Однокамерная ячейка для электрохимических систем



Однокамерная ячейка для электрохимических систем
Однокамерная ячейка для электрохимических систем
C25B9/08 - 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 2591204:

Общество с ограниченной ответственностью "ФМ Лаб" (RU)

Изобретение относится к однокамерной ячейке для электрохимических систем, содержащей корпус, крышку, герметизирующее кольцо, металлический поршень с металлической пружиной, разнополярные электроды с выводами для подключения к электрическим приборам и средства крепления. Ячейка характеризуется тем, что указанный корпус выполнен из электроизоляционного материала, указанная крышка, также выполненная из электроизоляционного материала, содержит металлическую вставку, и тем, что дополнительно содержит металлическую основу, размещенную между указанной крышкой с металлической вставкой и указанным корпусом так, что указанное герметизирующее кольцо помещается между указанными корпусом, крышкой и вставкой, и тем, что дополнительно содержит вторую крышку, выполненную из металла, с цилиндрическим выступом, на который плотно надет стакан с перфорированным дном, на цилиндрической поверхности которого размещена пружина, несущая на другом конце поршень, и второе герметизирующее кольцо, размещенное между указанным корпусом и указанной второй крышкой. Использование предлагаемой ячейки позволяет существенно увеличить точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники.

Настоящее изобретение относится к области создания измерительных ячеек для исследования электрохимических систем, таких как литий-ионные аккумуляторы, металл-воздушные аккумуляторы, суперконденсаторы, полимерные топливные элементы и т.п.

Уровень техники.

Известна однокамерная ячейка с газовым вводом [1] для электрохимических измерений с жидким электролитом, в которую помещают катод и анод, разделенные полупроницаемым изолирующим сепаратором, имеющая ввод для подачи и отвода необходимых газов. Недостатком данного технического решения является невозможность проводить электрохимические измерения с применением твердых ион-проводящих мембран.

Известна также однокамерная герметичная измерительная ячейка [2], выбранная в качестве ближайшего прототипа нашего изобретения, содержащая металлический корпус, металлическую крышку, герметизирующее кольцо между корпусом и крышкой, изолирующий цилиндр, помещенный внутри указанного корпуса, металлическую пружину, помещенную внутрь указанного изолирующего цилиндра и опирающуюся на указанную крышку, и электропроводящий поршень, расположенный на другом конце пружины с возможностью скольжения по внутренней поверхности указанного цилиндра. Недостатками данной ячейки являются: отсутствие канала для ввода-вывода газов, невозможность проводить трехэлектродные измерения, невозможность проводить электрохимические измерения с применением твердых ион-проводящих мембран и др.

Описание изобретения.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков и создание однокамерной ячейки для электрохимических систем, с применением которой становится возможным проведение исследований электрохимических систем с поглощением-выделением газа, с применением твердых ион-проводящих мембран, а также трехэлектродных измерений, существенно увеличивающих точность измерений при проведении указанных исследований.

Указанная цель достигается за счет того, что в предлагаемой однокамерной ячейке для электрохимических систем, содержащей корпус, крышку, герметизирующее кольцо, металлический поршень с металлической пружиной, разнополярные электроды с выводами для подключения к электрическим приборам и средства крепления, указанный корпус выполнен из электроизоляционного материала, указанная крышка, также выполненная из электроизоляционного материала, содержит металлическую вставку и за счет того, что ячейка дополнительно содержит металлическую основу, размещенную между указанной крышкой с металлической вставкой и указанным корпусом так, что указанное герметизирующее кольцо помещается между указанными корпусом, крышкой и вставкой, и за счет того, что ячейка дополнительно содержит вторую крышку с цилиндрическим выступом, выполненную из металла, и второе герметизирующее кольцо, размещенное между указанным корпусом и указанной второй крышкой, на цилиндрическом выступе которого размещена пружина, несущая на другом конце поршень. Указанная цель достигается также за счет того, что в указанном корпусе ячейки, а также в ее указанной второй крышке выполнены отверстия для газа, а указанный поршень выполнен перфорированным, а также за счет того, что в указанном корпусе, а также в указанной второй крышке выполнены отверстия для газа, а указанный поршень выполнен пефорированным, и за счет того, что на цилиндрический выступ указанной второй крышки плотно надет стакан с перфорированным дном, а указанная пружина размещена на внешней цилиндрической поверхности указанного стакана, и, наконец, за счет того, что в указанный корпус вставлено металлическое гнездо - электрод с выводом для подключения к электрическим приборам, на которое опирается вторая пружина, на другом конце которой расположен второй поршень, причем и вторая пружина, и второй поршень, имеющие, как правило, меньшие размеры, чем указанные пружина и поршень, размещены в полости, выработанной в стенке указанного корпуса так, что указанный второй поршень может контактировать с поверхностью указанной металлической основы.

