Зарядное устройство для водородных аккумуляторов из гидрида металлов с высокой степенью пассивирования (алюминий, титан, магний)


 

C25B1/04 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2505739:

Голодяев Александр Иванович (RU)

Изобретение относится к зарядным устройствам аккумуляторов водорода и может быть использовано для зарядки указанных аккумуляторов водородом. Зарядное устройство для водородных аккумуляторов из гидрида металлов с высокой степенью пассивирования (алюминий, титан, магний), выполнено из стабилизированного источника электрического тока (1), проводов (2), электролизера (3) и аккумуляторов (4) водорода на основе гидрида алюминия (титана или магния) (5), при этом в электролизере (3) расположен электролит (6) из угольной кислоты H2CO3 в дистиллированной воде, который полностью покрывает два стоящих отдельно друг от друга аккумулятора (4) без внешних корпусов со свободным проникновением электролита (6) в структуру аккумулятора (4) из гидрида металла (5), причем один аккумулятор (4) подсоединен к катоду (7), а второй аккумулятор (8) - к аноду (9), причем на крышке (10) зарядного устройства расположена вертикальная труба (11) с клапаном сброса (12) излишнего давления, создаваемого продуктами электролиза. Образование гидридов в структурах металлов в электролизере под действием теплового поля является техническим результатом заявленного изобретения. 1 ил.

 

Изобретение относится к зарядным устройствам аккумуляторов водорода и может быть использовано для зарядки аккумуляторов транспортных средств.

Известен «Гидрид алюминия - АlН3», неорганическое бинарное соединение алюминия с водородом. В нормальных условиях - бесцветное или белое твердое вещество, имеющее полимерную структуру: (АlН3)n.

Интернет. Википедия. http://ru.wikipedia.оrg/wiki/Гидрид_алюминия

Используемый сегодня принципиальный метод получения чистого гидрида алюминия из гидрида лития в среде диэтилового эфира был предложен еще в 1947 году [19]:

Хлорид лития выпадает в осадок до момента полимеризации АlН3 и отделяется от эфирного раствора, из которого путем дальнейшей отгонки эфира получают комплекс гидрида алюминия с диэтиловым эфиром [19].

Получение

Также гидрид алюминия по аналогии можно получить реакцией алюмогидрида лития с серной кислотой, хлоридом бериллия, хлоридом цинка[4], хлороводородом и алкилгалогенидами [20]:

Вместо алюмогидрида лития можно использовать алюмогидрид натрия [21]:

Для получения чистого гидрида (без примесей растворителя) эфирный комплекс подвергают нагреванию в вакууме с добавлением бензола[6] или в присутствии небольших количеств LiAlH4 или смеси LiAlH4+LiBH4 [4]. При этом сперва получаются β-АlН3 и γ-АlН3 модификации, которые затем переходят в более стабильный α-АlН3 [4]. Другим способом получения несольватированного эфиром гидрида алюминия, является электролиз алюмогидрида натрия в среде тетрагидрофурана [22].

Среди прочих методов отметим синтез с использованием гидрида магния [23]:

Долгое время считалось, что гидрид алюминия невозможно получить прямым взаимодействием элементов, поэтому для его синтеза использовали приведенные выше косвенные методы [24]. Однако в 1992 году группа российских ученых осуществила прямой синтез гидрида из водорода и алюминия, используя высокое давление (выше 2 ГПа) и температуру (более 800 К). Вследствие очень жестких условий протекания реакции, в настоящий момент метод имеет лишь теоретическое значение.

Недостатком является термический способ насыщения водородом.

Известно устройство «НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ». RU. Патент №50050. U1. МПК 7 Н01М 2/06, Н01М 10/34. 3аявка: 2004114475/22, 11.05.2004.

Никель-водородная аккумуляторная батарея, состоящая из соединенных между собой в электрическую цепь с помощью соединительных шин, никель-водородных аккумуляторов, отличающаяся тем, что соединительная шина закреплена изначально в одном из токовыводов (борнов) каждого никель-водородного аккумулятора.

