МЕТАЛЛОВОЗДУШНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА Российский патент 1998 года по МПК H01M12/06 H01M2/04 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении металловоздушных химических источников тока с расходуемым анодом.

Известен металловоздушный химический источник тока (ХИТ), содержащий корпус, воздушные катоды и металлические аноды, расположенные напротив катодов [1] Указанный ХИТ имеет общий воздушный проход для подачи воздуха к катодам, что затрудняет диффузию воздуха в зону реакции и ограничивает величину разрядного тока.

Из известных ХИТ наиболее близким по совокупности существенных признаков является металловоздушный ХИТ, содержащий корпус с электролитом, катодную камеру коробчатого типа, металлические аноды, расположенные напротив катодов, и крышку с воздушными отверстиями [2]
Недостатком рассматриваемого ХИТ является ограниченный ток разряда, связанный с плохой вентиляцией катодной камеры и накоплением в ней инертного газа, затрудняющего доступ кислорода в зону реакции.

Задачей изобретения является создание металловоздушного ХИТ, обладающего повышенными электрическими и ресурсными характеристиками.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном металловоздушном ХИТ на крышке выполнены два отверстия, расположенных вдоль продольной оси камеры на противоположных краях крышки. Площадь одного отверстия больше другого и может составлять 1,5 2,5 площади другого. При этом суммарная площадь воздушных отверстий должна быть не менее 0,003 площади катодов. Размещение отверстий по оси катодной камеры на краях крышки и выполнение одного отверстия больше другого с соотношением 1,5 2,5 позволяет создать вентиляцию катодной камеры, что позволяет существенно увеличить предельный ток разряда ХИТ.

Указанное соотношение размеров было найдено путем многочисленных экспериментальных исследований. При соотношении большем или меньшем указанного диапазона наблюдается снижение характеристик, что, по-видимому, связано с уменьшением кратности обмена воздуха в катодной камере. Минимальный суммарный объем воздушных отверстий также найден экспериментальным путем для предельно допустимого тока нагрузки. При меньшем размере воздушных отверстий ХИТ "задыхается" от недостатка воздуха, что приводит к постепенному снижению характеристик и установлению тока нагрузки, который соответствует размеру воздушных отверстий.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения. Установлено, что заявленное изобретение не следует явным образом из известного уровня техники, не выявлено предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Пример практической реализации.

Изготовлен и проведены испытания макета заявляемого ХИТ. Корпус ХИТ выполнен из полипропилена. Внутрь корпуса помещалась катодная камера, содержащая два катода размером 100х160 мм. На крышке камеры крепились два анода из магния площадью, равной площади катода. На крышке по краям были выполнены два отверстия: одно размером 25х15 мм, другое 15х50. Соотношение площадей воздушных отверстий составляло 2,0. Внутрь корпуса заливался водно-солевой электролит концентрацией 2 М. ХИТ разряжался током до 3 А при напряжении 2,0 В. ХИТ стабильно работал в течение нескольких часов без снижения характеристик. Была определена минимальная площадь воздушных отверстий при максимальном токе 3 А. Установлено, что оно составляет 1 см•кв, что эквивалентно соотношению площади отверстия и площади катодов 0,003.

Выбранные конструкции ХИТ и соотношение размеров отверстий и площади катодов, как показали результаты испытаний, обеспечивают высокие электрические характеристики и безотказную работу. Полученные данные подтверждают возможность практической реализации заявляемого ХИТ с достижением указанного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Использование: автономные перезаряжаемые химические источники тока. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с электролитом, катодную камеру коробчатого типа, аноды, размещенные напротив катодов, и крышку с двумя воздушными отверстиями, расположенными вдоль продольной оси катодной камеры на противоположных краях крышки. Одно отверстие больше другого и может составлять 1,5 - 2,5 площади меньшего отверстия, а суммарная площадь воздушных отверстий может составлять не менее 0,003 площади катодов. Это повышает электрические и ресурсные характеристики. 3 з.п. ф-лы.

1. Металловоздушный химический источник тока, содержащий корпус с электролитом, катодную камеру коробчатого типа, аноды, расположенные напротив катодов, и крышку с воздушными отверстиями, отличающийся тем, что на крышке выполнены два воздушных отверстия, расположенных вдоль продольной оси катодной камеры на противоположных краях крышки. 2. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что площадь одного отверстия больше другого. 3. Источник тока по п. 2, отличающийся тем, что площадь большего отверстия составляет 1,5 2,5 площади меньшего отверстия. 4. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что суммарная площадь воздушных отверстий составляет не менее 0,003 площади катодов.