ГАЗОВЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 1996 года по МПК H01M8/08 H01M14/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве источников энергии.

Известен газовый электрический аккумулятор, содержащий герметичный корпус, токовыводы, металлические электроды из никеля, щелочной электролит и водородную и кислородную камеры [1]
Недостаток данного аккумулятора связан с необходимостью поддержания равных давлений в газовых камерах, что усложняет конструкцию и снижает удельные характеристики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является газовый электрический аккумулятор, содержащий герметичный корпус с токовыводами, в котором размещены угольные электроды с газовыми камерами, разделенные водно-солевым электролитом, например водным раствором хлорида натрия или калия [2] Для выравнивания давлений в газовых камерах они разделены эластичным элементом, выполненным в виде резинового мешка.

Недостатком такого аккумулятора является низкая эффективность.

Задачей изобретения является повышение эффективности за счет прямого преобразования части энергии ядерного синтеза в электрическую энергию.

Техническое решение поставленной задачи может быть реализовано путем использования в газовом аккумуляторе палладиевых электродов, электролита на основе раствора хлорида палладия в тяжелой воде и выполнения эластичного элемента в виде сильфона.

На чертеже представлен газовый электрический аккумулятор.

Он содержит корпус 2 с токовыводами 1, отрицательный 3 и положительный 4 пористые электроды из палладия, электролит 5, представляющий собой раствор хлорида палладия в тяжелой воде, газовую камеру 6 с дейтерием, кислородную камеру 7, сильфон 9, разделяющий газовые камеры, и изоляционные герметизирующие прокладки 8.

Аккумулятор работает следующим образом.

При заряде от внешнего источника, подключаемого к выводам 1, происходит электролиз раствора электролита с выделением дейтерия и кислорода, которые накапливаются в соответствующих газовых камерах 6 и 7. Газообразный дейтерий насыщает палладиевый электрод. В результате насыщения палладия дейтерием происходит слияние ядер дейтерия, сопровождающееся реакцией синтеза, например, ядер гелия в соответствии с реакцией d + d -> He³⁺ + n + 3 Мэв и выделением значительного количества энергии. Результатом этого будет изменение локального характера распределения положительного заряда в среде, что вызывает перераспределение электронной плотности валентных электронов. В ходе реакции ядерного синтеза по мере накопления гелия происходит смещение уровня Ферми дейтериевого электрода. Разность уровней Ферми для электродов может быть реализована в виде электроэнергии. При разряде аккумулятора дополнительно к энергии взаимодействия газообразных дейтерия и кислорода реализуется энергия, связанная с разностью уровней Ферми.

Оценим дополнительное количество энергии, которое можно реализовать при замыкании электродов.

Изменение энергии в результате выравнивания уровней Ферми электродов 3 и 4 дается выражением
ΔE N_i+ q_iΦ_i, (1) где Φ_i и μoi

электрические и химические потенциалы электронов в электродах 3,4; q_i и N_i заряд и количество электронов, которыми обмениваются электроды при замыкании. Условие выравнивания электрохимического потенциала при замыкании имеет вид
e(Φ₁-Φ₂)=μ₂-μ₁. (2)
Из сохранения заряда следует
q₁ q₂. (3)
Потенциалы Φ₁ Φ₂ линейно связаны с зарядами q₁, q₂:
Φ_i C-1iq_i (4) где С_i емкостный коэффициент. Из системы уравнений (2,3 и 4) нетрудно получить
q₁ e^-1.

Подстановка в формулу (1) дает искомую оценку
ΔE При μ ≈ 1 В, С ≈ 10^-1-10³ Ф/см³ (электрохимические емкости имеют порядок 10^-5-10^-3 Ф/см², удельные поверхности пористых электродов 10⁴-10⁶ см^-1) ΔЕ может составить величину порядка 10^-1-10³ Дж/см³.

Таким образом, в предлагаемом аккумуляторе можно дополнительно реализовать 10³ Дж/см³ энергии ядерного синтеза. Это существенно повышает эффективность аккумулятора и его удельные электрические характеристики.

Использование: в газовых электрических аккумуляторах. Сущность изобретения: аккумулятор содержит герметичный корпус 2, паладиевые электроды 3, 4 с токоотводами 1, газовые камеры 6, 7, разделенные сильфоном 9, раствор хлорида палладия в тяжелой воде в качестве электролита. Аккумулятор имеет повышенную эффективность и улучшенные удельные характеристики за счет утилизации части энергии ядерного синтеза. 1 ил.

ГАЗОВЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР, содержащий герметичный корпус, положительный и отрицательный электроды, водный раствор хлорида металла в качестве электролита, газовые камеры, разделенные эластичным элементом, и токовыводы, отличающийся тем, что электроды выполнены из палладия, в качестве электролита взят раствор хлорида палладия в тяжелой воде, а эластичный элемент выполнен в виде сильфона.