Химический источник тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

C4lo3 С4в®тских

Социалистических

Республик 6732Î

K ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 230776 (21) 2381099/24-07 (23) ()риорнтет- (32) 010875 (31) 7524205 (38) Франция

Опубликовано 050779 Бюллетень №25

Дата опубликования описания 050779 (51) М. Кл.

Н 01 М 12/06.,:Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (58) УДК 621. 352, . 5 (088. B) (72) Автор изобретения

Иностранец . Пьер Дюран (Франци я ) Иностранная фирма Мишлен э Ко (Франция) f7)() Заявитель (54) ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении химических источников тока.

Известен химический источник тока, содержащий анодное отделения с активной массой в виде суспензии металлических частиц в- электролите и инертным металлическим коллектором электронов, катодное отделение и сепаратор (1). 1О

При работе такого источника тока .происходит электрохимическое окисление металлических частиц в электролите, в частности частиц цинка в щелоч- 15 ном электролите, при циркуляции суспензии по замкнутому контуру, в резуль-. тате чего частицы суспензии претерпевают повторяющиеся соударения с анодным коллектором электронов, который выполнен из.никеля или любого другого хорошо проводящего элекгричество вещества, химически инертного по отношению к электролиту. Частицы металла, оседающие на поверхность коллектора, вызывают агломерацию других частиц, находящихся в суспензии, что часто сопровождается засорением анодного отделения и значительно сокращает мощность источника тока в связи с пассивированием агломерированных частиц.

Целью изобретения является повышение энергии источника тока.

С этой целью поверхность коллектора электронов покрыта пассивируюшим слоем, содержащим одно или несколько неорганических соединений металла коллектора.

Пассивный слой, который образуется, например, когда коллектор находится в контакте с атмосферным воздухом, не разрушается под действием электролита и анодной суспензии. Этот слой препятствует прямому контакту металлических частиц суспензии с металлическим материалом поверхности коллектора.

Неорганические соединения на поверхности коллектора могут быть солями, окислами, гидроокисями. Примерами материалов коллектора, .способных образовывать пассивные пленки, является магний, металлы групп IIIB, 1УВ, уВ, у1В периодической системы элементов, а преимущественно скандий, иттрий, лантан, титан, цирконий, гафний, ниобий, тантал, хром или некоторые сплавы между этими металлами илн с другими металлами.

3 6732

Примером осуществления изобретеНия может быть воздушно-цинковый элемент, в котором в анодном отделении циркулирует суспензия цинковых частиц в 6 N гидроокиси калия, средний размер частиц цинка 10-20 мк. В катодном отделении находится воздушный газодиффузионный электрод, отделенный от суспенэии гидрофильным сепаратором. При работе элемента циркуляция суспензии осуществляется с постоянной скоростью 15-30 м/мин, температу-И ра примерно равна комнатной (около

25ОC)

В начале разряда концентрация растворенного цйнйа в виде цинката калия в электролите равна нулю. Она пос-5 тепенно увеличивается во время разряда и, когда достигает 120 г/л, т.е. величины, выше которой частицы анацной суспензии становятся практически не активными, электролит заменяют свежим 6 N раствором гидроокиси калия.

Металлы и сплавы, использованные для образования поверхности коллектора электронов, относятся к следующим ,трем группам.. . A, медь, никель, железо, свинец в" виде йластин, кадмий в -виде электролитического покрытия на подложке из никелевой пластины, платина, родий, золото, серебро в виде элекЗО тролитических покрытий на подложке йз "медной пластины;

Б. титан в виде пластины, хром в виде электролитического покрытия на подложке из медной и латунной пластин;

С. нержавеющая сталь марки AFNORZ6CN18-09 (около 0,07% углерода, 17-19% хрома,© 8-10% никеля), нержавеющая сталь марки AFNORZ1NCDU 25-20-4-2 40 (не более 0,02% углерода, около

24-27% 19-22% хрома, менее

2% марганца, 4-4,8% молибдена, 1-2% меди), нержавеющая сталь марки

ОР10И26-01 (около 0,002% углерода, 26% хрома, 1% молибдена) .

Эти стали используются в виде пластин, Испытания показали, что максимальное напряжение химический источник тока имел в начале разряда при низкой концентрации цинката,в электролите. Кроме того, максимальное напряжение было самым высоким,когда скорость циркуляции являлась самой низкой, а концентрация частиц цинкасамой высокой.

