Уже известны медно-свинцовые аккумуляторы, например, с раствором серной кислоты в качестве электролита.
Положительный и отрицательный электроды предлагаемого аккумулятора состоят из угля или графита.
Электролитом служит насыщенный водный раствор двух солей: азотно-кислого свинца РЬ(МОз)2 и азотно-кислой меди Си(КОз)2.
При зарядке аккумулятора происходит электролиз этих солей следующим образом: медь осаждается в металлическом виде на отрицательном угольном электроде аккумулятора, свинец же осаждается в форме двуокиси свинца PbOg на положительном угольном электроде аккумулятора.
Основная химическая реакция, идущая при зарядке аккумулятора, выражается следующим уравнением:
Pb(N08)2 + Си(Шз), +2Н20 Си + РЬ02+4НКОз.
При работе-разрядке аккумулятора, происходит обратный процесс в следующем виде: медь, окисляясь, с катодного полюса переходят в раствор с об(224)
разованием исходной азотнокислой меди, что и до зарядки аккумулятора.
Двуокись же свинца восстанавливается в окись РЬО, которая с анодного полюса переходит в раствор с образованием исходного азотнокислого свинца.
Химическая реакция при разрядке аккумулятора для обоих полюсов будет выражаться прежним уравнением, но в обратном виде:
Си + РЬОа + 4НКОз CuCNOs) + + РЬ(КОз),4-2НгО.
В конструктивном отношении аккум лятор может быть выполнен весьма различно. Электролит представляет собой насыщенный водный раствор эквивалентных количеств азотнокислых свинца и меди. Но 1 л воды берется и растворяется 294 г безводной соли .азотнокислого свинца и 215 г водной азотнокислой меди. На 1 см- анода берется до 20 см электролита.
Если количество накопившейся при электролизе азотной кислоты не превышает 7% от веса электролита, то такой электролит практически не дает запаха и паров окислов азота в воздух, т. е. воздух для человека не делается вредным, Зто находит себе объяснение в том, что до этол., концентрации азотная к0слсйрд дает.,С. водой прочные жидкие и малолетучие гидраты. Наличие 7Vo азотной кислоты обеспечивает емкость акку1П лятора 20 ампер-часов на 1 литр электролита. Эта емкость для практических целей вполне достаточна.
Если свободной азотной Кйслоты в электролите накопляется нн больше 7%, то металлическая медь катодного полюса (при обычной комнатной температуре) практически не выделяет из азотной кислоты газообразной окиси азота и других газообразных продуктов. Это объясняется образованием на металлической меди твердой пленки соли и тем, что при данной концентрации азотной кислоты и ниже- скорость реакции между медью и электролитом весьма мала.
При наличии на аноде такого окислителя, как двуокись свинца, в результате большого числа зарядок и разрядок аккумулятора, никакого восстановления азотной кислоты в низшие соединения азота, но утверждению автора, не наблюдается.
По данным автора после 50 зарядных циклов опытного аккумулятора химический анализ электролита показал, что практически электролит остался неизменным.
Более того, автор умышлемпо вводил в электролит некоторое количество аммиака. Оказывается, что в условиях аккумулятора, аммиак постепенно окисляетбя в азотную кислоту.
Таким образом, побочные реакции по отношению к главной выражены весьма слабо и идут в условиях аккумуляторов в направлении образования высших кислородных соединений азота.
Дополнительными мерами и введением стабилизируюш;их веществ количество накопляющейся при электролизе азотной кислоты можно доводить до 12% от веса электролита без уш;ерба для аккумулятора и работающих. В этом случае емкость аккумулятора повышается до 30 ампер-часов на 1 литр электролита.
При емкости 30 ампер-часов условия к концу зарядки аккум5 лятора не ухудшаются, и газообразные продукты электролиза не выделяются, так как в электролите после зарйдки аккумулятора еще остается достаточное количество медных и содержащих свинец ионов.
Выделение газообразных продуктов из электролита прл электролизе может иметь место только при чрезмерных плотностях тока (свыпге 5 ампер на квадратный дециметр анода). Зарядку с чрезмерной плотностью тока и выделением газообразных продуктов в воздух делать не следует: происходит потеря азотной кислоты электролита за счет потерь в воздух соединений азота.
Конечно, вместо азотнокислых можно употреблять медные соли и свинцовые других кислородных кислот, лишь бы эти соли были: растворимы в воде, и только соли органических кислот из-за их окисления являются непригодными. Особенно пригодны медные и свинцовые соли, галор ды кислородных кислот, но эти соли дороги и менее изучены в применении к аккумулятору.
Медно-свинцовый гиекумулятор, у которого электроды погружены в электролит, имеет небольшой саморазряд, если процент азотной кислоты, накопившейся в электролите в результате электролиза, не превышает 5%. При высшем проценте азотной кислоты саморазряд делается заметным. В отношении саморазряда анод с двуокисью свинца 5стойчив, менее устойчив катод из меди.
В качестве материала для электродов, на которых при электролизе осаждается медь и двуокись свинца, автор применяет графит или уголь. Уголь достаточно прочен, дешев и электронроводен. На аноде уголь покрывается при зарядке аккумулятора двуокисью свинца, которая и предохраняет уголь от окисления. Медь весьма хорошо осаждается на угле. Поскольку медь покрывает угольный электрод в форме капсулы, то местные токи практически отсутствуют.
Некоторая ломкость графитовых и угольных электродов является недостатком, но он перекрывается их дешевизной и возможностью беспрепятственной замены сломанных и поврежденных электродов новыми без порчи аккумулятора в целом.
Б качестве катодного электрода можно брать вместо угля ту же медь.
Характеристика аккумулятора следующая. Электродвижущая сила аккумулятора 1, 2-1,5 Б ольта; емк J сть 15- 30 амперчасов на 1 литр электролита; плотность зарядибго и разрядного токов на 1 дециметр и не выше 5 ампер; при высших плотностях происходит выделение газообразных продуктов, что вредно для электролита; внутреннее сопротивление - меняющееся: оно незначительно в начале зарядки и весьма мало в середине и конце зарядки аккумулятора; раствор электролита все время остается прозрачным.
По дешевизне, сроку службы и другим показателям медио-свинцовому аккумулятору, по мнению автора, нредстоит большое будущее, особенно в радиотехнике и при аккумулировании ветровой энергии.
Предмет изобретения.
1.Медно-свинцовый электрический аккумулятор, отличающийся тем, что, с целью получить аккумулятор, в котором активные материа.1ы как отрицательного, так и положительного электродов при разряде переходят в раствор в виде солей соответствующих металлов, выделяемых снова на электродах при заряде, в качестве электролита применен разбавленный раствор азотной кислоты.
2.В аккумуляторе по п. 1 применение раствора азотной кислоты коицентрацни в пределах 7-12 весовых процентов.
3.В аккумуляторе по п. 1 примененпе в качестве материала неактивной токоподводящей электродов - угля, графита и тому подобного материала с развитой поверхностью.
