электролит для химического источника тока
Классы МПК: | H01M6/20 работающим при высокой температуре |
Автор(ы): | Фролов Евгений Игоревич (RU), Гаркушин Иван Кириллович (RU), Филиппова Галина Александровна (RU), Губанова Татьяна Валерьевна (RU), Баталов Николай Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-08-17 публикация патента:
20.09.2010 |
Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к электролитам для высокотемпературных химических источников тока. Согласно изобретению электролит для химического источника тока включает бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, при этом в качестве солей лития введены его сульфат и фторид при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Бромид лития | 30,1 30,7 |
Метаванадат лития | 29,4 31,5 |
Молибдат лития | 29,3 32,1 |
Сульфат лития | 7,5 7,7 |
Техническим результатом изобретения является уменьшение удельной энтальпии и температуры плавления. 1 табл.
Формула изобретения
Электролит для химического источника тока, включающий бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, отличающийся тем, что в качестве солей лития введены его сульфат и фторид при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Бромид лития | 30,1 30,7 |
Метаванадат лития | 29,4 31,5 |
Молибдат лития | 29,3 32,1 |
Сульфат лития | 7,5 7,7 |
Фторид лития | 0,9 1,0 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехнической промышленности, включающей фториды, бромиды, метаванадаты, молибдаты и сульфаты щелочных элементов, которые применяются в качестве расплавляемых электролитов для высокотемпературных химических источников тока.
Известен химический источник тока, содержащий фториды, бромиды, метаванадаты и молибдаты лития с температурой плавления смеси 394°С и удельной энтальпией плавления 183 Дж/г (Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Электролит для химического источника тока. Патент на изобретение № 2340982 от 10.12.2008 года). Недостатком данного состава являются относительно высокая удельная энтальпия и температура плавления.
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiCl-LiVO3-Li2MoO4-Li 2SO4 (Губанова Т.В. Фазовые равновесия в шестикомпонентной системе Li||F, Cl, VO3, SO4, CrO4 , MoO4 и элементах ее огранения. Дис. канд. хим. наук. Самара, Самарский государственный технический университет, 2003. - 125 с.).
Удельная энтальпия плавления составила 284 Дж/г при температуре плавления эвтектического состава 363°С.
Настоящее изобретение позволяет снизить температуру плавления.
Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что электролит, содержащий бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, отличается тем, что для достижения уменьшения удельной энтальпии и температуры плавления в качестве соединений лития взяты фторид и сульфат в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бромид лития | 30,1 30,7 |
Метаванадат лития | 29,4 31,5 |
Молибдат лития | 29,3 32,1 |
Сульфат лития | 7,5 7,7 |
Фторид лития | 0,9 1,0 |
Примеры конкретного исполнения
Энтальпия плавления составов измерялась методом количественного ДТА. Снимали по три кривых охлаждения и нагревания исследуемого эвтектического состава и эталонного вещества (K2Cr2O7 , плавится при температуре 397,5°С, 125 Дж/г). Площади пиков дифференциальных кривых на диаграммах ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе.
Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле:
,
где tHэт - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; SE, S эт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; TE, Tэт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К.
Пример 1
Переплавляют безводные соли 3,06 г (30,6 мас.%) бромида лития + 3,15 г (31,5 мас.%) метаванадат лития + 2,93 г (29,3 мас.%) молибдат лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития + 0,09 г (0,9 мас.%) фторид лития.
Температура плавления смеси 378°С, удельная энтальпия плавления 160 Дж/г.
Пример 2
Переплавляют безводные соли 3,07 г (30,7 мас.%) бромида лития + 3,00 г (30,0 мас.%) метаванадат лития + 3,07 г (30,7 мас.%) молибдат лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития + 0,10 г (1,0 мас.%) фторид лития.
Температура плавления смеси 374°С, удельная энтальпия плавления 164 Дж/г.
Пример 3
Переплавляют безводные соли 3,01 г (30,1 мас.%) бромида лития + 2,94 г (29,4 мас.%) метаванадат лития + 3,21 г (32,1 мас.%) молибдат лития + 0,75 г (7,5 мас.%) сульфата лития + 0,09 г (0,9 мас.%) фторид лития.
Температура плавления смеси 376°С, удельная энтальпия плавления 163 Дж/г.
За указанными пределами концентраций наблюдается неоднофазность составов вследствие чего тепловыделение становится неравномерным.
В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
Составы | Состав смеси, мас.% | Удельная энтальпия плавления, Дж/г | Температура плавления, °С | ||||
LiBr | LiVO3 | Li2MoO 4 | Li2 SO4 | LiF | |||
Прототип | 44,1 | 21,1 | 34,7 | - | - | 166 | 413 |
Предлагаемый | |||||||
1 | 30,6 | 31,5 | 29,3 | 7,7 | 0,9 | 160 | 376 |
2 | 30,7 | 30,0 | 30,7 | 7,7 | 1,0 | 164 | 372 |
3 | 30,1 | 29,4 | 32,1 | 7,5 | 0,9 | 163 | 374 |
Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав имеет температуру на 37-41°С ниже по сравнению с прототипом, что значительно снижает энергозатраты на плавление состава и приводит его в рабочее состояние, а также расширяет диапазон использования состава по температуре.
Класс H01M6/20 работающим при высокой температуре