ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2010 года по МПК H01M6/20 

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, включающей фториды, бромиды, метаванадаты, молибдаты и сульфаты щелочных элементов, которые применяются в качестве расплавляемых электролитов для высокотемпературных химических источников тока.

Известен химический источник тока, содержащий фториды, бромиды, метаванадаты и молибдаты лития с температурой плавления смеси 394°С и удельной энтальпией плавления 183 Дж/г (Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Электролит для химического источника тока. Патент на изобретение № 2340982 от 10.12.2008 года). Недостатком данного состава являются относительно высокая удельная энтальпия и температура плавления.

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiCl-LiVO₃-Li₂MoO₄-Li₂SO₄ (Губанова Т.В. Фазовые равновесия в шестикомпонентной системе Li||F, Cl, VO₃, SO₄, CrO₄, MoO₄ и элементах ее огранения. Дис. канд. хим. наук. Самара, Самарский государственный технический университет, 2003. - 125 с.).

Удельная энтальпия плавления составила 284 Дж/г при температуре плавления эвтектического состава 363°С.

Настоящее изобретение позволяет снизить температуру плавления.

Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что электролит, содержащий бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, отличается тем, что для достижения уменьшения удельной энтальпии и температуры плавления в качестве соединений лития взяты фторид и сульфат в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бромид лития 30,1…30,7 Метаванадат лития 29,4…31,5 Молибдат лития 29,3…32,1 Сульфат лития 7,5…7,7 Фторид лития 0,9…1,0

Примеры конкретного исполнения

Энтальпия плавления составов измерялась методом количественного ДТА. Снимали по три кривых охлаждения и нагревания исследуемого эвтектического состава и эталонного вещества (K₂Cr₂O₇, плавится при температуре 397,5°С, 125 Дж/г). Площади пиков дифференциальных кривых на диаграммах ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе.

Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле:

,

где Δ_tH_эт - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; S_E, S_эт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; T_E, T_эт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К.

Пример 1

Переплавляют безводные соли 3,06 г (30,6 мас.%) бромида лития + 3,15 г (31,5 мас.%) метаванадат лития + 2,93 г (29,3 мас.%) молибдат лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития + 0,09 г (0,9 мас.%) фторид лития.

Температура плавления смеси 378°С, удельная энтальпия плавления 160 Дж/г.

Пример 2

Переплавляют безводные соли 3,07 г (30,7 мас.%) бромида лития + 3,00 г (30,0 мас.%) метаванадат лития + 3,07 г (30,7 мас.%) молибдат лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития + 0,10 г (1,0 мас.%) фторид лития.

Температура плавления смеси 374°С, удельная энтальпия плавления 164 Дж/г.

Пример 3

Переплавляют безводные соли 3,01 г (30,1 мас.%) бромида лития + 2,94 г (29,4 мас.%) метаванадат лития + 3,21 г (32,1 мас.%) молибдат лития + 0,75 г (7,5 мас.%) сульфата лития + 0,09 г (0,9 мас.%) фторид лития.

Температура плавления смеси 376°С, удельная энтальпия плавления 163 Дж/г.

За указанными пределами концентраций наблюдается неоднофазность составов вследствие чего тепловыделение становится неравномерным.

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

Составы Состав смеси, мас.% Удельная энтальпия плавления, Дж/г Температура плавления, °С LiBr LiVO₃ Li₂MoO₄ Li₂SO₄ LiF Прототип 44,1 21,1 34,7 - - 166 413 Предлагаемый 1 30,6 31,5 29,3 7,7 0,9 160 376 2 30,7 30,0 30,7 7,7 1,0 164 372 3 30,1 29,4 32,1 7,5 0,9 163 374

Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав имеет температуру на 37-41°С ниже по сравнению с прототипом, что значительно снижает энергозатраты на плавление состава и приводит его в рабочее состояние, а также расширяет диапазон использования состава по температуре.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к электролитам для высокотемпературных химических источников тока. Согласно изобретению электролит для химического источника тока включает бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, при этом в качестве солей лития введены его сульфат и фторид при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Бромид лития 30,1…30,7 Метаванадат лития 29,4…31,5 Молибдат лития 29,3…32,1 Сульфат лития 7,5…7,7

Техническим результатом изобретения является уменьшение удельной энтальпии и температуры плавления. 1 табл.

Электролит для химического источника тока, включающий бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, отличающийся тем, что в качестве солей лития введены его сульфат и фторид при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Бромид лития 30,1…30,7 Метаванадат лития 29,4…31,5 Молибдат лития 29,3…32,1 Сульфат лития 7,5…7,7 Фторид лития 0,9…1,0