На фиг.1 представлено схематическое изображение предлагаемой однокамерной ячейки для электрохимических систем,

где 1 - корпус,

2 - металлическая основа,

3 - пружина,

4 - поршень,

5 - крышка,

6 - вторая крышка,

7 - герметизирующее кольцо,

8 - второе герметизирующее кольцо,

9, 10 - средства крепления,

11,12 - разъемы для присоединения к электрическим приборам,

13, 14 - отверстия для ввода-отвода газов,

15 - стакан,

16 - вторая пружина,

17 - второй поршень,

18 - гнездо для контакта с измерительными приборами.

Материалы, из которых изготавливаются детали предлагаемой ячейки, выбираются химически стойкими по отношению химическим реагентам и веществам, составляющим исследуемые электрохимические системы, или покрываются такими материалами.

Экспериментальный образец предлагаемой однокамерной ячейки для электрохимических систем был изготовлен заявителями, с помощью которого была продемонстрирована работоспособность предлагаемого устройства.

Исследования электрохимических систем на примере определения удельной емкости цинк-кислородной системы с применением предлагаемой однокамерной ячейки проводятся следующим образом.

Цинковый электрод помещается на металлическую вставку в крышке из электроизоляционного материала (5), сверху на цинковый электрод помещается сепаратор. На второй поршень (17), находящийся в корпусе (1), помещается цинковый электрод сравнения, который служит для корректного измерения потенциала электрохимической ячейки. Затем корпус (1) присоединяется к крышке (5) с помощью средства крепления (9) таким образом, чтобы электрод сравнения имел контакт с металлической основой (2). Сепаратор пропитывается электролитом (водным раствором гидроксида калия), на сепаратор помещается второй электрод (углерод, нанесенный на металлическую сетку). На электрод помещается перфорированный поршень (4), который прижимается к электроду с помощью пружины (3) и металлической крышки (6), которая соединяется с корпусом (1) при помощи средства крепления (10). В отверстия для газовых выводов (13, 14) при помощи герметизирующих ферул вставляются капилляры, через один из которых осуществляется подвод кислорода из газового баллона, а через другой обеспечивается выход кислорода из ячейки. К разъемам для контактов (11, 12, 18) подключается измерительный прибор (гальваностат), который производит измерение напряжения в зависимости от времени при протекании постоянного тока через ячейку. В ходе анализа полученной гальваностатической кривой можно определить удельную емкость исследуемой электрохимической системы.

Литература

1. US 4969981, 13.11.1990.

2. CN 200520107943U, 13.05.2005.

1. Однокамерная ячейка для электрохимических систем, содержащая корпус, крышку, герметизирующее кольцо, металлический поршень с металлической пружиной, разнополярные электроды с выводами для подключения к электрическим приборам и средства крепления, отличающаяся тем, что указанный корпус выполнен из электроизоляционного материала, указанная крышка, также выполненная из электроизоляционного материала, содержит металлическую вставку, и тем, что дополнительно содержит металлическую основу, размещенную между указанной крышкой с металлической вставкой и указанным корпусом так, что указанное герметизирующее кольцо помещается между указанными корпусом, крышкой и вставкой, и тем, что дополнительно содержит вторую крышку, выполненную из металла, с цилиндрическим выступом, на который плотно надет стакан с перфорированным дном, на цилиндрической поверхности которого размещена пружина, несущая на другом конце поршень, и второе герметизирующее кольцо, размещенное между указанным корпусом и указанной второй крышкой.