Недостатком является то, что аккумулируется не водород, а электроэнергия. Известно устройство «ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ». RU. Патент №27754. U1. МПК 7 H02J 7/00, Н01М 10/44. Заявка: 2002118940/20, 15.07.2002.

1. Зарядное устройство для аккумуляторов, содержащее корпус, с разъемом для подключения аккумулятора, внутреннее схемное устройство, включающее схему выпрямления переменного тока, поступающего от источника питания, и схему стабилизации напряжения полученного постоянного тока, отличающееся тем, что дополнительно содержит электрический генератор, размещенный внутри корпуса и включающий статор, подвижный ротор, и привод для передачи внешнего механического движения ротору, при этом внешнее механическое движение осуществляют за счет мускульной силы кисти руки.

2. Зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что маховик ротора содержит встроенный постоянный магнит.

Недостатком является невозможность зарядки аккумуляторов водорода.

Целью изобретения является зарядное устройство для водородных аккумуляторов из гидрида металлов с высокой степенью пассивирования (алюминий, титан, магний), в котором используется дешевый и простой электролитический способ накачки водорода в структуры гидрида металлов с высокой степенью пассивации, например:- алюминий, титан.

Технический решение достигается тем, что зарядное устройство для водородных аккумуляторов из гидрида металлов с высокой степенью пассивирования (алюминий, титан, магний) состоит из стабилизированного источника электрического тока, проводов, электролизера и аккумуляторов водорода на основе гидрида алюминия или титана, отличается тем, что в электролизере расположен электролит из угольной кислоты Н2СО3 в дистиллированной воде, который полностью покрывает два стоящих отдельно друг от друга аккумулятора без внешних корпусов со свободным проникновением электролита в структуру аккумулятора из гидрида металла, причем один аккумулятор подсоединен к катоду, а второй к аноду, причем на крышке зарядного устройства расположена вертикальная труба с клапаном сброса излишнего давления создаваемого продуктами электролиза.

На Фиг.1 изображено «Зарядное устройство для водородных аккумуляторов из гидрида металлов с высокой степенью пассивирования (алюминий, титан, магний)».

Статика.

Зарядное устройство для водородных аккумуляторов из гидрида металлов с высокой степенью пассивирования (алюминий, титан, магний) (Фиг.1), состоящее из стабилизированного источника электрического тока (1), проводов (2), электролизера (3) и аккумуляторов (4) водорода на основе гидрида алюминия (титана или магния) (5), отличается тем, что в электролизере (3) расположен электролит (6) из угольной кислоты Н2СО3 в дистиллированной воде и который полностью покрывает два стоящих отдельно друг от друга аккумулятора (4) без внешних корпусов со свободным проникновением электролита (6) в структуру аккумулятора (4) из гидрида металла (5), причем один аккумулятор (4) подсоединен к катоду (7), а второй аккумулятор (8) к аноду (9), причем на крышке (10) зарядного устройства расположена вертикальная труба (11) с клапаном сброса (12) излишнего давления создаваемого продуктами электролиза.

Работа.

При электролизе воды из электролита (6) на катоде (7) выделяется водород, который диффундирует через оксидную пленку алюминия или титана, или магния.

2Н2СО3=>2Н2+2СO2+O2.

Угольная кислота находится под давлением в 2 килограмма на сантиметр квадратный. При этом давлении, ее естественный процесс разложения сильно сокращается

Н2СO3→Н2O+СO2. СO2·Н2O(р)⇄Н2СO3(р).

Происходит накачка водородом одного аккумулятора(4/8).

На аноде (8) ион водорода диффундирует через двойной электрический слой за счет теплового поля электрода. Таким образом, происходит зарядка сразу двух аккумуляторов (6). После завершения зарядки аккумуляторы (6) вынимают из электролизера (3), высушивают воздухом и собирают на них корпуса. Вертикальная труба (11) собирает в себе выделившийся лишний водород, и при величине давления большего, чем допускает клапан сброса (12) давления, происходит выброс водорода из электролизера (3). Высокое содержание углекислого газа исключает возможность воспламенения водорода внутри электролизера.

