Медно-свинцовый электрический аккумулятор

 

АВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ медно-свинцового электрического аккумулятора.

К авторскому свидетельству А. И. Оленина, заявленному 16 августа 1934 года (спр. о перв. № 152684).

0 выдаче авторского свидетельства олубликовано 30 ноября 1935 года.

Уже известны медно-свинцовые аккумуляторы, например, с раствором серной кислоты в качестве электролита.

Положительнь:й и отрицательный электроды предлагаемого аккумулятора состоят из угля или графита.

Электролитом служит насыщенный водный раствор двух солей: азотно-кислого свинца Pb(NOS) и азотно-кислой меди Cu(NO,),.

При зарядке аккумулятора происходит электролиз этих солей следующим образом: медь осаждается в металлическом виде на отрицательном угольном электроде аккумулятора, свинец же осаждается в форме двуокиси свинца PbO на положительном угольном электроде аккумулятора.

Основная химическая реакция, идущая при зарядке аккумулятора, выражается следующим уравнением:

РЬ(МО )а+ CU(NO ), +2H О = Cu+

+ PbO, — 4HNO3.

При работе — разрядке аккумулятора, происходит обратный процесс в следующем виде: медь, окисляясь, с катодного полюса переходит в раствор с об(224) разованием исходной азотнокислой меди, что и до зарядки аккумулятора.

Двуокись же свинца восстанавливается в окись РЬО, которая с анодного полюса переходит в раствор с образованием исходного азотнокислого свинца.

Химическая реакция при разрядке аккумулятора для обоих полюсов будет выражаться прежним уравнением, но в обратном виде:

Cu + Pb0, + 4HNO, = Cu(N0,), +

+ РЬ(ЫО,)., + 2H,O.

В конструктивном отношении аккумулятор может быть выполнен весьма различно. Электролит представляет собой насыщенный водный раствор эквивалентных количеств азотнокислых свинца и меди. Но 1 л воды берется и растворяется 294 г безводной соли . азотнокислого свинца и 2I5 г водной азотнокислой меди. На 1 см - анода берется до

20 см электролита.

Если количество накопившейся при электролизе азотной кислоты не превышает 7о/о от веса электролита, то такой электролит практически не дает запаха и паров окислов азота в воздух, т. е. воздух для человека не делается вредным. Зтп находит себе объяснение в том, что до этол.,концентрации азотная кислота дает,с- водой прочные жидкие и малолетучие гидраты. Наличие 7,, азотной кислоты обеспечивает емкость аккумулятора 20 ампер-часов на 1 литр эле-. ктролита. Зта емкость для практических целей вполн, достаточна.

Если свободной азотной кислоты в электролите накопляется не больше 7 /„ то металлическая медь катодного полюса (при обычной комнатной температ5ре) практически не выделяет из азотной кислоты газообразной окиси азота и других газообразных продуктов. 3то объясняется образованием на металлической меди твердой пленки соли и тем, что при данной концентрации азотнои кислоты и ниже. скорость реакции между медью и электролитом весьма мала.

При наличии на аноде такого окислителя, как двуокись свинца, в результате большого числа зарядок и разрядок аккумулятора, никакого восстановления азотной кислоты в низшие соединения азота, по утверждению автора, не наблюдается.

По данным автора после 50 зарядных циклов опытиого аккумулятора химический анализ электролита показал, что практически электролит остался неизменным.

Более того, автор умышленно вводил в электролит некоторое количество аммиака. Оказывается, что в условиях аккумулятерз, аммиак постепенно окисляется в азотную кислоту.

Таким образом, побочные реакции по отношению к главной выражены весьма слабо и идут в условиях аккумуляторов в направлении образования высших кислородных соединений азота.

Дополнительными мерамп и введением стабилизирующих веществ количество накопляющейся при электролизе азотной кислоты можно доводить до 12 /, от веса электролита без ущерба для аккумулятора и работающих. В этом случае емкость аккумулятора повышается до

30 ампер-часов на 1 литр электролита.

При емкости 30 ампер-часов условия к концу зарядки аккумулятора не ухудшаются, и газообразные продукты электролиза не выделяются, так как в электролите пссле зарядки аккумулятора еще остается достаточное количество медных и содержащих свпнеп ионов.

Выделение газообразных продуктов из электролита прп электролизе может иметь место только при черезмерных плотностях тока (свьппе 5 ампер на квадратный дециметр анода). Зарядку с черезмерной плотностью тока и выделением газообразнь,х продуктов в воздух делать не следует: происходит потеря азотной кислоты электролита за счет потерь в воздух соединений азота.

Еонечно. вместо азотнокислых можно употреблять медные соли и свинцовые других кислородчь:х кислот, лишь бы эти соли были ра. творимы в воде, и только соли органических кп«лот из-за их окисления являются непригодными.

Особенно пригодны медные и свинцовые соли, галоиды кислородных кислот, но эти соли дороги и менее изучены в применении к аккумулятору.

Медно-свинцовый,"ккум5 лятор, 5 которого электреды погружены в электролит, имеет небольшой саморазряд, если процент азотной кислоты, накопившейся в электролите в результате электролиза, не превышает 5%. При высшем проценте азотной кислоты саморазряд делается заметным. В отношении саморазряда анод с двуокисью свинца устойчив, менее устойчив катод из меди.

В качестве материала для электр 1дов, на которых при электролизе осаждается медь и двуокись свинца, автор применяет графит или уголь. Уголь достаточно прочен, дешев и электропроводен.

На аноде уголь покрывается при зарядке аккумулятора двуокисью свинца, которая и предохраняет уголь от окисления.

Медь весьма хорошо осаждается на угле.

Поскольку медь покрывает угольный электрод в форме капсулы, то местные токи практически отсутствуют.

Некоторая ломкость графитовых и угольных электродов является недостатком, но он перекрывается их дешевизной и возможностью беспрепятственной замены сломанных. и поврежденных электродов новымп без порчи аккумулятора в целом.

В качестве катодного электрода можно брать вместо 5гля т5. же медь.

Характеристика аккумулятора следующая. Электродвижущая сила аккумулятора 1,2 — 1,5 вольта; емк сть 15 — 30 амперчасов на 1 литр электролита; плотность заряднбго и разрядного токов на 1 дециметр и не выше 5 ампер; при высших плотностях происходит выделение газообразных продуктов, что вредно для электролита; внутреннее сопротивление — меняющееся: оно незначительно в начале зарядки и весьма мало в середине и к нце зарядки аккумулятора; раствор электролита все время остается прозрачным.

По дешевизне, сроку службы и другим показателям медно-свинцовому аккумулятору, по мнению автора, предстоит большое будущее, особенно в радио- I технике и при аккумулировании ветровой энергии.

Предмет изобретения.

1. Медно-свинцовый электрический аккумулятор, отличающийся тем, что, с цель1о получить аккумулятор, в котором активные материалы как отрицательного, так и положительного электродов при разряде переходят в раствор в виде солей соответствующих металлов, выделяемых снова на электродах при заряде, в качестве электролита применен разбавленный раствор азотной кислоты.

2. В аккумуляторе по п. 1 применение раствора азотной кислоты концентрацпн в пределах 7 — 12 весовых процентов.

3. В аккумуляторе по п. 1 примененпе в качестве материала неактивной токоподводящей осн вы электродов — угля, графита и том5 подобного материала с развитой r оверхностью.

Тик. „Промполк, аф", Тамооаская, 12. Зак. 5430