2. Однокамерная ячейка для электрохимических систем по п. 1, отличающаяся тем, что в указанный корпус вставлено металлическое гнездо - электрод с выводом для подключения к электрическим приборам, на которое опирается вторая пружина, на другом конце которой расположен второй поршень, причем и вторая пружина, и второй поршень, имеющие, как правило, меньшие размеры, чем указанные первая пружина и первый поршень, размещены в полости, выработанной в стенке указанного корпуса так, что указанный второй поршень может контактировать с поверхностью указанной металлической основы.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к космическим двигательным системам и может использоваться при создании в будущем орбитального заправочного комплекса (ОЗК). Способ включает доставку на ОЗК воды и получение из неё электролизом водорода и кислорода.
Изобретение относится к космическим двигательным системам и может использоваться при создании в будущем орбитального заправочного комплекса (ОЗК) или лунной базы.
Изобретение относится к способе получения водного раствора гипохлорита натрия, включающему электролиз водного раствора хлорида натрия в проточном электролизере с неразделенными анодным и катодным пространствами, при этом осуществляют электролиз исходного водного раствора хлорида натрия, после чего проводят электролиз полученного электролита при разбавлении его водой и отбирают в качестве целевого продукта полученный в ходе электролиза водный раствор гипохлорита натрия.

Изобретение относится к устройствам для электрохимической обработки растворов. Электрохимический реактор выполнен из одной или более помещенных в корпус 1 проточных электрохимических модульных ячеек, каждая из которых содержит вертикально расположенные катод 6, установленный в центре корпуса, смонтированную вокруг него керамическую диафрагму 7, равноудаленные от катода противоэлектроды - аноды 5, расположенные вокруг катода с диафрагмой с образованием электродных пар типа «катод-анод».

Изобретение относится к способу непроницаемой для газа и жидкостей установки одного или нескольких граничащих друг с другом расходующих кислород электродов в электрохимическую полуячейку.

Изобретение относится к способу получения озона, заключающемуся в электролизе водного раствора кислого фтористого аммония с концентрацией 30-40% NH4HF2, осуществляемом в диафрагменном электролизере с анодом из стеклоуглерода при анодной плотности тока ниже 1,8 А/см2 в условиях охлаждения системы электролит - электроды в диапазоне температуры 0-30°С.

Изобретение относится к области химической технологии и, более конкретно, к электролизу воды, и предлагает способ получения потока газа путем прохождения потока воздуха по ионной поверхности, применимый при производстве электроэнергии.

Изобретение относится к электрохимической модульной ячейке для обработки растворов электролитов. Ячейка содержит герметичный корпус с верхней и нижней крышками, цилиндрические, вертикально установленные, коаксиально расположенные по отношению друг к другу наружный и внутренний полый электроды и расположенную между электродами микропористую диафрагму, разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, образующую с внутренним электродом герметичную камеру.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения сложных гибридных каталитических систем на основе модифицированного углерода, содержащих на поверхности оксидные вольфрамовые бронзы, в котором каталитические системы получают из расплава 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2WO4 и 45 мол.% WO3 в импульсном потенциостатическом режиме при перенапряжении не выше 300 мВ с использованием платинового анода, притом что электроосаждение ведут на угольную подложку.
Изобретение относится к способу получения нитрата церия(IV) электрохимическим окислением нитрата церия(III) в анодной камере электролизера, содержащей раствор с начальной концентрацией нитрата церия(III) 100-130 г/л и начальной концентрацией свободной азотной кислоты в анолите и в католите 8-12 г/л, при плотности тока на платинированном ниобиевом аноде 1-3 А/дм2.

Изобретение относится к области электрохимического получения активных форм наночастиц оксидов металлов. Электрохимический способ получения наноразмерных структур оксида никеля (II) включает окисление анода в ионной жидкости в атмосфере воздуха. Причем используют никелевые анод и катод. Окисление проводят при температуре 20-25°C в течение 2-20 минут, при плотности постоянного тока 5-10 мА/см2 или при постоянном потенциале 2.3-5 В. Предпочтительно используют ионную жидкость с добавкой дистиллированной воды или пропиленгликоля. Изобретение обеспечивает получение высокоупорядоченных наноразмерных структур. 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 пр.

