Гальванічний елемент мангано-магнієвої системи

Гальванічний елемент мангано-магнієвої системи, який містить анод з магнієвого сплаву, катод Корисна модель відноситься до електротехнічної промисловості і може бути використана у виробництві хімічних джерел струму. Найбільш широко в літературі [В.Н. Варыпаев, М.А. Дасоян, В.А.Никольский. Химические источники тока. М.: Высшая школа, 1990. - 239с] описані водоактивуючі елементи з магнієвими анодами і катодами з хпоридних солей - CuCI, АдСІ або РЬСІ2. Електролітом у цих батареях служить природна вода, як прісна, так і солона (морська). Перевага такого електроліту - поширеність і неагресивність, недолік невисока електрична провідність. Батареї цього типу розраховані переважно на середні режими розряду і володіють порівняно невисоким для активуючих елементів саморозрядом, що пояснюється помірною електрохімічною активністю застосовуваних систем. До недоліків магнієвих елементів з катодами на основі хлориду срібла відносяться їхня порівняно висока вартість (через наявність срібла) і тривалість процесу активації. Питомі характеристики Mg | CuCI - елементів трохи гірші, ніж у елементів системи Мд [ АдСІ. Розчинність CuCI у хлоридному розчині більш висока, ніж АдСІ або РЬСІг, помітно збільшується з підвищенням концентрації хлорид-іонів. Тому саморозряд катоду з хлориду міді досить відчуваний, особливо в морській воді, а коефіцієнт використання катодного матеріалу складає не більш 70%. Негативні явища викликає контактне відновлення міді на поверхні магнієвого анода. Мідні мікрокатоди, що утворяться, підсилюють диференц з діоксиду мангану та електроліт на основі загущеного хлориду натрію, який відрізняється тим, що магнієвий анод містить 2-3 % РЬ, а до складу електроліту додатково вводять хлористий амоній та хлорамін Б у наступному співвідношенні компонентів (г/дм3): натрію хлорид 10 амонію хлорид 8-12 хлорамін Б 0,3-0,7. ефект, підвищуючи швидкість реакції Мд + 2НгО -» Мд(ОН)2 + Н2; зростає небезпека появи мідних містків, що призводять до катодного замикання і передчасного припинення розряду. Також недоліком хлористої міді є її окислення під впливом кисню та вологи. Високою стійкістю на повітрі володіє хлорид свинцю. За принципом активації і роботи ці елементи мало відрізняються від хлоридсрібномагнієвих, але мають трохи гірші характеристики (низька робоча напруга). Найбільш близьким по технічній сутності елементом до замовляємого є сухий магнієвомангановий елемент [Коровин Н.В. Новые химические источники тока. - М.: Энергия, 1978. - 194 с ] , в якому анодом є сплав магнію (3%АІ, 1%Zn, 0.2%Мп и 0.15%Са); а катодом - суміш диоксиду мангану, графіту та сажі. До складу електроліту входить загущений розчин солі магнію - МдВгг 190-250 г/л з додатком 0.2 г/л Li2Cr04- Недоліками прототипу є низьке використання магнію за рахунок високого саморозряду. В основу корисної моделі поставлена задача зниження саморозряду магнію та підвищення ємності ХДС шляхом введення до складу магнієвого сплаву свинцю у кількості 2-3% та удосконалення електроліту. В електроліт на основі загущеного хлориду натрію (10 г/л) вводять хлористий амоній у кількості 8-12 г/дм3 для забезпечення рівномірного розчинення магнію та стабільного складу електроліту. Також до електроліту додається 0.3-0.7 г/дм3 хлораміну Б, який поряд з дезинфікуючою та дегазуючою дією володіє блокуючим ефектом сч N. ю ю 5572 адсорбується на поверхні магнію, що забезпечує значне зниження саморозряду. Визначення електричних параметрів проводилось за методикою іспитів гальванічних елементів МЦ - системи №316 з сольовим електролітом згідно Держстандарту України. Були виготовлені макети елементів у габаритах елементів 316, де розміщувалися магнієвий електрод, електрод з диоксиду мангану (електрод елементу 316) та електроліт. Варіанти макетів містили граничні умови по концентраціям електроліту та макет зі сплавом магнію без свинцю. Електроліт готують таким чином: в окремих ємностях розчиняють середньо рецептурні кількості хлориду натрію, хлориду амонію та хлораміну Б, після чого з'єднують отримані розчини та загущують. ь Таблиця Дослідні випробування моделей гальванічних елементів № Елемент 1. Прототип 2. 3. 4. Замовляємий 5. 6. 7. ЕРС, В Мд / МдВг2 / МпО2 Напруга розряду, В Ємність, Аг Енергія, Вт г К, % 2.0-1.8 Система 1.7-1.2 0.35-0.39 0.5-0.6 50-56 2.0-1.2 0.45-0.5 0.65-0.75 64-70 2.0-1.2 0.47 - 0.5 0.68-0.75 67-70 2.0-1.2 0.5-0.55 0.75-0.8 70-80 2.0-1.2 0.47-0.5 0.68-0.75 67-70 1.95-1.2 0.5-0.55 0.75-0.8 70-80 1.95-1.2 0.5-0.55 0.75-0.8 70-80 Мд (0%РЬ) / NaCI, NH4CI, ХА / МпО2 сплав Мд без РЬ; 2.2-2.0 конц. NH4CI (10 г/дм3), ХА (0.5 г/дм3) Mg (3%Pb) / NaCI, NH4CI, ХА / МпОг 2.1-2.0 конц. NHdCI (8 Г/ДМ3), ХА (0.5 г/дм3) Mg (3%Pb) / NaCI, NH4CI, ХА / МпО2 2.1-2.0 конц. NH4Cl(12 г/дм3), ХА (0.5 г/дм3) Мд (3%РЬ) / NaCI, NH4CI, ХА / МпО2 2.1-2.0 конц. NH4CI (10 г/дм3), ХА (0.3 г/дм3) Мд (3%РЬ) / NaCI, NH4CI, ХА / МпО2 2.1-1.95 конц NH4CI (10 г/дм3). ХА (0.7 г/дм3) Мд (3%РЬ) / NaCI, NH4CI, ХА / МпО2 2.1-1.95 конц. NH4CI (10 г/дм3), ХА (0.5 г/дм3) Примітки: ХА - хлорамін Б; К - коефіцієнт використання МпОг-електрода; концентрація NaCI у електролітах 2-7 складає 10 г/дм3; позитивний МпО2-електрод має Оцом=0.2-0.3Аг (для елементів №316 МЦсистеми). В таблиці приведені приклади макетів елементів та елемент прототипу для порівняння. З таблиці видно, що електричні параметри прототипу нижчі в порівнянні з замовляємим елементом. Приклад варіанту №2 показує макет елементу з магнієвим анодом без свинцю, а у варіантах №37 виміри проводились зі сплавом магнію з свинцем.. Після іспитів поверхня магнієвих електродів Комп'ютерна верстка А. Крулевський з свинцем відображувала більш рівномірне розчинення ніж сплаву магнію без свинцю. Зниження концентрації NH4CI нижче 8 г/дм3, а хлораміну Б 0.7 г/дм3 величина ємності практично не змінюється. Таким чином, оптимальними концентраціями компонентів електроліту є: NH4CI - 10 г/дм3, хлораміну Б - 0.5 г/дм3. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, и. Київ - 42, 01601