Фото-химический источник тока Советский патент 1990 года по МПК H01M14/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении химических источников тока, работающих под действием фотоизлучений и ионизирующих излучений.

Известен химический источник тока, содержащий кислородный газовый электрод, противополярный электрод и смесь ионопроводящего водного раствора электролита с топливом (спирт, гликоль, муравьиная кислота).

Недостатком такого источника тока является сложность конструкции, свя- эалная с необходимостью хранения и подвода извне жидкого и газообразного реагентов, и низкая надежность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является фотохимический источник тока, содержащий полупроводниковый фотоэлектрод, электрод противополярности и ионопрово- дящий раствор электролита.

Недостатком указанного источника тока является низкий КПД прямого преобразования энергии фото- и ионизирующих излучений в электрическую.

Цель изобретения - повышение КПД - достигается тем, что в фотохимическом источнике тока, содержащем полупронод- никовый фотоэлектрод, электрод противополярности и ионопроводящий водный

СЛ

СО 4ъ СЛ

О

раствор электролита, согласно иаобре тению в качестве электрода противо- поляркости взят соответствующий газовый электрод, причем для полупроводникового электрода у-типа в качестве газового электрода взят водородный электрод, а для полупроводникового электрода л-типа взя-r кислородный или газогалоигчый электрод.

На чертеже представлена схема фотохимического источника тока (фото- ХИТ).

Фото-XIIT содержит полупроводниковый электрод 1 и газовый электрод 2, установленные в раме 3. Со стороны фотоэлектрода 1 система герметически закрыта пластинкой 4, сделанной из кварца (или из других материалов, прозрачных относительно ультрафиолетовых и видимых излучений) в случае преобразования ионизирующих излучений, пластинка-окно 4 сделана из таких материалов, которые частично или полностью призрачны для этих излучений. Со стороны газового электрода 2 элемент герметически закрыт металлической или пластмассовой пластинкой 5. Пространство 6 между эле гро- дами и 2 и электродом 1 и пластикой 4 через трубки 7 и 8 соединено с объемом 9, и они заполнены не до конца этого объема электролитом. Пространство 10, образованное мел.цу электродом 2 и пластинкой 5, чере; трубопровод 11 соединено г пространством 12 над электролитом. Эти пространства через патрубок 13 нредв IPII тельно заполняются газом, соответствующим газовому электроду. Для фото-ХИТ с воздушным электродом пространство 10 связано с воздухом. От электродов 1 и 2 выходят наружу электрические контакты 14.

(Ьото-ХИТ работает следующим образом .

15 процессе освещения фотоэпектрода I солнечными лучами или лучами от други источников 15 и одновременно о снятия электрического тока через внешчю.о

на гр у з ку

на фото электроде 1 проис

ходит фотолиз - выдел с1 Hilt гзэа, со- ответствую,|ь.: гаэогог-rv электроду (для водородного т Гек тропа - водород,

для кислородного электрода - кислород и т.д.). Выделившийся гаи с поверхности фотоэлектрода 1 проходит в пространство 12 и оттуда через трубопровод 1 1 поступает is пространство 10 газового электрода. На электроде 2 происходит хемосорбция газа г последующим его окислением (водо- род) или восстановлением (кислород, хлор и т.д., Про ождению газа с поверхности фотоэлектрода в пространство 12 способствует естественная

циркуляция возможна и искуственная

2 циркуляция/ электролита, Последняя выполняет также роль системы охлаждения.

Газовые электроды работают либо по принципу создания градиента смачивания активной массы электрода

Q электролитом путем гидрофобизации либо по принципу создания перепада давлений между газовым электродом и электролитом посредством запорного слоя .

5При этих процессах концентрация

электролита, содержание газа и его давление не изменяются. Удельная энергия фото-ХИТа и его КПД зависят от акгивности катализаторов фотоэлек грода и газового электрода, от вида энергии и интенсивности потребляемых излучений и также от температуры электролита и газа .

35Кроме того, КПД фото-ХИТа довольно сильно зависит от возможности быстрого и непрерывного удаления газа, образовавшегося на поверхности пор фотоэлектрода в результате фотолиза.

40В качестве примера приводится таблица данных некоторых характеристик для различных типов фото-ХИТов с различными полупроводниковыми фотоэ- лектродами.

45„

Из приведенной таблицы видно, что

фототехнические исп чнчкн тгка имеют более высокий КПД преобразования (2- 3%) по сравнению с известным (- 1,5%). Кроме того, укачанные неточ50

пики могут работать и в режиме генератора, и в режиме аккумулятора, в то время как известный источник только в рекиме аккумулятора.

Кислород- Ns.OH ный;КО

воздушный 10-30%

370

100

3-4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении химических источников тока, работающих под действием фотоизлучений и ионизирующих излучений. Сущность: с целью повышения КПД и прямого преобразования фото- и ионизирующих излучений в электрическое, в качестве электрода противоположной полярности взят соответствующий газовый электрод. В качестве полупроводникового электрода берут полупроводник р-типа или п-типа, а в качестве газового электрода - водородный, или кислородный, или воздушный, или галоидный электроды. 3 з.п. ф-лы.

л

л

Хлорный

Кислородный ; воздушный

Кислородный; воздушный

Водородный

-10% 370

Па Л

КОИ32010-30% 400

н2я;-Ч

Маг304 3-10% 400- 700

100

3-4

100 2-32-3

1002-32-3

I4..j4 3-10% 400- 700

100 2-32-3