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородной смесью. Электролизер содержит блок дистанцированных друг от друга электродов с отверстиями для прохода водородно-кислородной смеси и электролита. Один полюс источника питания подключен к центральному электроду блока электродов, другой - к обоим концевым электродам. Над корпусом с блоком электродов расположена емкость с запасом электролита. Эта емкость соединена с корпусом, в котором находится блок электродов, двумя трубками, одна из которых подведена снизу к одному концу блока электродов, вторая - сверху к другому концу. В результате обеспечивается циркуляция жидкости по замкнутому контуру. 1 ил.

Группа изобретений предназначена для жизнеобеспечения пилотируемых космических полетов на Марс. Физико-химическая секция предназначена для получения кислорода, воды, оксида углерода, аммиака и удобрений на основе азота. Биологическая секция предназначена для получения съедобной биомассы. Комплект материалов и устройств содержит физико-химическую и биологическую группы секций для использования на марсианском грунте. В качестве источника сырья используют атмосферу Марса и реголит. Обеспечивается получение кислорода, воды, оксида углерода, аммиака, удобрений на основе азота и съедобной биомассы из доступных на месте ресурсов. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 32 табл.

Изобретение относится к способу получения ванилина. Способ включает электрохимическое окисление водной лигнинсодержащей суспензии или раствора на аноде, причем в качестве анода используют серебряный электрод. Использование предлагаемого изобретения позволяет получать ванилин с более высоким выходом и селективностью в условиях, способствующих менее сильной коррозии электродов, что позволяет получать менее загрязненный ванилин. 14 з.п. ф-лы, 10 пр., 1 табл.

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для использования в производстве озонаторных установок. Устройство состоит из, по меньшей мере, одной электродной системы, включающей два подключенных к источнику питания переменного тока паяных пластинчато-ребристых электрода (ПРЭ) и размещенный между ними с заданной величиной разрядного промежутка средний ПРЭ. Каждый из крайних ПРЭ состоит из двух дисковых мембран, каждая с центральным отверстием для выхода синтезированного озона и отбортовкой по внешнему и внутреннему диаметрам для формирования электрического разряда в пределах активной зоны электрода, наружного и внутреннего проставочных колец, а также размещенной между проставочными кольцами во внутренней полости электрода и имеющей тепловой контакт с мембраной насадки. Средний ПРЭ состоит из двух дисковых мембран без центрального отверстия и с отбортовкой по внешнему диаметру каждая, а также из имеющих тепловой контакт с мембраной наружного проставочного кольца и насадки, размещенной во внутренней полости электрода. Мембраны всех указанных ПРЭ выполнены из металла или сплава с вентильными свойствами. Функцию диэлектрического барьера на электродах со стороны, обращенной к разрядному промежутку, выполняет сформированный на их наружных поверхностях наноструктурированный оксидный слой из металла или сплава с вентильными свойствами. Технический результат: повышение производительности, получение высокой и сверхвысокой концентрации озона при минимальных энергозатратах. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к двум вариантам устройства для разложения воды. Согласно одному варианту устройство включает по меньшей мере один катод и по меньшей мере один анод, размещенные между первым наружным полимерным слоем и вторым наружным полимерным слоем, причем между упомянутым по меньшей мере одним катодом и упомянутым по меньшей мере одним анодом размещен по меньшей мере один разделительный слой, и при этом упомянутый по меньшей мере один разделительный слой разделяет упомянутый по меньшей мере один анод и упомянутый по меньшей мере один катод и обеспечивает возможность протекания электролита между ними. Также изобретение относится к способу обработки воды. Предлагаемое изобретение обладает практичностью и экономичностью. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 пр., 14 ил.

Изобретение может быть использовано в производстве гетерогенных катализаторов, обладающих высокоразвитой поверхностью, и электродов в литий-ионных батареях. Электрохимический способ получения наноразмерных структур оксида титана (IV) включает анодное окисление титанового электрода в ионной жидкости с добавлением воды или пропиленгликоля в атмосфере воздуха. Ионная жидкость имеет общую формулу К+А-, где К+ - алкилимидазолий, А- - NTf2 -, или PF6 -, или Cl-. Анодное окисление проводят при температуре 20-25°C в течение 5-30 минут при постоянном токе 1-10 мА или при постоянном потенциале 1-10 B. Изобретение позволяет получать наночастицы оксида титана в виде наносфер, нановолокон или наностержней в зависимости от условий проведения синтеза. 8 ил., 7 пр.

