Топливный элемент Советский патент 1961 года по МПК H01M8/08 H01M4/86 

Известны топливные элементы, работающие на принципе иоиизаини и соединения газов, подводимых к инертным nopHCTHJvi электродам, расноложенным на небольшом расстоянии один от другого.

В предлагаемом элементе электроды состоят из двух нористых пластин, изготовленных путем спекания порошка металла, nanpjiMep никеля, и промежуточного слоя порошка между ними, обладаюшего спойством катализатора. Такое выполнение элемента обеспечивает его эффективную работу при температуре окружающей среды и давлении, ле превышающем одной атмосферы.

Рекомендуется изготовлять пластины из одинаковых или разных материалов, а порошок, образующий промежуточный слой, делать из материала, аналогичного материалу пластин, в частности из никеля. Пластина, помещенная со стороны подвода газов, может быть менее пористой, чем пластина, помещенная со стороны электролита.

На фиг. 1 изображен топливный элемент; на фиг. 2 - диффузор с разрезом.

Ло 142584- 2 -

Описываемый топливный элеме1гт работает слелующнм образомГаз-вссстаиовитель (например, водород, окись углерода или метан) нагфазляется на обладающий тталитическимн спойстпами и не поддающийся воздействию продуктов электролиза порнстын электрод, который погружен в электролит, например щелочной. При контакте с этим - лектродом газ поглощается, а затем ионизируется, пыспобождая электрон, который заряжает электрод отрицательно. Образовавшнеся при этом ионы стремятся к другому электроду, изготовленному также лз nojufCToro материала, на к. орыи направляется окисляющий газ (например, кислород, воздух иЛ« газ, образующий галоидные соли).

Топливный элемент работает при нормальной температуре окружающего воздуха и прн давленич, немного превышающем атмосферное. Расстояние между дву.мя его инертными, не поддающимися воздейстнию электролита и пористыми электродами не превышает толщины слоя, называемого диффузионным. Практически это расстояние равно 0.1-0,2 мм.

Электролит циркулирует в ячейке при давлении ниже, чем давление активного газа; во избежание полной пропитки электродов и проплкног;е1П1я газа в электролит.

Для устранения проникновения газа в электролит электроды изготовляются с такой пористостью, при которой величина потерь при проходе газами электродов меньше необходимого избыточного давления. Величина избыточного давления должна быть меньше одной атмосферы.

Количество электролита между электродами ограничено, что достигается применением капиллярного разделителя, изготовляемого из нейлона, асбеста или стекловолокна.

При работе электролита образуется вода, которая уменьнтаст его плотность II вследствне этого ухудшает прохождение реакции. Влнянм1 воды тем меньше, чем больше электролита в начале реакции.

Отрицательный электрод элемента состоит из двух пг)ристых пластин, изготовленных путем спекания металлического порошка, или двух металлических губок, например никелевых, с промежуточным слоем в виде очень тонко размолотого порошка, играющего роль катализатора.

Пористость пластин неодинакова, причем более плотная пластина помещена со стороны электролита. Так, пластина со стороны нодачи гачов нмеет толщину 0,9-1,1 мм, а со стороны электролита 0,5-0,8 мм. Промежуточный слой при этом равен 2,5-3,5 мм.

Положительные электроды изготовляются из различных материалов, что не влияетна работу отрицательного электрода. Опытами установлено, что лучше всего делать отрицательный электрод из никеля, а положнтельный - из активного угля, покрытого пленкой серебра. Мощность такого элемента равна 0,1 вт на 1 см электрода прн напряжении 0,5 в.

В описываемом топливном элементе к двум электродам / и 2. разделенным прокладкой ,9, прикладываются диффузоры 4 i 5. Электроды с диффузорами располагаются в корпусе, состоящем из двух металлических составных стенок 6 и 7, покрытых изнутри изолирующим (например, нейлоном, полиэтиленом или т. п. материалом). Между этими стенками, соединенными болтами 8, проложены круглые прокладки 9 и JO. Электроды прижимаются к прокладке 3 с помощью пружин /У и J2. Электролит в элемент поступает через трубку J3, а выходит через отверстие М, просверленное в одном из электродов, к трубку /5.