Электролит для химического источника тока


 


Владельцы патента RU 2484556:

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 хлорид калия, хлорид, метаванадат и молибдат лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид калия 39.62…42.70, хлорид лития 30.79…33.08, метаванадат лития 8.34…9.26, молибдат лития 15.89…20.32. Техническим результатом изобретения является снижение удельной энтальпии и температуры плавления. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов высокотемпературных тепловых химических источников тока, включающих хлориды лития и калия и другие соли лития.

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

1) содержащий ванадат и молибдат лития; температура плавления смеси 533°C, 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);

2) содержащий хлорид и молибдат лития; температура плавления смеси 501°C, удельная энтальпия плавления 302 Дж/г (Трунин А.С. Исследование тройных взаимных систем Li, Ва||Cl, МоO4 и Li, Ва||Cl, WO4 //Известия Северокавказского центра высшей школы. Естественные науки. 1980. №3. С.53-55).

Недостатком данных составов является относительно высокая энтальпия и температура плавления.

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiCl-KCl (Химические источники тока / под ред. Коровина Н.В. М.: Издательство МЭИ, 2003 г., 740 с). Температура плавления эвтектического состава составляет 358°C. Недостатком данного состава также является высокая температура плавления смеси.

Техническим результатом изобретения является возможность применения состава в качестве электролита для химического источника тока в диапазоне температур 336-341°C. Технический результат достигается тем, что электролит содержит хлорид калия, хлорид, метаванадат и молибдат лития в следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид калия 39.62…42.70

хлорид лития 30.79…33.08

метаванадат лития 8.34…9.26

молибдат лития 15.89…20.32

Новизна заявляемого состава по сравнению с известным заключается в том, что данный состав содержит хлориды лития и калия и другие соли лития, где в качестве солей лития взяты метаванадат и молибдат лития, что позволяет снизить температуру плавления и сократить энергозатраты на его плавление.

Примеры конкретного исполнения.

Пример 1.

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiCl, LiVO3) и «чда» (Li2MoO4, KCl) 0,4270 г (42.70 мас.%) хлорида калия +0.3308 г (33.08 мас.%) хлорида лития +0.0834 г (8.34 мас.%) метаванадата лития +0.1589 г (15.89 мас.%) молибдата лития.

Температура плавления смеси 338°C.

Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:

Δ m H E = Δ t H эт S E S эт T E T эт , Дж/г ,

где ΔtHE - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, Дж/г; SE, Sэт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; Te, Tэт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят KNO3 (температура плавления 338°C, удельная энтальпия плавления 115.8 Дж/г).

Удельная энтальпия состава 291 кДж/кг.

Пример 2.

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiCl, LiVO3) и «чда» (Li2MoO4, KCl) 0.3962 г (39.62 мас.%) хлорида калия +0.3079 г (30.79 мас.%) хлорида лития +0.0926 г (9.26 мас.%) метаванадата лития +0.2032 г (20.32 мас.%) молибдата лития.

Температура плавления смеси 341°C.

Удельная энтальпия плавления 298 кДж/кг.

Пример 3.

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiCl, LiVO3) и «чда» (Li2MoO4, KCl) 0.4133 г (41.33 мас.%) хлорида калия +0.3173 г (31.73 мас.%) хлорида лития +0.0881 г (8.81 мас.%) метаванадата лития +0.1813 г (18.13 мас.%) молибдата лития.

Температура плавления смеси 336°C.

Удельная энтальпия плавления 295 кДж/кг.

За заявляемыми пределами нарушается однофазность состава, возрастает температура, что приводит к увеличению энергозатрат на плавление смеси.

В таблице приведены сравнительные характеристики свойств заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.

Составы Состав смеси, мас.% Удельная энтальпия плавления, кДж/кг Температура плавления, °C
KCl LiCl LiVO3 Li2MoO4
Прототип 52.4 47.6 - - - 358
Предлагаемый
1 42.70 33.08 8.34 15.89 291 338
2 39.62 30.79 9.26 20.32 298 341
3 41.33 31.73 8.81 18.13 295 336

Как видно из данных таблицы, предлагаемый состав имеет температуру на 17-22°C ниже по сравнению с прототипом, что значительно снижает энергозатраты на плавление состава и приведение его в рабочее состояние, а также расширяет диапазон использования по температуре.