Некоторые металлы при их анодной обработке наблюдается явление охрумчивания. связанное с образованием гидридов в структуре металлов. В данном случае водород взаимодействует со структурой металла. При обработке алюминия (титана и др.) образующих прочную пассивирующую пленку) на аноде протекают одновременно несколько процессов, одним из которых является процесс разложения воды идущий по схеме 2Н2О-4е=O2-4Н+. В результате этого при анодной области происходит увеличение концентрации ионов водорода. В тоже время в прианодной области реализуется значительное увеличение теплового эффекта, являющегося следствием протекающих химических и электрохимических процессов, в частности реакции гидротации ионов водорода Н+, которое сопровождается большим по величине эффектом тепловыделения(примерно 400 Ккал на 1 моль). Кроме того в прианодном слое при гидратации ионов титана (алюминия и др.) тепловой эффект составляет в среднем 800-1200 Ккал на моль.

Под действием теплового поля ион водорода, реализовавшийся в процессе разложения воды при его очень ограниченной геометрическом размере (10-5А-H+) способны проникать вглубь металла (термодиффузия) и реагировать в его структуре со свободными атомами. Т.о. образуются гидриды в структурах металла. Об этих процессах пишут автор книги:

- Роскал «Справочник по анодной обработке титанов и его сплавов».

Технико-экономические показатели при гальваническом способе зарядки водородом аккумуляторов значительно выше, чем при зарядке при помощи высокой температуры.

Перечень позиций.

1. - стабилизированный источник электрического тока

2. - провод

3. - электролизер

4. - аккумулятор

5. - гидрид алюминия или титана или магния

6. - электролит

7. - катод

8. - второй аккумулятор

9. - анод

10. - крышка

11. - вертикальная труба

12. - клапан сброса.

Зарядное устройство для водородных аккумуляторов из гидрида металлов с высокой степенью пассивирования (алюминий, титан, магний), состоящее из стабилизированного источника электрического тока, проводов, электролизера и аккумуляторов водорода на основе гидрида алюминия (титана или магния), отличающееся тем, что в электролизере расположен электролит из угольной кислоты H2CO3 в дистиллированной воде, который полностью покрывает два стоящих отдельно друг от друга аккумулятора без внешних корпусов со свободным проникновением электролита в структуру аккумулятора из гидрида металла, причем один аккумулятор подсоединен к катоду, а второй - к аноду, причем на крышке зарядного устройства расположена вертикальная труба с клапаном сброса излишнего давления, создаваемого продуктами электролиза.



 

Похожие патенты:

Предложены устройства, системы и способы введения и/или выведения вещества в сорбционную среду и из сорбционной среды. Вещество имеется на крае сорбционной среды, которая включает параллельные слои сорбционного материала.

Изобретение относится к водородной энергетике, а именно к аккумуляторам водорода, применяющимся в различных отраслях промышленности и техники. Аккумулятор водорода состоит из бака, погруженного в сосуд Дьюара, и устройства для закачки и выпуска водорода.

Изобретение относится к области водородной энергетики и может быть использовано для хранения, транспортировки и распределения (подачи) водорода в топливных элементах и других энергетических установках.

Изобретение относится к устройству и картриджу для хранения сжатого газообразного водорода. .

Изобретение относится к области создания автономных источников энергии, систем хранения, выделения и транспортировки газообразных продуктов и может быть использовано в автономных и передвижных системах энергоснабжения.

Изобретение относится к устройствам обеспечения газообразным топливом двигателей средств передвижения. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению и заправочной технике, а именно к способам аккумулирования, хранения и подачи водорода с использованием гидридообразующих соединений.
Изобретение относится к области химии и может быть использовано в водородной энергетики для хранения и транспортировки водорода или гелия. .

Изобретение относится к области водородной энергетики и может быть использовано для хранения, транспортировки и распределения (подачи) водорода в топливных элементах и других энергетических установках.

