ПИРОТЕХНИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЯ ТЕПЛОВОГО ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2022 года по МПК H01M6/36 C06B33/06 C06B29/04 

Изобретение относится к малогазовым средствам обогрева тепловой батареи, а именно к пиротехническим нагревателям, используемым для разогрева тепловых химических источников тока.

Известна пиротехническая смесь для нагревателя тепловых батарей из порошков железа и перхлората калия с содержанием железа 84-90 масс. % (Патент США N4044192, кл. 429-112, 1977). Пиротехнические нагреватели, изготовленные прессованием такой смеси, имеют форму круглых пластин (у нас - тепловая таблетка) с диаметром, равным диаметру электрохимического элемента.

Недостатком состава пиротехнической смеси является скорость горения до 9 см/с при критической толщине 0,9 мм тепловой таблетки, что ограничивает время активации теплового химического источника тока.

Известна пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока (Патент RU №2091917, МПК Н01М 6/36, опубликовано 27.09.1997 принята за прототип), содержащая железо и перхлорат калия, содержащая, масс. %: молибден 5-15, перхлорат калия 10-18, железо 67-85, дающая возможность увеличить скорость горения до 29 см/с при толщине тепловой таблетки менее 0,2 мм.

Недостатком данного состава является низкая скорость горения, 6-9 см/с при толщине 0,7-0,9 мм, которая необходима для обеспечения требуемого тепловыделения в тепловых батареях повышенной мощности.

Современный уровень техники в области пиротехнических смесей тепловых химических источников тока не содержит технических решений, позволяющих достигать скорости горения свыше 10 см/с при толщине тепловой таблетки 0,7-0,9 мм, что ограничивает время активации и работы тепловой батареи.

Задачей настоящего изобретения является разработка состава пиротехнической смеси, обеспечивающей снижение времени активации тепловой батареи при требуемом уровне времени работы.

Техническим результатом изобретения является повышение скорости горения пиротехнической смеси до уровня более 10 см/с при толщине пиротехнического нагревателя 0,86-0,91 мм.

Указанный технический результат достигается составом предлагаемой пиротехнической смеси. Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока содержит, масс. %: железо 67-85, перхлорат калия 10-18, молибден 5-15, причем средний размер частиц порошка молибдена составляет 1,9-2,0 мкм.

Порошки молибдена широко применяются в различных областях техники. Известен промышленно производимый порошок молибденовый восстановленный со средним размером частиц 2-4,5 мкм, применяемый для производства спеченных и деформируемых полуфабрикатов и изделий, а также в качестве катализатора, например, комплексного высокоэффективного молибденового катализатора эпоксидирования олефинов в производстве полипропилена (http://www.polema.net/molibden-poroshok.html). Учитывая каталитическую роль молибдена в процессе окисления (горения) порошка железа перхлоратом калия, снижение среднего размера частиц молибдена является эффективным способом увеличения скорости горения, поскольку при этом увеличивается поверхность контакта частиц порошка железа, кристаллитов окислителя и катализирующего этот процесс молибдена. Кроме того увеличение дисперсности молибденового порошка значительно увеличивает его каталитическую активность, снижает температуру воспламенения смеси, что приводит к снижению времени активации теплового химического источника тока. Достижение среднего размера 1,9-2,0 мкм происходит при размоле крупносерийного порошка молибдена со средним размером частиц 3-6 мкм на планетарной мельнице с последующим отделением фракции 1,9-2.0 мкм на ситах. Достижение скорости горения более 10 см/с при толщине пиротехнического нагревателя 0,86-0,91 мм позволяет сочетать быструю активацию теплового химического источника тока с большим количеством тепла, выделяющимся при горении нагревателя, что увеличивает время работы тепловой батареи.

Пример использования пиротехнической смеси.

Для сравнительных испытаний пиротехнической смеси были изготовлены пиротехнические нагреватели в виде тепловых таблеток толщиной и составом, приведенными в таблицах 1, 2, 3.

Компоненты пиротехнической смеси подвергали сухому смешиванию, из полученной смеси изготавливали пиротехнические нагреватели толщинами, указанными в таблицах 1, 2, 3 и определяли скорость горения на установке определения времени горения тепловых таблеток.

В таблице 1 приведены составы пиротехнических смесей с порошком молибдена, имеющим средний размер частиц 4 мкм и их скорости горения.

В таблице 2 приведены составы пиротехнических смесей с порошком молибдена, имеющим средний размер частиц 2 мкм и их скорости горения

В таблице 3 приведены составы пиротехнических смесей с порошками молибдена с различным средним размером частиц и их скорости горения.

Как видно из приведенных таблиц пиротехническая смесь с содержанием, масс. %: молибден - 15, перхлорат калия - 14, железо - 71 позволяет достигать скорости горения 16,9-17,7 см/с при толщине пиротехнического нагревателя 0,86-0,91 мм, что превышает лучший вариант прототипа в 1,88-1,96 раза. Испытания данного состава в тепловом химическом источнике тока показали, что время активации снижается в 2,22-2,27 раза при том же времени работы, что и для прототипа.

Таким образом, технический результат изобретения достигается за счет существенного признака, среднего размера частиц молибдена.

Изобретение относится к малогазовым средствам обогрева тепловой батареи, а именно к пиротехническим нагревателям, используемым для разогрева тепловых химических источников тока. Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока в виде таблетки содержит, мас.%: железо 67-85, перхлорат калия 10-18, молибден 5-15. Средний размер частиц порошка молибдена составляет 1,9-2,0 мкм. Таблетка выполнена толщиной 0,86-0,91 мм. Изобретение позволяет повысить скорость горения пиротехнической смеси до уровня более 10 см/с при толщине пиротехнического нагревателя 0,86-0,91 мм. 3 табл.

Пиротехническая смесь для нагревателя теплового химического источника тока в виде таблетки, содержащая, мас.%: железо 67-85, перхлорат калия 10-18, молибден 5-15, отличающаяся тем, что таблетка выполнена толщиной 0,86-0,91 мм, а средний размер частиц порошка молибдена составляет 1,9-2,0 мкм.