Теплове хімічне джерело струму

1. Теплове хімічне джерело струму, що містить корпус із розташованим у ньому анодом, виконаним у вигляді піротехнічного запалу, що містить фторид літію, й катодом, розділеними пористим сепаратором, які об'єднані в блок, яке відрізняється тим, що катод, сепаратор і анод розташовані пошарово по висоті корпуса, при 3 корозійної стійкості, за умов зберігання й виготовлення ТХДС вимагає реалізації спеціальних технологічних і конструктивних рішень, які забезпечують ізоляцію ТХДС від впливу навколишнього середовища. Це призводить у підсумку до збільшення масогабаритних характеристик ТХДС і їх подорожчанню. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення теплового хімічного джерела струму, у якому за рахунок зміни розташування й складу елементів запобігає проявів пасививаційних властивостей при рівній площі елементів, що призводить до поліпшення електричних характеристик ТХДС при зниженні реакційної здатності компонентів ТХДС у процесі зберігання. Поставлена задача вирішується тим, що в тепловому хімічному джерелі струму, який містить корпус із розташованим у ньому анодом, виконаним у вигляді піротехнічного запалу, що містить фторид літію й катодом, розділеними пористим сепаратором, які об'єднані в блок, згідно до корисної моделі катод, сепаратор і анод розташовані пошарово по висоті корпуса, при цьому катод містить, мас. %: цирконій 1,0-21,0; оксид міді 50,087,0; фторид літію 2,0-18,0; хлорид натрію 1,010,0; азбест 1,0-9,0, а анод і сепаратор заповнені композицією, що містить цирконій, хромат барію й фторид літію. Доцільно, щоб катод, сепаратор і анод були об'єднані більш, ніж в один блок. Доцільно, щоб композиція анода містила, мас. %: цирконій 41,0-45,0; хромат барію 33,0-37,0; фторид літію 12,0-19,0; азбест 3,0-8,0, а композиція сепаратора містила, мас. %: цирконій 17,0; хромат барію 68,0; фторид літію 12,0; азбест 3,0. Наявність у складі катода й композиції анода й сепаратора цирконію, що має значну корозійну стійкість під час виготовлення й зберіганні ТХДС в умовах навколишнього середовища, а також високу хімічну активність в процесі роботи ТХДС, дозволяє використовувати його одночасно як струмотвірний, так і підігрівальний компонент. Крім того, цирконій надає даним елементам властивості піротехнічного запалу, завдяки чому відпадає необхідність у використанні спеціальних пристроїв для розігріву ТХДС і знижує час залучення ТХДС, що призводить до підвищення електричних характеристик. На рисунку поданий запропонований ТХДС, поздовжній розріз. ТХДС містить корпус 1, у якому пошарово по його висоті послідовно розташовані катод 2 і виконаний у вигляді піротехнічного запалу анод 3, розділені пористим сепаратором 4, які об'єднані в блок. Катод 2 містить мас. %: цирконій 1,0-21,0; оксид міді 50,0-87,0; фторид літію 2,0-18,0; хлорид натрію 1,0-10,0; азбест 1,0-9,0. Анод 3 і сепаратор 4 заповнені композицією, при цьому композиція анода 3 містить мас. %: цирконій 41,0-45,0; хромат барію 33,0-37,0; фторид літію 12,0-19,0; азбест 3,08,0, а композиція сепаратора 4 містить, мас. %: цирконій 17,0; хромат барію 68,0; фторид літію 12,0; азбест 3,0. Катод 2, сепаратор 4 і анод 3 об'єднані в блок. До корпуса 1 приєднані струмовід 43878 4 води 5, які приєднані до зовнішнього кола. Об’єднані у два блоки елементи розділені сталевою пластиною 6 з отвором. Для підпалу анода передбачений капсуль-запальник 7. Складання й робота ТХДС здійснюється в такий спосіб. Катод 2 виготовляється шляхом змішування порошкоподібних компонентів у пропонованому співвідношенні з додаванням води. З отриманої маси, попередньо розкатаної тонким шаром і