в качестве электролитов для химических источников ток, а именно:

1) содержащий фторид и молибдат лития. Температура плавления смеси 609°С, удельная энтальпия плавления 238 Дж/г (Справочник по плавкости солевых систем. Т.1 // Под ред. Воскресенской Н.К. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1961. - 588 с.).

2) содержащий ванадат и молибдат лития. Температура плавления смеси 533°С, удельная энтальпия плавления 328 Дж/г (Беляев И.Н., Лупейко Т.Г., Вяликова В.И. Системы LiVO₃-Li₂Mo(W)O₄ и NaVO₃-Na₂Cr(Mo)O₄ // Журн. неорган. химии. 1975. Т.20. №9. С.2483-2486).

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiVO₃-Li₂MoO₄ (Трехкомпонентные системы LiF-LiVO₃-Li₂MoO₄ и LiVO₃-Li₂SO₄-Li₂MoO₄ // Журн. неорган. химии. - 2005. Т.50. - №11. С.1892-1896). Температура плавления эвтектического состава равна 493°С, удельная энтальпия плавления 297 Дж/г.

Настоящее изобретение обеспечивает работу состава в качестве химического источника тока в интервале температур 394-409°С, что значительно снижает энергозатраты на его плавления.

Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что данный состав, содержащий фторид, метаванадат и молибдат лития, дополнительно содержит бромид лития. Состав имеет следующее соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития	5,8...6,3
Бромид лития	45,5...47,5
Метаванадат лития	40,4...42,4
Молибдат лития	6,1...8,2

Примеры конкретного исполнения

Пример 1.

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «х.ч.» 0,58 г (5,8 мас.%) фторида лития + 4,75 г (47,5 мас.%) бромида лития + 4,04 г (40,4 мас.%) метаванадата лития + 0,62 г (6,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С.

Удельная энтальпия плавления определялась по следующей методике.

Площади пиков дифференциальных кривых ДТА ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе. Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле

где Δ_t H_эт, - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, Дж/г;

S_E, S_эт. ^- площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению исследуемого состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно;

T_E, Т_эт.- температуры плавления исследуемого состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Удельная энтальпия плавления составляет 176 Дж/г.;

Пример 2.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,63 г (6,3 мас.%) фторида лития + 4,65 г (46,5 мас.%) бромида лития + 4,11 г (41,1 мас.%) метаванадата лития + 0,61 г (6,1 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С. Удельная энтальпия плавления 152 Дж/г.

Пример 3.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,60 г (6,0 мас.%) фторида лития + 4,66 г (46,6 мас.%) бромида лития + 4,13 г (41,3 мас.%) метаванадата лития + 0,62 г (6,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 394°С. Удельная энтальпия плавления 183 Дж/г.

Пример 4.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,58 г (5,8 мас.%) фторида лития + 4,55 г (45,5 мас.%) бромида лития + 4,04 г (40,4 мас.%) метаванадата лития + 0,82 г (8,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 403°С. Удельная энтальпия плавления 196 Дж/г.

Пример 5.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,59 г (5,9 мас.%) фторида лития + 4,58 г (45,8 мас.%) бромида лития + 4,24 г (42,4 мас.%) метаванадата лития + 0,60 г (6,0 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С. Удельная энтальпия плавления 191 Дж/г.

В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств предлагаемого состава и состава, выбранного в качестре прототипа.

Таблица
Составы	Состав смеси, мас.%	Удельная энтальпия плавления, Дж/г	Температура плавления, °С
LiF	LiVO₃	Li₂MoO₄	LiBr
Прототип	18,0	53,0	29,0	-	297	493
Предлагаемый
1	5,8	40,4	6,2	47,5	176	409
2	6,3	41,1	6,1	46,5	152	409
3	6,0	41,3	6,2	46.6	183	394
4	5,9	42,4	6,0	45,8	191	409
5	5,8	40,4	8,2	45,5	196	403

Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав обеспечивает работоспособность электролита в высокотемпературном тепловом, химическом источники тока в диапазоне температур 394-409°С с удельной энтальпией плавления 152-196 Дж/г.

За пределами концентраций, приведенных в заявке, нарушается однофазность, возрастает температура, что приводит к увеличению энергозатрат на плавления смеси.

По сравнению с наиболее близким составом заявляемый имеет следующие преимущества: на 84-99°С снижена температура плавления; на 101-145 Дж/г снижена удельная энтальпия плавления. Указанные преимущества значительно снижают энергозатраты на плавления заявляемого состава.

Электролит для химического источника тока, включающий фторид, метаванадат и молибдат лития, отличающийся тем, что дополнительно введен бромид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития	5,8...6,3
Бромид лития	45,5...47,5
Метаванадат лития	40,4...42,4
Молибдат лития	6,1...8,2

Похожие патенты:

Пиротехнический генератор // 2332637

Изобретение относится к пиротехническим резервным источникам электрического тока, принцип действия которых основан на преобразовании химической энергии в электрическую в гальванической ячейке, содержащей анод, сепаратор с электролитом и катод, а сам источник способен длительное время находиться в неактивированном режиме и вырабатывать электрическую энергию только после активации, достигается тем, что по электролитному материалу, находящемуся в закрытой камере, соединенной каналами с сепаратором гальванической ячейки, наносится тепловой удар от нагревателя, например пиротехнического состава, в результате чего электролитный материал, вскипая, разлагаясь, реагируя, распадаясь, выделяет жидкопарогазовую ионопроводящую субстанцию, которая, под действием возникающего в камере повышенного давления, быстро заполняет сепаратор и активирует гальваническую ячейку.

Пиротехнический источник электрического тока // 2301479

Способ быстрого запуска пиротехнического резервного источника тока // 2298146

Электрический взрыватель боеприпаса // 2200931

Изобретение относится к области боеприпасов, а именно к электрическим взрывателям боеприпасов, и может быть использовано в производстве электрических взрывателей боеприпасов.

Пиротехнический генератор электрического тока // 2137263

Изобретение относится к первичным резервным источникам тока одноразового действия и предназначено для автономного питания устройств энергозависимых объектов. .

Пиротехнический состав // 2135438

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в качестве пиротехнического нагревателя (ПТН) в различных изделиях, где от используемого пиротехнического состава (ПТС) требуется выдача строго определенного количества тепла в заданный интервал времени при малом газовыделении.

Пиротехнический генератор электрического тока // 2095745

Изобретение относится к устройствам для преобразования химической энергии экзотермических композиций в электрическую энергию, в частности к высокотемпературным резервным источникам тока одноразового действия, работающим в режиме ожидания и предназначенным для автоматического питания бортовой аппаратуры, приборов и устройств (мостики накапливания, пироэнергодатчики, микродвигатели, реле и т.д.), используемых в системах автоматики и объектов различного назначения (в том числе для включения систем пожаротушения, сигнализации, оповещения, блокировки и т.п.).

Пиротехнический генератор электрического тока // 2088558

Пиротехнический генератор электрического тока // 2018783

Изобретение относится к устройствам для преобразования химической энергии в электрическую, в частности к высокотемпературным резервным источникам тока. .

Пиротехнический генератор электрического тока // 2018782

Пиротехнический источник тока // 2364989

Изобретение относится к устройствам прямого преобразования химической энергии электродных пиротехнических составов в электрическую энергию, в частности к батареям высокотемпературных резервных источников электрического тока одноразового действия, предназначенных для работы в режиме ожидания

Электролит для химического источника тока // 2399994

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к электролитам для высокотемпературных химических источников тока

Тепловой химический источник тока // 2408113

Изобретение относится к области электротехники, к области резервных химических источников тока на твердом теле и может быть использовано для изготовления теплового источника тока с ионной проводимостью

Тепловая батарея // 2457586

Изобретение относится к области электротехники, а именно к термоактивируемым химическим источникам тока (ТХИТ), и может быть использовано в источниках электропитания как средств управления, так и активного питания силовых электрических агрегатов

Пиротехнический источник электрического тока // 2468478

Электролит для химического источника тока // 2484556

Электролит для химического источника тока // 2505891

Изобретение относится к области энергетики, в частности к разработке составов, содержащих фторид, бромид, молибдат лития, при этом для расширения диапазона концентраций с низкой температурой плавления дополнительно введен вольфрамат лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития 6,34-7,03, бромид лития 76,28-79,61, вольфрамат лития 4,85-9,59, молибдат лития 4,47-11,84. Заявляемый состав обеспечивает работоспособность электролита для химического источника тока в диапазоне температур выше 447-451°С при сравнительно широкой области концентраций компонентов. 1 табл., 6 пр.

Расплавляемый электролит для химического источника тока // 2506668

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для химических источников тока на основе солей лития и калия. Расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий метаванадат лития и соли калия, отличающийся тем, что в качестве солей калия содержит бромид и метаванадат, при следующем соотношении компонентов, мас.%: метаванадат лития 33,26…35,20, бромид калия 4,79…7,72, метаванадат калия 57,08…61,11. Снижение температуры и удельной энтальпии плавления расплава указанного электролита позволяет увеличить диапазон его использования в области температур 329-347°С, что позволяет снизить энергозатраты на приведение электролита в рабочее состояние. 1 пр., 1 табл.

Электролит для химических источников тока // 2506669

Изобретение относится к области энергетики, в частности к разработке составов солей лития, которые могут быть использованы в качестве расплавляемых электролитов для химического источника тока. В целях расширения диапазона концентраций с низкой температурой плавления предложенный состав содержит в качестве соли лития вольфрамат лития при следующем отношении компонентов, мас.%: бромид лития 68,97…71,83; бромид калия 24,84…25,42; молибдат лития 0,47…5,06; вольфрамат лития 0,30…3,10. Предложенный состав обеспечивает повышение работоспособности электролита для химического источника тока в диапазоне температур выше 323-327°С при сравнительно широкой области концентраций используемых компонентов. 3 пр., 1 табл.

Пиротехнический источник электрического тока // 2519274

Изобретение относится к устройствам прямого преобразования химической энергии экзотермических композиций в электрическую энергию, в частности к высокотемпературным резервным источникам электрического тока одноразового действия, и может быть использовано, например, для автономного питания бортовой аппаратуры, приборов и устройств и т.п. Пиротехнический источник тока представляет собой батарею высокотемпературных гальванических элементов (ВГЭ), выполненных в виде набора многослойных пиротехнических зарядов с избытком окислителя в катоде и избытком горючего в аноде, разделенных сепаратором из асбеста, диспергированного в электролите, содержащем фториды металлов и диоксид циркония, соединенных последовательно, посредством токоотводов из металлической фольги, и связанных с торцевыми пиронагревателями и воспламенительной лентой. Оптимизация тепловых и электрохимических режимов окислительно-восстановительных процессов в ВГЭ обеспечивается заявленным качественным и количественным составом компонентов электродов и сепаратора, а также их оптимальной толщиной. Снижение времени выхода на рабочий режим и повышение длительности работы ВГЭ является техническим результатом заявленного изобретения. 2 ил.