Электролит для химического источника тока, включающий хлориды лития, калия и другие соли лития, отличающийся тем, что в качестве солей лития введены его метаванадат и молибдат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорид калия 39,62-42,70
хлорид лития 30,79-33,08
метаванадат лития 8,34-9,26
молибдат лития 15,89-20,32



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам прямого преобразования химической энергии экзотермических композиций в электрическую энергию, в частности к высокотемпературным резервным источникам электрического тока одноразового действия, предназначенным для работы в режиме ожидания.

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.

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.

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

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.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для высокотемпературных тепловых химических источников тока.

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.

Изобретение относится к устройствам прямого преобразования химической энергии экзотермических композиций в электрическую энергию, в частности к высокотемпературным резервным источникам электрического тока одноразового действия.

Изобретение относится к пиротехническим резервным источникам электрического тока, принцип действия которых основан на преобразовании химической энергии в электрическую в гальванической ячейке, содержащей анод, сепаратор, электролит и катод, а сам источник способен длительное время находиться на активированном режиме и вырабатывать электрическую энергию только после активации.

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

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.

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.

Изобретение относится к устройствам прямого преобразования химической энергии экзотермических композиций в электрическую энергию, в частности к высокотемпературным резервным источникам электрического тока одноразового действия, предназначенным для работы в режиме ожидания - автономного задействования и питания бортовой аппаратуры, приборов и устройств, например в виде мостиков накаливания, пиротехнических энергодатчиков, микроэлектродвигателей, реле, и т.д., систем оповещения, автоматического пожаротушения, блокировки и т.п. В предложенном пиротехническом источнике электрического тока (ПИТ) толщины пластин анода, сепаратора и катода выполнены в соотношении 1:(1,2-1,3):(1,4-1,5) при следующем содержании компонентов в них, в мас.%: в аноде: цирконий 71-75, сплав или смесь фторидов металлов 20-26, асбест 3-5; в сепараторе: цирконий 24-30, барий хромовокислый 59-63, диоксид циркония 6-10, асбест 3-5; в катоде: цирконий 7-9, оксид меди 29-33, сплав или смесь фторидов металлов 47-50, диоксид циркония 7-10, асбест 3-5. Повышение надежности пиротехнического источника электрического тока, увеличение времени генерирования тока при уменьшении толщины элементарной ячейки, а также увеличение стабильности токовых характеристик является техническим результатом предложенного изобретения. 2 ил.

Заявленное изобретение относится к резервным источникам тока, а именно к тепловым химическим источникам тока (ТХИТ). Повышение надежности работы, исключение риска появления коротких замыканий между элементами активных масс электрохимических элементов (ЭХЭ), образующих блок устройства, является техническим результатом заявленного изобретения. Снаружи блока расположена составная теплоизоляция, выполненная из композиционного материала на основе силикатной композиции и слюды. Для выравнивания теплового режима в краевых ЭХЭ между внутренней поверхностью слоя электроизоляции и боковой поверхностью ЭХЭ установлены пластины, выполненные из материала, удельная теплоемкость которого не менее 0,11 кал/г·град, а между изоляцией и поверхностью поджигающих пиротехнических лент выполнены воздушные зазоры. 1 ил., 1 пр.

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 фторид, метаванадат лития и другие соединения калия, отличающийся тем, что в качестве солей калия электролит содержит хлорид, бромид и метаванадат калия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Фторид лития 1,06…1,30 Метаванадат лития 32,99…33,92 Хлорид калия 1,24…1,88 Бромид калия 5,58…6,58 Метаванадат калия 58,13…58,74 Заявляемый электролит имеет существенное преимущество по сравнению с известными аналогичными расплавами, поскольку на 36-42°C обеспечивает снижение температуры плавления, что позволяет снизить энергозатраты на приведение электролита в рабочее состояние и расширяет температурный диапазон использования электролита. 1 табл.
Наверх