Электролит для химического источника тока
Владельцы патента RU 2410799:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов, включающих бромиды, метаванадаты, молибдаты и сульфаты лития, которые применяются в качестве расплавляемых электролитов для высокотемпературных химических источников тока. Согласно изобретению в качестве соли лития введен его сульфат при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Бромид лития 30,4…31,0
Метаванадат лития 29,6…31,4
Молибдат лития 29,7…32,3
Сульфат лития 7,7…7,8
Техническим результатом является уменьшение удельной энтальпии и температуры плавления. 1 табл.
Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов, включающих бромиды, метаванадаты, молибдаты и сульфаты щелочных элементов, которые применяются в качестве расплавляемых электролитов для высокотемпературных химических источников тока.
Известен ряд химических источников тока, содержащих хлорид, метаванадаты, молибдаты и сульфаты лития с температурой плавления смеси 416°C и удельной энтальпий плавления 213 Дж/г (Лекомцева Т.В., Гаркушин И.К., Баталов Н.Н., Архипов Г.Г. Исследование четырехкомпонентной системы LiCl-Li2SO4-LiVO3-Li2MoO4 // VII Международная конференция «Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах»: Тез. докл. Саратов, 2002, с.107-108). Недостатком данного состава является относительно высокая удельная энтальпия и температура плавления.
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiBr-LiVO3-Li2MoO4 (Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Электролит для химического источника тока, патент на изобретение № 2340982 от 10.12.2008 года).
Удельная энтальпия плавления составила 183 Дж/г при температуре плавления эвтектического состава 394°C.
Настоящее изобретение позволяет снизить температуру плавления и незначительно удельную энтальпию плавления.
Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что электролит, содержащий бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, отличается тем, что для достижения уменьшения удельной энтальпии и температуры плавления в качестве соединения лития взят сульфат в следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Бромид лития | 30,4…31,0 |
| Метаванадат лития | 29,6…31,4 |
| Молибдат лития | 29,7…32,3 |
| Сульфат лития | 7,7…7,8 |
Примеры конкретного исполнения
Энтальпия плавления составов измерялась нами методом количественного ДТА. Снимали по три кривых охлаждения и нагревания исследуемого эвтектического состава и эталонного вещества (K2Cr2O7, плавится при температуре 397,5°C, 125 Дж/г). Площади пиков дифференциальных кривых на диаграммах ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе.
Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле:
где ΔтHэт - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; SE, Sэт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; TE, Тэт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, K.
Пример 1.
Переплавляют безводные соли 3,09 г (30,9 мас.%) бромида лития + 3,14 г (31,4 мас.%) метаванадата лития + 2,97 г (29,7 мас.%) молибдата лития + 0,78 г (7,8 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 378°C, удельная энтальпия плавления 160 Дж/г.
Пример 2.
Переплавляют безводные соли 3,10 г (31,0 мас.%) бромида лития + 3,02 г (30,2 мас.%) метаванадата лития + 3,10 г (31,0 мас.%) молибдата лития + 0,78 г (7,8 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 376°C, удельная энтальпия плавления 145 Дж/г.
Пример 3.
Переплавляют безводные соли 3,04 г (30,4 мас.%) бромида лития + 2,96 г (29,6 мас.%) метаванадата лития + 3,23 г (32,3 мас.%) молибдата лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 380°C, удельная энтальпия плавления 153 Дж/г.
Пример 4.
Переплавляют безводные соли 3,06 г (30,6 мас.%) бромида лития + 2,99 г (29,9 мас.%) метаванадата лития + 3,07 г (30,7 мас.%) молибдата лития + 0,88 г (8,8 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 389°C, удельная энтальпия плавления 141 Дж/г.
Пример 5.
Переплавляют безводные соли 3,19 г (31,9 мас.%) бромида лития + 2,98 г (29,8 мас.%) метаванадата лития + 3,06 г (30,6 мас.%) молибдата лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 397°C, удельная энтальпия плавления 138 Дж/г.
За указанными пределами концентраций наблюдается увеличение температуры плавления электролита (примеры 4 и 5).
В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств, предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
| Составы | Состав смеси, мас.% | Удельная энтальпия плавления, Дж/г | Температура плавления, °C | |||
| LiBr | LiVO3 | Li2MoO4 | Li2SO4 | |||
| Прототип | 44,1 | 21,1 | 34,7 | - | 166 | 413 |
| Предлагаемый | ||||||
| 1 | 30,9 | 31,4 | 29,7 | 7,8 | 160 | 378 |
| 2 | 31,0 | 30,2 | 31,0 | 7,8 | 145 | 376 |
| 3 | 30,4 | 29,6 | 32,3 | 7,7 | 153 | 380 |
Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав имеет температуру на 33-37°C ниже по сравнению с прототипом, что значительно снижает энергозатраты на плавление состава и приводит его в рабочее состояние, а также расширяет диапазон использования состава по температуре.
Электролит для химического источника тока, включающий бромид, метаванадат, молибдат и соль лития, отличающийся тем, что в качестве соли лития введен его сульфат при следующих соотношения компонентов, мас.%:
| Бромид лития | 30,4-31,0 |
| Метаванадат лития | 29,6-31,4 |
| Молибдат лития | 29,7-32,3 |
| Сульфат лития | 7,7-7,8 |