Изобретение относится к водородной энергетике - аккумулированию, хранению и высвобождению водорода для использования в транспортных и стационарных энергетических установках.
Описан способ получения графитовых электродов с покрытием, преимущественно из благородного металла, для электролитических процессов, в частности для электролиза соляной кислоты, в котором поверхность графитового электрода покрывают водным раствором соединения благородного металла, а затем графитовый электрод подвергают термообработке в присутствии восстанавливающих и/или в основном не содержащих кислорода газов при температуре от 200 до 450°С.
Предложен катод для выделения водорода в электролитической ячейке, содержащий металлическую основу и покрытие, состоящее из чистого оксида рутения. Предлагаемый катод обеспечивает улучшение рабочих характеристик и увеличение срока службы электролизера при неустойчивом и периодическом снабжении энергии, таком как от солнечных батарей; также описан способ нанесения покрытия на металлическую основу.

Изобретение относится к электрохимическому способу синтеза полианилина, легированного металлом, включающему приготовление раствора с концентрацией компонентов: серная кислота 0,5-1,5 моль/дм3, анилин 0,1-0,4 моль/дм3, соли переходных металлов 0,1-1,0 моль/дм3, проведение электролиза при температуре 10-30°С с использованием рабочего электрода и вспомогательного электрода, при этом на стадии приготовления раствора дополнительно вводят 0,1-0,5 моль/дм3 аминоуксусной кислоты или 0,1-0,5 моль/дм3 динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, в качестве солей переходных металлов применяют сульфаты переходных металлов, в качестве рабочего и вспомогательного электродов используют электроды из нержавеющей стали, электролиз проводят при постоянной плотности тока 1-10 мА/см2, а после стадии электролиза полученный полианилин, легированный металлом, обрабатывают щелочным раствором с рН 8-10.
Изобретение относится к способу получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля включает электролиз в 17 М растворе гидроксида натрия на переменном синусоидальном токе частотой 20 Гц с никелевыми электродами.

Изобретение относится к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды. Электролизер включает корпус, размещенные в нем последовательно соединенные между собой ячейки, состоящие из катода, анода, размещенной между ними газозапорной мембраны, насосы для циркуляции щелочного электролита, емкости с щелочным электролитом, систему подачи воды, устройство для отделения кислорода от паров воды и щелочи и устройство для отделения водорода от паров воды и щелочи.

Изобретение относится к технологии электрохимических производств, в частности, к конструкциям электролизеров колонного типа для синтеза органических дисульфидов путем окисления меркаптанов.

Изобретение относится к способу электролиза с управлением процессом электрохимической обработки водных растворов, который может быть использован для получения дезинфицирующих и моющих растворов, а также для обработки питьевой воды, бытовых и промышленных сточных вод.

Изобретение относится к технике электролитического получения водорода и кислорода в электролизерах воды и может быть использовано в топливных элементах, применяющихся в космических, подводных аппаратах, в наземном транспорте и в других устройствах.

Изобретение относится к способу электрохимической обработки воды дезинфектантами, который может быть использован для обработки питьевой воды, бытовых и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов.

Изобретение относится к раствору противовирусной композиции и к способу его получения. Раствор противовирусной композиции содержит комплексное серебро, глицин, комплексно связанный с серебром, глицинат натрия и воду в определенных соотношениях.

Изобретение относится к способу увеличения производительности разложения воды. Способ включает разложение воды под действием резонансного электромагнитного поля и характеризуется тем, что разложение воды происходит под действием двух резонансных контуров, в которых вектора напряженностей электрического поля первого контура и напряженности магнитного поля второго контура также как вектор напряженности электрического поля второго контура и вектор напряженности магнитного поля первого контура действуют на воду одновременно. Причем вектора напряженности магнитных полей совпадают и направлены перпендикулярно векторам электрических полей, при этом в результате изменения диэлектрической проницаемости водяного конденсатора производится подстройка контуров на работу в резонансном режиме, которая заключается в предварительной подгонке индуктивных сопротивлений контуров до их резонансных значений, определяемых по максимальной производительности выделяемых газов, с последующим использованием полученных результатов в серийном производстве. Также изобретение относится к устройству (водородной ячейке). Использование настоящего изобретения позволяет повысить производительность разложения воды. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх