Комбінований електрохімічний генератор

Реферат: UA 96448 U UA 96448 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до електрохімічних джерел струму, призначених для забезпечення автономним електроживленням постійної напруги приладів побутової техніки, портативних та переносних медичних приладів, засобів зв'язку тощо. Відомий енергетичний комплекс, який, як генератор струму, містить повітряно-металеву батарею з витратним алюмінієвим анодом, лужним електролітом і гідрофобним газодифузним катодом. Кожна батарея забезпечена системою подачі електроліту і системою відведення відпрацьованого електроліту від батареї. До складу комплексу входить блок переробки відпрацьованого електроліту, який, в свою чергу, складається із ємності для збору відпрацьованого електроліту, пов'язаної з системою відведення відпрацьованого електроліту від батареї, і засобу для розподілення відпрацьованого електроліту на розчин лугу і гідроксид алюмінію. Регенерований луг подається до блока приготування електроліту, підключений до системи подачі електроліту до батарей, а гідроксид алюмінію - в блок регенерації алюмінію із гідроксиду алюмінію, зв'язаний з блоком переробки відпрацьованого електроліту. Комплекс включає також блок виготовлення анодів з регенерованого алюмінію. [Патент України на корисну модель № 4689]. В комплексі не передбачено видалення з джерела струму водню - побічного продукту хімічної реакції алюмінію і лужного електроліту, викид якого може призвести до пожежовибухонебезпечних ситуацій. Відомий енергетичний комплекс, що складається з батареї повітряно-алюмінієвих джерел струму, батареї паливних елементів, блока регенерації електроліту, блока підготовки повітря, системи підготовки газоподібного водню, блока перетворення постійного струму в змінний струм промислової частоти і теплообмінника, блока накопичення і зберігання газоподібного водню. [Патент України на корисну модель № 7530]. Недоліком такого енергетичного комплексу є батарея повітряно-алюмінієвих джерел струму з повітряним катодом, це потребує додаткового блока підготовки повітря, що ускладнює установку, а, отже, знижує її ефективність. Як прототип вибрана енергетична установка на основі електрохімічного генератора, призначена для використання як силове джерело струму в транспортних засобах. Установка містить повітряно-алюмінієву батарею, як електрохімічний генератор [опис винаходу до патенту Російської Федерації № 2064719, клас МПК Н01М12/06, дата публікації 1996.07.27]. Катодом у повітряно-алюмінієвій батареї служить вугільно-графітова пластина з киснем повітря, що надходить, анодом - пластина з алюмінію чи алюмінієвого сплаву, а електролітом - водяний розчин гідроксиду лужного металу натрію, чи калію або їхньої суміші. Установка забезпечена системою видалення водню, що утворюється в результаті роботи повітряно-алюмінієвої батареї, яка включає заспокоювач, гідрозатвор і регенератор водню. У регенераторі водень згорає на платиновому каталізаторі і вода, що утворюється в результаті цього, надходить в електролітну ємність. Система видалення, регенерації і спалювання водню на каталізаторі конструктивно виконана складною і виконує функцію забезпечення пожежовибухонебезпеки установки. Недолік такої системи полягає в її складності, неефективному використанні видаленого з батареї водню - за допомогою дорогого платинового каталізатора. В основу корисної моделі поставлена задача створення простого джерела електричного струму, в якому забезпечується його пожежовибухобезпека і ефективно використовується водень, що виділяється з мідно-алюмінієвих батарей. Поставлена задача вирішується тим, що хімічне джерело струму з мідно-алюмінієвими електродами та паливний елемент воднево-кисневого типу об'єднані в одному герметичному корпусі і розділені газодифузною гідрофобною прокладкою для уникнення потрапляння електроліту на паливний елемент. Конструктивне виконання комбінованого генератора струму, що включає обидва види батарей, може бути різним залежно від призначення і його потужності. Батареї можуть бути об'єднані конструктивно в одну систему, але можуть бути виконані автономно і зв'язані між собою колекторами. На фігурі 1 - комбінований електрохімічний генератор (вид зверху). На фігурі 2 - комбінований електрохімічний генератор у розрізі. Комбінований електрохімічний генератор складається з паливного елемента водневокисневого типу (1 - клема анода, 2 - катод, 3 - протонообмінна мембрана, 4 - анод, 5 - клема катода;); газодифузної гідрофобної прокладки 6; пробки 7 для заправки електролітом 8; хімічного джерела струму (9 - клема катода; 10 - катод, 11 - анод; 12 - клема анода); для ущільнення корпусу 13 використовується прокладка 14. Працює комбінований електрохімічний генератор таким чином. 1 UA 96448 U 5 10 15 При заливці електроліту через пробку 7 в корпус 13 мідно-алюмінієвої батареї на її клемах 9 та 12 утворюється напруга. У міру розчинення алюмінієвого анода в лужному електроліті в порожнині батареї утворюється лужно-алюмінатна пульпа (алюмінат натрію або калію залежно від виду вживаного лугу), яка осідає на дно батареї. З гідроксиду алюмінію, який утворюється в результаті електрохімічної реакції електродів батареї, одним з відомих способів, наприклад електролізом або за допомогою процесу алюмінотермії, може бути одержаний алюміній або його сплави. Алюміній використовують для виготовлення анодів мідно-алюмінієвих батарей. Водень, що утворюється при роботі мідно-алюмінієвої батареї, надходить через газодифузну гідрофобну прокладку 6 до анода 4 паливного елемента, одночасно з повітря природним чином до катода 2 потрапляє кисень. В результаті окисновідновної реакції в протонообмінній мембрані 3 на клемах 1 і 5 утворюється напруга. Таким чином, введення до складу комбінованого електрохімічного генератора, що використовує, як основне джерело струму, мідно-алюмінієві батареї, додаткового джерела струму у вигляді комірки паливного елемента, дозволяє збільшити потужність і спростити конструкцію комбінованого електрохімічного генератора, забезпечити його пожежовибухобезпечність за рахунок використання водню - побічного продукту електрохімічної реакції, що протікає в мідно-алюмінієвому джерелі струму. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Комбінований електрохімічний генератор, що складається з хімічного джерела струму з лужним електролітом, який відрізняється тим, що хімічне джерело струму містить принаймні одну мідно-алюмінієву батарею з витратним алюмінієвим анодом, об'єднане з паливним елементом воднево-кисневого типу в одному корпусі та відокремлене від нього газодифузною гідрофобною прокладкою. 2 UA 96448 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3