При скорости циркуляции 15м/мин плотности тока разряда 150 пА/см йа активной поверхности газодиффузионного электрода и концентрации частиц цинка 30% источник тока имеет 60 следующие" максимальные напряжения

"s эавйсймости от различных металлических материалов, использованных

-" для поверхности коллектора:

А; мед — 1,06 в, кадмий - 1,06 в, 07 4 никель — 1,04 в, железо - 0,95 в, платина - 1,06 в, родий — l 07 в, золото - 1,03 в, серебро 1,00 в, свинец - 0,98;

Б, хром на не отожженных меди и латуни - 0,875 в, хром на отоженных меди или латуни — 1,05 .в, титан - О, 85 в;

С. нержавеющая сталь - Z6CN18-09 — 0,915 в,нержавеющая сталь 21NCDU .

25-20-4-2 - 0,91 в, ORION 26-1-0,750в.

Результаты фиксации частиц цинка йа поверхности коллектора электронов и их агломерации следующие.

Когда поверхность коллектора была выполнена из металлов группы A или из нержавеющих сталей Z6CN18-09 и 26,1 группы С, частицы цинка закреплялись на поверхности коллектора и образовывали агломераты еще до момента достижения максимальной концентрации

120 г/л цинката калия в электролите, Из-за засорения анодного отделения источник тока выходит из сторя во время первого разряда, какими бы не были вес цинка в суепензии, скорость ее циркуляции и плотность тока разряда. Когда поверхность коллектора была выполнена из металлов группы

В или нержавеющей стали ZINCDU 25-20-4-2 группы С, не наблюдалось ни закрепления частиц цинка на коллекторе, ни их агломерации. Посте пенное уменьшение напряжения источника тока, вызванное увеличением содержания цинката в электролите, было примерно 10% по отношению к максимальному напряжению в начале разряда при плотности тока 150 ма/см активной поверхности воздушного электрода. для Осуществлеиия повторных разрядов достаточно обновить раствор щелочи °

В этом случае работоспособность источника тока ограничена сроком службы воздушного катода.

Тот же результат может быть получен, если вместо обновления элек-: тролита проводить непрерывную его регенерацию в дополнительном устройстве, когда концентрация цинката достигнет предельной величины.

Металлы группы A в условиях опыта не находятся в пассивном состоянии.

Металлы- группы В (хром и титан) являются наоборот пассивными. В контакте с воздухом или электролитом в условиях опыта их поверхность покрыта слоем, состоящим главным образом из более или менее гидратйрованных окислов этих металлов, Различие результатов, полученных для трех типов нержавеющих сталей группы С, которые все содержат хром в количестве, теоретически достаточном для получения на поверхности коллектора пассивной пленки гидратированных окислов хрома, может быть приписано тому, что аустеническая сталь Z6CN-18-09 в противоположность аустенической стали ZJNCDU 25-20-4-, 673207, Формула изобретения

С оста ви тель Н, Николаева

Редактор В.Фельдман Техред С, Мигай Корректор E.Ïàïï

Заказ 3777/57 Тираж 922 полпионое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Уигорол, ул.проектная,4 является термодинамически неустой йвой к незначительным темпепат оам при работе источника тока (до 60 С1, а также относительно высокое процентное содержание углерода могут быть причиной разрыва пассивной пленки.

Сталь же ORlON26.1, так как она яв- 6 ляется ферритовой, более чувстви-тельная к разрыву пассивной пленки, чем аустеническая сталь.

Наличие пассивного слоя, содержащего неорганические соединения, плохо Я проводящие электроны, мало меняет величины максимального напряжения генератора, вместе с тем позволяет снижать скорость циркуляции анодной суспензии и энергетические затраты 45 на ее прокачивание.

Кроме того, в источнике тока может быть использована суспензия с повышенной концентрацией активных металлических частиц без риска засорения генератора, что позволяет уменьшить поляризацию при той же интенсивности разряда.

Химический источник тока, содержащий анодное отделение с активной массой в виде суспензии металлических частиц в электролите и инертным металлическим коллектором электронов, катодное отделение, о т л и ч а вшийся тем, что, с целью повышения энергии, поверхность коллектора электронов покрыта пассивирующим слоем, содержащим одно или несколько неорганических соединений металла коллектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СИЛ Р 3887400, кл . 136-86, 3 ° 06.75.