Химический источник тока

 

0ll HCAHHE

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советспнх

Соцяалистмиесюа

Реса убаик (»)847949

К ЙЯТЕКТУ (6!} Дополнительный к патенту (32) Занвлено 14.12. 78(2l) 2697058/24-07 (23} ПРиоРитет - (32} 15.12. 77 (51) М. KJr

Н 01 М 10/39 фи)уларатввааьй мматат

ССВР аа дезам взабрат@ВЙ а onpawll (331 Франция

Опублныовано 15.07.81.Бюллетень ¹ 26

Дата опубликовании описания 16.07.81 (53) УЙК621.355.

° 8(088.8) Иностранцы

Г

Франсуа Кадар и Ален Куломбо (Франция)

l

Иностранная фирма

"Иишлен э Ко" (" Компани Женераль дез Эт(аблиссман Цййлен") (Франция)

" --=-==-. 1 (72) Авторы изобретении (71) Занвитель

{54) ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК Т(ИИ

Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности источникам тока, работающим при повышенных температурах с расплавленным металлическим отрицательным сепаратором.

Известен натрий — серный источник тока, в котором между отрицательным токовым коллектором и сепаратором расположен слой натрийсодержащнм солей 1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо- му результату является химический источник тока, в котором твердый непористый ионопроводящий сепаратор разделяет положительный и отрицательный

> отсеки, а отрицательный отсек содержит область с расплавленным металлом и промежуточную область, смежную с сепаратором п содержащую расплавляемый металл и/нли расплавляемую соль металла или ее раствор (2).

Однако у этих источников тока очень высокие плотности тока.

Цель изобретения — ограничение плотности тока.

Для этого в предложенном источнике тока в отрицательном отсеке между областью, содержащей металл, и промежуточной областью установлен твердый непористый иоиопроводящий электролит, в частности, из иатрийсодержащего р -глинозема.

1е На фиг. l изображен предлагаемый источник тока; на фиг. 2 — то же, . вариант исполнения.

Источник содержит отрицательный ! и положительный 2 отсеки, разделенр ные непористым твердьак ионопроводящим сепаратором 3. Отрицательный отсек содержит область с металлом 4 и промежуточную область 5, разделенные твердым непористым ионопроводящим зе электролитом 6.

Устройство представляет собой две электрохимичвские системы, соединенные последовательно и состоящие с одного конца Hs цепи: отрицательное активное вещество — твердый электролит

35

3 8479 промежуточная среда, с другого конца из цепи: промежуточная среда— твердый сепаратор — положительное ак1 тивное вещество. Общим звеном для обоих электрохимических систем является промежуточная среда. Во время работы устройства масса композиции1 составляющей промежуточную среду, не изменяется при прохождении потока ионов металла между отсеками 1 и 2, пос- 10 кольку ввиду эффекта постоянства тока в промежуточную область 5 через одну из граничных поверхностей б и

3 проникает столько же ионов, сколько их уходит из указанной промежуточ- 15 ной среды через граничную поверхность

6 или 3. В этих условиях площадь поверхности остается неизменной, и при заданном общем токе плотность тока через сепаратор зависит только от площади сепаратора, при этом элфктрическое сопротивление всего устройства практически не изменяется во время его работы, несмотря на изменение площади электролита. Соответственно достаточно определить минимальное значение площади электролита такое, чтобы плотность тока, проходящего через электролит, не превышала бы некоторое предварительно установ- 30 ленное значение. Оно может быть достаточно высоким, например, в случае натрийсодержащих глиноземов и }4 может достигать 1500 мА/см поверх2, ности сепаратора. Поверхности 3 и

6 могут быть плоскими или цилиндрическими. Толщина сепаратора 3 предпочтительно должна равняться толщине электролита 6. Интервал е между поверхностями 6 и 3 предпочтительно

„мал с целью уменьшения мертвого веса устройства, например, 0,5 мм.

