ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2008 года по МПК H01M6/20 

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов высокотемпературных тепловых химических источников тока, включающих галогениды, метаванадаты и молибдаты лития.

Известны составы, которые могут быть использованы в качестве электролитов для химических источников ток, а именно:

1) содержащий фторид и молибдат лития. Температура плавления смеси 609°С, удельная энтальпия плавления 238 Дж/г (Справочник по плавкости солевых систем. Т.1 // Под ред. Воскресенской Н.К. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1961. - 588 с.).

2) содержащий ванадат и молибдат лития. Температура плавления смеси 533°С, удельная энтальпия плавления 328 Дж/г (Беляев И.Н., Лупейко Т.Г., Вяликова В.И. Системы LiVO₃-Li₂Mo(W)O₄ и NaVO₃-Na₂Cr(Mo)O₄ // Журн. неорган. химии. 1975. Т.20. №9. С.2483-2486).

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiVO₃-Li₂MoO₄ (Трехкомпонентные системы LiF-LiVO₃-Li₂MoO₄ и LiVO₃-Li₂SO₄-Li₂MoO₄ // Журн. неорган. химии. - 2005. Т.50. - №11. С.1892-1896). Температура плавления эвтектического состава равна 493°С, удельная энтальпия плавления 297 Дж/г.

Настоящее изобретение обеспечивает работу состава в качестве химического источника тока в интервале температур 394-409°С, что значительно снижает энергозатраты на его плавления.

Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что данный состав, содержащий фторид, метаванадат и молибдат лития, дополнительно содержит бромид лития. Состав имеет следующее соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития5,8...6,3Бромид лития45,5...47,5Метаванадат лития40,4...42,4Молибдат лития6,1...8,2

Примеры конкретного исполнения

Пример 1.

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «х.ч.» 0,58 г (5,8 мас.%) фторида лития + 4,75 г (47,5 мас.%) бромида лития + 4,04 г (40,4 мас.%) метаванадата лития + 0,62 г (6,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С.

Удельная энтальпия плавления определялась по следующей методике.

Площади пиков дифференциальных кривых ДТА ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе. Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле

где Δ_t H_эт, - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, Дж/г;

S_E, S_эт.  ^- площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению исследуемого состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно;

T_E, Т_эт.- температуры плавления исследуемого состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Удельная энтальпия плавления составляет 176 Дж/г.;

Пример 2.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,63 г (6,3 мас.%) фторида лития + 4,65 г (46,5 мас.%) бромида лития + 4,11 г (41,1 мас.%) метаванадата лития + 0,61 г (6,1 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С. Удельная энтальпия плавления 152 Дж/г.

Пример 3.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,60 г (6,0 мас.%) фторида лития + 4,66 г (46,6 мас.%) бромида лития + 4,13 г (41,3 мас.%) метаванадата лития + 0,62 г (6,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 394°С. Удельная энтальпия плавления 183 Дж/г.

Пример 4.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,58 г (5,8 мас.%) фторида лития + 4,55 г (45,5 мас.%) бромида лития + 4,04 г (40,4 мас.%) метаванадата лития + 0,82 г (8,2 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 403°С. Удельная энтальпия плавления 196 Дж/г.

Пример 5.

Переплавляют безводные соли с содержанием компонентов: 0,59 г (5,9 мас.%) фторида лития + 4,58 г (45,8 мас.%) бромида лития + 4,24 г (42,4 мас.%) метаванадата лития + 0,60 г (6,0 мас.%) молибдата лития. Температура плавления смеси 409°С. Удельная энтальпия плавления 191 Дж/г.

В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств предлагаемого состава и состава, выбранного в качестре прототипа.

ТаблицаСоставыСостав смеси, мас.%Удельная энтальпия плавления, Дж/гТемпература плавления, °СLiFLiVO₃Li₂MoO₄LiBrПрототип18,053,029,0-297493Предлагаемый15,840,46,247,517640926,341,16,146,515240936,041,36,246.618339445,942,46,045,819140955,840,48,245,5196403

Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав обеспечивает работоспособность электролита в высокотемпературном тепловом, химическом источники тока в диапазоне температур 394-409°С с удельной энтальпией плавления 152-196 Дж/г.

За пределами концентраций, приведенных в заявке, нарушается однофазность, возрастает температура, что приводит к увеличению энергозатрат на плавления смеси.

По сравнению с наиболее близким составом заявляемый имеет следующие преимущества: на 84-99°С снижена температура плавления; на 101-145 Дж/г снижена удельная энтальпия плавления. Указанные преимущества значительно снижают энергозатраты на плавления заявляемого состава.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для высокотемпературных тепловых химических источников тока. Согласно изобретению электролит содержит фторид лития, бромид лития, метаванадат лития и молибдат лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития 5,8...6,3, бромид лития 45,5...47,5, метаванадат лития 40,4...42,4, молибдат лития 6,1...8,2. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат и температуры плавления. 1 табл.

Электролит для химического источника тока, включающий фторид, метаванадат и молибдат лития, отличающийся тем, что дополнительно введен бромид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития5,8...6,3Бромид лития45,5...47,5Метаванадат лития40,4...42,4Молибдат лития6,1...8,2