висушеної, формуються таблетки однакового діаметра. Для виготовлення анода 3 і сепаратора 4 використовувалася композиція, що містить цирконій, хромат барію й фторид літію в пропонованому співвідношенні, у яку додається вода і, як в'яжучий, вводиться азбест. З отриманої маси, попередньо розкатаної тонким шаром і висушеної, формуються таблетки однакового діаметра, що рівнює діаметру таблеткам катода 2. По центру таблеток катода, сепаратора й анода вибивається отвір, що рівнює діаметру отвору в сталевій пластині 6. Катод 2, сепаратор 4 і анод 3 послідовно розміщуються пошарово по висоті корпусу 1 і поєднуються у блок. Склад катода, сепаратора й анода, виготовленого ТХДС, подані в таблиці 1. Аналогічно здійснюється складання ТХДС з об'єднанням катода, сепаратора й анода більш, ніж в один блок, наприклад, два, які розділяються сталевою пластиною 6 з отвором. Сполуки катода, сепаратора й анода, виготовленого ТХДС, подані в таблиці 2. Початок роботи ТХДС здійснюється механічним впливом на капсуль-запальник 7, що дає промінь полум'я в отвір ТХДС. Від променя полум'я здійснюється підпал анода 3. При пошаровому горінні анода 3, сепаратора 4 і катода 2 відбувається виділення тепла, що витрачається на їх нагрівання й плавлення фториду літію й хлориду натрію, які виконують роль електроліту. Після цього на струмовідводах 5 з'являється електрична напруга. Для перевірки ефективності роботи ТХДС струмовідводи приєднані до зовнішнього ланцюга, що являє собою опір 10000 Ом. Напруга й час роботи ТХДС фіксується самописним двокоординатним приладом типу Н 307. Робочі характеристики ТХДС подані в таблицях 1 і 2 (для ТХДС з об'єднанням елементів в один блок і ТХДС з об'єднанням елементів у два блоки відповідно). З таблиць випливає, що використання ТХДС з одним блоком дозволяє одержати напруги близько 2 В, а з двома блоками - від 3,2 В до 4 В. Збільшення кількості блоків дає можливість одержувати напруги пропорційно кількості елементів, що не вдається одержувати під час коаксіального розташування катода, сепаратора й анода в найближчому аналогу. Таким чином, використання пропонованого ТХДС забезпечує поліпшення його електричних характеристик під час зниження реакційної здатності компонентів ТХИТ у процесі зберігання за рахунок запобігання прояву пасивіваційних властивостей при рівній площі катода, сепаратора й анода. 5 43878 6 Таблиця 1 № пп 1. 2. 3. Хімічний склад, мас. % Напруга U, В Час роботи ТХДС, t, с 1,65 33 Катод Zr-19 Сu-50 Li-14 NaCl-10 Азбест - 7 Сепаратор Zr-17 BaCr4 - 68 Li-12 Азбест - 3 Анод Zr-45 BaCr4-37 Li-15 Азбест - 3 Zr- 1 Сu-87 Li- 10 NaCl- 1 азбест - 1 Zr-5 Сu-59 Li-18 NaCl - 9 Азбест - 9 Zr-17 BaCr4 - 68 Li-12 Азбест - 3 Zr-45 BaCr4-37 Li- 15 азбест - 3 1,9 Zr-17 BaCr4 - 68 Li-12 Азбест - 3 Zr-45 BaCr4-37 Li-15 Азбест - 3 Більше 2 Примітка Без електричного навантаження (опір зовнішнього кола 10000 Ом) 22 Без електричного навантаження 55 Без електричного навантаження Таблиця 2 №пп 1. 2. 3. Хімічний склад, мас. % Катод Zr - 21 Сu - 69 Li - 2 NaCl - 1 Азбест - 7 Zr - 21 Сu - 70 Li - 2 NaCl - 2 Азбест - 5 Zr - 21 Сu - 70 Li - 2 NaCl - 2 Азбест - 5 НапругаU, В ЧасРоботиТХДС, t, с 3,2 38 Сепаратор Zr - 17 BaCr4 - 68 Li - 12 Азбест - 3 Анод Zr - 44 BaCr4 - 36 Li - 12 Азбест - 8 Zr - 17 BaCr4 - 68 Li - 12 Азбест - 3 Zr - 41 BaCr4 - 33 Li - 19 Азбест - 7 3,8 Zr - 17 BaCr4 - 68 Li - 12 Азбест - 3 Zr - 42 BaCr4 - 37 Li - 15 Азбест - 6 4 Примітка Без електричного навантаження 28 Без електричного навантаження 32 Без електричного навантаження 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 43878 8 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, м. Київ – 42, 01601