Электролит для химического источника тока Российский патент 2025 года по МПК H01M6/36 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области энергетики, в частности к разработке смесей, применяемых в качестве расплавляемых электролитов среднетемпературных химических источников тока. Известен состав, включающий фторид лития (1,37 мас.%) и бромид калия (98,63 мас.%) (Гаркушин И.К., Егорцев Г.Е., Кондратюк И.М. // Изв. вузов. Химия и химическая технология, 2005. Т. 48. Вып. 5. С. 148-150). Температура плавления смеси 712°C.

Уровень техники

Известен состав смеси, включающий фторид лития (8,00 мас.%) и хлорид калия (92,00 мас.%) (Диаграммы плавкости солевых систем. Тройные взаимные системы / Под ред. В.И. Посыпайко и Е.А. Алексеевой. М.: Химия, 1977, с. 175). Температура плавления смеси 715°C.

Однако приведенные смеси имеют сравнительно высокие температуры плавления.

Наиболее близкой к заявляемой смеси по температуре плавления и компонентному составу является смесь, включающая фторид лития (27,4-28,0 мас.%), фторид натрия (38,0-38,8 мас.%) и хлорид калия (33,8-34,0 мас.%) (патент РФ 2605989, опубл. в БИ 10.01.2017, БИ №1). Температура плавления смеси 591-595°C. Однако смесь имеет высокую удельную энтальпию плавления - 600-620 кДж/кг.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом настоящего технического решения является снижение удельной энтальпии плавления при снижении содержания в смеси соли лития.

Технический результат достигается тем, что смесь, содержащая фторид лития, хлорид калия и галогенид натрия, вместо галогенида натрия содержит его бромид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фторид лития 1,66…1,98 хлорид калия 39,28…39,41 бромид натрия 58,74…58,93

Электролит получен изучением системы, включающей приведенные компоненты, методом дифференциального термического анализа.

Осуществление изобретения

Пример 1. В электропечи шахтного типа сплавляют безводные соли марок «хч» (NaF, KCl) и «чда» (LiF) при следующем соотношении компонентов:

0,0166 г LiF (1,66 мас.%) + 0,3928 г KCl (39,28 мас.%) + 0,5874 г NaBr (58,74 мас.%). Удельная энтальпия плавления смеси, определенная на дифференциальном сканирующем калориметре, равна 238 Дж/г при температуре плавления 595°C.

Пример 2. В условиях примера 1 сплавляют соли в следующем соотношении:

0,0182 г LiF (1,82 мас.%) + 0,3935 г KCl (39,35 мас.%) + 0,5883 г NaBr (58,83 мас.%). Удельная энтальпия плавления равна 240 Дж/г при температуре плавления 591°C.

Пример 3. В условиях примера 1 переплавляют соли в следующем соотношении: 0,0198 г LiF (1,98 мас.%) + 0,3941 г KCl (39,41 мас.%) + 0,5893 г NaBr (58,93 мас.%). Удельная энтальпия плавления смеси равна 237 кДж/кг. Температура плавления 593°C.

Пример 4. В условиях примера 1 сплавляют соли в следующем соотношении:

0,0279 г LiF (2,79 мас.%) + 0,3896 г KCl (38,96 мас.%) + 0,5825 г NaBr (58,25 мас.%). Температура плавления смеси равна 617°C.

Пример 5. В условиях примера 1 сплавляют соли в следующем соотношении:

0,0089 г LiF (0,89 мас.%) + 0,3972 г KCl (39,72 мас.%) + 0,5939 г NaBr (59,39 мас.%). Температура плавления смеси равна 604°C.

За заявляемыми пределами концентраций компонентов (примеры 4 и 5) нарушается однофазность и повышается температура плавления смеси.

В таблице приведены сравнительные характеристики заявляемой смеси и смеси, выбранной в качестве прототипа.

Таблица

Составы Содержание компонентов, мас.% Удельная энтальпия плавления, кДж/кг Температура плавления, °C LiF NaF KCl NaBr Прототип 27.4-28.0 38.0-38.8 33.8-34.0 600-620 591-595 Заявляемый 1.66-1.98 39.28-39.41 58.74-58,93 238-240 591-595

Как видно из таблицы, заявляемый состав на 362-380 Дж/г ниже удельная энтальпия плавления, что снижает энергозатраты на расплавление состава и более быстрое приведение в рабочее состояние, а также на 25,74-26,02 мас.% снижено содержание дорогостоящего фторида лития.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к разработке смесей, применяемых в качестве расплавляемых электролитов среднетемпературных химических источников тока. Электролит включает фторид лития, хлорид калия и галогенид натрия, при этом в качестве галогенида натрия взят его бромид при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития - 1,66…1,98; хлорид калия - 39,28…39,41; бромид натрия - 58,74…58,93. Техническим результатом является снижение удельной энтальпии плавления электролита, что снижает энергозатраты на плавление электролита и ускоряет приведение его в рабочее состояние. 1 табл., 5 пр.

Электролит для химического источника тока, включающий фторид лития, хлорид калия и галогенид натрия, отличающийся тем, что для снижения удельной энтальпии плавления в качестве галогенида натрия взят его бромид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фторид лития 1,66…1,98 хлорид калия 39,28…39,41 бромид натрия 58,74…58,93