Патент на изобретение №2199801

(54) МЕТАЛЛОВОЗДУШНЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству металловоздушных источников тока (МВИТ) с расходуемыми анодами. Согласно изобретению, в МВИТ рабочая поверхность анода имеет прорези, позволяющие повысить ее площадь и соответственно снизить удельные значения анодного тока. Отношение ширины прорези к расстоянию между краями соседних прорезей лежит в диапазоне 0,25 – 2,0, отношение ширины прорези к толщине анода лежит в диапазоне 0,5 – 5,0, а расстояние между анодом и катодом составляет 0,05 – 5,0 мм. Техническим результатом изобретения является повышение электрических и ресурсных характеристик МВИТ. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в производстве металловоздушных источников тока (МВИТ) с расходуемыми анодами.

Известен металловоздушный источник тока с жидким электролитом, содержащий газодиффузионные катоды и расположенные напротив них металлические аноды (Пат. ЕР, 0599100 А 1, Н 01 М 12/06, 1992).

Наиболее близким к данному изобретению является цилиндрический МВИТ с трубчатым магниевым анодом и газодиффузионным катодом, свернутым в кольцо, и водным солевым электролитом (Пат. США, 5963009, H 02 J 7/00, 1998).

Недостатком рассматриваемого МВИТ является ограниченный ток разряда, связанный с повышенной поляризацией анода, вследствие того, что его рабочая поверхность меньше, чем рабочая поверхность катода.

Задачей изобретения является создание МВИТ, обладающего повышенными электрическими и ресурсными характеристиками.

Указанный технический результат достигается тем, что в МВИТ с жидким электролитом, содержащим газодиффузионный катод и металлический анод, в рабочей поверхности анода имеются прорези.

В МВИТ рабочая поверхность анода имеет микрорельеф, увеличивающий ее площадь.

В МВИТ прорези в рабочей поверхности анода выполнены через равные промежутки, причем отношение ширины прорези к расстоянию между краями соседних прорезей лежит в диапазоне 0,25 – 2,0, отношение ширины прорези к толщине анода – в диапазоне 0,5 – 5,0, а расстояние между анодом и катодом составляет от 0,05 до 5 мм.

В МВИТ катод выполнен в форме цилиндра, внутри которого соосно с катодом установлен анод в форме трубы.

В МВИТ прорези в аноде выполнены вдоль образующей цилиндра с постоянным шагом.

В МВИТ анод выполнен из отдельных пластин или стержней, продольные оси которых расположены по окружности, а верхние и нижние концы закреплены в металлических токосборниках, имеющих форму диска или кольца.

В МВИТ анодные пластины (стержни) изготовлены совместно с токосборниками методом литья.

В МВИТ анод имеет хотя бы один дополнительный токосборник в форме кольца, расположенный между верхним токосборником и нижним токосборником и обеспечивающий выравнивание электрического потенциала между отдельными анодными пластинами (стержнями).

В МВИТ анод выполнен из магния или магниевого сплава, а электролит представляет собой 1-3 М водный раствор NaСl, KCl, или их смеси, с добавкой 0,5- 2 М раствора NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, NH₄NO₃, (NH₄)H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, NH₄HCO₃ или их смеси в количестве от 1 до 30 мас.%.

Пример конкретного выполнения
Изготовлен цилиндрический МВИТ в габаритах стандартного аккумулятора типа “D” (фиг. 1). Катод (1) вклеен в верхнюю (2) и нижнюю (3) крышки (Его рабочая поверхность порядка 50 см²). Анод выполнен из магниевого сплава MA2-1 в виде 16 пластин (4) шириной 1,9 мм и глубиной 2,0 мм. Края пластин запрессованы в прорези двух колец (5), выполненных из магниевого сплава MA2-1 (внешний диаметр 27 мм, внутренний диаметр 21 мм) и выполняющих функции токосборников. Токовывод с катода (6) изготовлен из медного провода. Токовыводом с анода (7) служит одна из анодных пластин, которая выведена наружу через отверстие в верхней крышке. МВИТ заправлен 3М водным раствором NaCl.

На фиг. 2 приведены вольт-амперные характеристики заявляемого цилиндрического МВИТ. Для сравнения там же дана ВАХ МВИТ с электродами, изготовленными из тех же материалов, что и заявляемый МВИТ. Анод выполнен в виде цельной пластины площадью 50 см², а межэлектродное расстояние равно 3 мм. Как видно из фиг.2, заявляемый МВИТ имеет более высокие электрические характеристики при той же рабочей поверхности катода.

Формула изобретения

1. Металловоздушный источник тока с жидким электролитом, содержащий газодиффузионный катод и металлический анод с прорезями в рабочей поверхности, отличающийся тем, что прорези в рабочей поверхности анода выполнены через равные промежутки, причем отношение ширины прорези к расстоянию между краями соседних прорезей лежит в диапазоне 0,25-2,0, отношение ширины прорези к толщине анода – в диапазоне 0,5-5,0, а расстояние между анодом и катодом составляет 0,05-5,0 мм.

2. Металловоздушный источник тока по п.1, отличающийся тем, что катод выполнен в форме цилиндра, внутри которого соосно с катодом установлен анод в форме трубы.

3. Металловоздушный источник тока по п.2, отличающийся тем, что прорези в аноде выполнены вдоль образующей цилиндра с постоянным шагом.

4. Металловоздушный источник тока по п.2 или 3, отличающийся тем, что анод выполнен из отдельных пластин или стержней, продольные оси которых расположены по окружности, а верхние и нижние концы закреплены в металлических токосборниках, имеющих форму диска или кольца.

5. Металловоздушный источник тока по п.4, отличающийся тем, что анодные пластины (стержни) изготовлены совместно с токосборниками методом литья.

6. Металловоздушный источник тока по п.4 или 5, отличающийся тем, что анод имеет хотя бы один дополнительный токосборник в форме кольца, расположенный между верхним и нижним токосборниками и обеспечивающий выравнивание электрического потенциала между отдельными анодными пластинами (стержнями).

7. Металловоздушный источник тока по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что анод выполнен из магния или магниевого сплава, а электролит представляет собой 13-молярный водный раствор NaCl, KCl или их смеси с добавкой 0,52-молярного раствора NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, NH₄NO₃, (NH₄)H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, NH₄HCO₃ или их смеси в количестве 1-30 мас.%.

РИСУНКИ