Устройство работает следующим образом.

В начале разрядного цикла уровень натрия в отрицательном отсеке представлен линией А (фиг. 2) расположенной на расстоянии L

Уровень пентасульфида натрия в положительном отсеке аналогичным образом представлен линией В, а уровень промежуточной области представлен линией С. Линии А и С могут быть, например, практически на одном и том же расстоянии L от дна. Линия

В расположена на расстоянии Н от дна причем Н меньше, чем 1. и равна примерно 4,3 см. В начале разрядного цикла SS = 26 5 см, S6 = 19 см

49 ф В процессе разряда во внешней цепи, соединенной с клеммами Р и и протекают следующие процессы. Уровень натрия в отрицательном отсеке постепенно понижается, достигая в конце разрядного цикла линии А, расположенной на расстоянии L от дна. Уровень С остается постоянным; — уровень положительного активного вещества в положительном отсеке повышается, достигая в конце разрядного процесса уровня В, расположенного на расстоянии от дна,что приблизительно соответствует общей внутренней высоте отрицательного и положительного отсеков; зто положительное активное вещество состоит из смеси полнсульфидов натрия, состав которых к концу разряда близок к формуле Na S (трисульфид натрия); — во время разряда, которое составляет минимум 45 мин, величина тока во внешней цепи не превьппает

5 А, таким образом, плотность потока ионов натрия, проникающих в сепаратор и равная

d а з не превышает 200 мА/см ; при этих условиях облегчается работа положительного отсека; плотность потока ионов = о1//бь проникающих в электролит, приблизитель» но равна 260 мА/см в начале разрядного цикла; плотность этого потока постепенно растет, достигая в конце разрядного цикла значения, примерно равного 1300 мА/см

Q.

Промежуточная область может состоять из расплавов солей натрия, например, тетрахлоралюмината натрия или смеси тетрахлоралюмината натрия и хлористого натрия, или из растворов солей натрия, например одной или нескольких солей галогенов, в растворе в органической жидкости, например в пропиленкарбонате, N, Й-диметилфор- мамиде или их смесях. Следует отметить, что один из вариантов предусматривает использование. натрия в растворе, например в гексаметилфосфотриамиде, в качестве отрицательного активного вещества в отрицательном отсеке. Использование различных растворов этого типа позволяет снизить рабочую температуру генератора. Положительное активное вещество может состоять нз серы, полисульфидов натрия, н из любого другого вещества, служащего акцептором электронов, например такого как соли металлов, в частности галогениды переходных металлов. Изобретение относится также и к

5 847949 б случаю, в котором в качестве отри- металл, расплавляемый при рабочей цательного активного вещества, кроме температуре и/или расплавляемую соль натрия, используется по крайней мере металла или ее раствор, о т л и— еще один металл. ч а ю шийся тем, что, с целью

В предлагаемом устройстве исполь- ограничения плотности тока, в отризуется SOX теоретической емкости и по- цательном отсеке между областью,.совышается надежность работы. содержащей металл, и промежуточной областью установлен твердый непористый ионопроводящий электролит.

Формула изобретения 1а 2. Источник по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, в качест1. Химический источник тока, содер- ве электролита взят натрийсодержащкй жащий твердый непористый ионопроводя- Р-глинозем. щий сепаратор, который разделяет поло- Источники информации, жительный и отрицательный отсеки, а 1з принятые во внимание при экспертизе отрицательный отсек содержит область 1. Авторское свидетельство СССР с металлом, расплавляемым при рабочей Ф 555468, кл. Н 01 М 1О/38, 1975. температуре, и промежуточную область, 2. Патент Ввлибритании Ф 1456073, смежную с сепаратором и содержащую кл, Н 01 И 10/39, 1976.

847949

Составитель К. Вейсбен

Редактор О. Колесникова Техред A. Савка Корректор Н. Швыдкая

Заказ 5566/90 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москвад Ж-35 Ра шская наб.< д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4