Изобретение относится к электролизной ванне для получения кислой воды. Ванна содержит: корпус 100, оснащенный двумя наполнительными камерами 110а и 110b, разделенными одной ионообменной мембраной 111, при этом каждая из наполнительных камер 110а и 110b снабжена впускными отверстиями 112а и 113а для воды и выпускными отверстиями 112b и 113b для воды, сформированными в камере; первую группу 200 электродов, установленную в наполнительной камере 110а; вторую группу 300 электродов, установленную рядом с ионообменной мембраной 111 в наполнительной камере 110b и имеющую полярность, противоположную первой группе 200 электродов; и третью группу 300' электродов с такой же полярностью, что и вторая группа 300 электродов, установленную в наполнительной камере 110b на заданном расстоянии от второй группы электродов 300. При этом вторая группа 300 электродов и третья группа 300' электродов соединены друг с другом таким образом, что питание одновременно подается на вторую группу 300 электродов и третью группу 300' электродов. Использование предлагаемого устройства позволяет эффективно генерировать кислую воду с широким диапазоном измерения рН и щелочную воду с избытком ОН- без использования катализатора. 10 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 пр.

Изобретение относится к способу эксплуатации бифункциональной электрохимической системы, содержащей анодную и катодную электродные камеры с четырехходовыми клапанами на входе и выходе из электродных камер, резервуар-сепаратор с водой, соединенный с анодной и катодной камерами и с контейнерами хранения водорода и кислорода, насосы, включающему очистку от газов анодной и катодной электродных камер при смене режимов работы, отличающемуся тем, что систему снабжают дополнительными насосами и дополнительным резервуаром-сепаратором с водой, сообщающимся с источником поступления воды и имеющим выходы для подсоединения трубопроводов к входам анодной и катодной камер бифункциональной электрохимической системы, осуществляют очистку электродных камер путем закачивания в них воды из дополнительного резервуара и вытеснения оставшихся газов из анодной и катодной камер в контейнеры для хранения водорода и кислорода. Также изобретение относится к бифункциональной электрохимической системе. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в улучшении массогабаритных характеристик БЭС, снижении ее стоимости, эксплуатационных расходов и повышении экономичности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу получения нитрата церия (IV) электрохимическим окислением нитрата церия (III) в анодной камере электролизера, содержащей раствор с начальной концентрацией ионов церия (III) 100-130 г/л и начальной концентрацией свободной азотной кислоты в анолите и в католите 8-12 г/л, при плотности тока на платинированном ниобиевом аноде 1-3 А/дм2. Способ характеризуется тем, что процесс электролитического окисления ионов церия (III) проводят в анодной камере трехкамерного электролизера, отделенной от двух катодных камер анионообменной и катионообменной мембранами, причем в анодной камере поддерживают постоянную концентрацию свободной азотной кислоты 8-12 г/л, а по окончании очередного цикла электролиза в раствор из катодной камеры, отделенной от анодной камеры катионообменной мембраной, добавляют нитрат церия (III), концентрированную азотную кислоту и воду и используют в качестве анолита для следующего цикла электролиза. Использование предлагаемого способа позволяет устранить потери ионов церия за счет их переноса из анолита в католит. 2 пр., 2 табл.

Изобретение относится к однокамерной ячейке для электрохимических систем, содержащей корпус, крышку, герметизирующее кольцо, металлический поршень с металлической пружиной, разнополярные электроды с выводами для подключения к электрическим приборам и средства крепления. Ячейка характеризуется тем, что указанный корпус выполнен из электроизоляционного материала, указанная крышка, также выполненная из электроизоляционного материала, содержит металлическую вставку, и тем, что дополнительно содержит металлическую основу, размещенную между указанной крышкой с металлической вставкой и указанным корпусом так, что указанное герметизирующее кольцо помещается между указанными корпусом, крышкой и вставкой, и тем, что дополнительно содержит вторую крышку, выполненную из металла, с цилиндрическим выступом, на который плотно надет стакан с перфорированным дном, на цилиндрической поверхности которого размещена пружина, несущая на другом конце поршень, и второе герметизирующее кольцо, размещенное между указанным корпусом и указанной второй крышкой. Использование предлагаемой ячейки позволяет существенно увеличить точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх