Способ подготовки к хранению топливной батареи Советский патент 1977 года по МПК H01M8/04 

1

Изобретение относится к химическим источникам тока, а именно к способам подготовки к длительному хранению топливной батареи с электролитом на основе гидроокиси щелочного металла и газодиффузионными электродами.

Известен способ подготовки к длительному хранению химического источника тока путем заполнения электролитной камеры электролитом из гидроокиси щелочного металла рабочей концентрации 1.

Известен также способ подготовки к длительному хранению химического источника тока путем заполнения электролитных камер электролитом, его сливания, кристаллизации оставшегося электролита и герметизации 2. Однако использование этих известных способов для подготовки к длительному хранению топливной батареи неприемлемо, так как значительное количество щелочи, кристаллизующейся в электролитных коммуникациях и в порах электродов, при последующем пуске генератора в эксплуатацию не дает возможности осуп,ествить операцию пропитки электролитом пор электродов для придания им запорных свойств. Кроме того, многочисленные кристаллы сухой щелочи закупоривают рабочие сечепия расходных дросселей, трубопроводов, вызывают заклинивание или ускоренный износ приборов электролитного контура, в частности

электролитного насоса. Все это сокращает срок службы генератора, а также не позволяет провести надежный пуск генератора в эксплуатацию после хранения.

Цель изобретения - обеспечение после длительного хранения электрохимического генератора надежного пуска его в эксплуатацию, а также уменьшение износа приборов систем обеснечения.

Для этого по предлагаемому способу для заполнения электролитных камер используют разбавленный электролит с содержанием гидроокиси щелочного металла 2-40 вес. % от рабочей концентрации электролита.

При этом количество гидроокиси щелочного металла, оставшейся в генераторе после его остановки и слива электролита, уменьшается настолько, что при пуске генератора легко осуществляется пропитка электродов с приданием им расчетных запорных свойств. Кроме того, уменьшенное количество гидроокиси щелочного металла способствует получению более мелкодисперсной структуры сухой щелочи без образования крупных блочных крпсталлов. Это обстоятельство исключает возможность заклинивания приборов системы обеспечения (двигатель, клапаны, электромагниты и т. п.), способствует сохранению проходных сечений трубопроводов электрохимического генератора.

Пример 1. Для определения оптимального количества гидроокиси щелочного металла, остающейся в порах электродов и в электролитных коммуникациях электрохимического генератора, электроды пропитывают электролитом разных концентраций и высушивают в нагретой вакуумной камере. Подготовленный таким образом электрод погружают на 2- 3 см в электролит. При этом фиксируют время, в течение которого электрод приобретает запорные свойства. Концентрация гидроокиси для придания электродам запорных свойств принята равной рабочей концентрации электролита электрохимического генератора и составляет 7,0±0,5 г-экв/л. Запорные свойства считаются удовлетворительными, если электрод обладает герметичностью при давлении (аргона) с газовой стороны электрода на 0,6 кгс/см выше давления электролита. Одновременно определяют оптимальную концентрацию электролита, остающегося в генераторе перед высушиванием, при которой сохраняют работоспособность автономно испытываемые электролитный насос и устройство для сброса газа из электролита, входящие в состав системы обеспечения работы ЭХГ. Результаты экспериментов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Примечание: В каждую из серий входит 4-6 электродов, 5 электролитных насосов и 5 приборов автоматического удаления газа из электролита.

Экспериментальные данные показывают, что время восстановления занорных свойств газодиффузионного электрода увеличивается с повышением количества сухой гидроокиси в порах электрода, которое, в свою очередь, пропорционально концентрации электролита, оставшегося на электродах неред высушиванием электрохимического генератора. При концентрации гидроокиси калия более 5 г-экв/л придание электродам запорных свойств крайне затруднено, а приборы систем обеспечения работоспособны при концентрации щелочи не более 3-3,5 г-экв/л.

В то же время для электродов, пропитанных щелочью с концентрацией гидроокиси менее 0,1-0,15 г-экв/л, при хранении увеличивается скорость снижения выходных энергетических характеристик. Таким образом, оптимальные значения концентрации гидроокиси, остающейся в электрохимическом генераторе перед ее кристаллизацией, находятся в предел ах 0,15-3 г-экв/л, что составляет 2-40% от .концентрации гидроокиси в рабочем электролите.

Пример 2. После окончания эксплуатации электрохимического генератора рабочий электролит сливают, и электролитные камеры заполняют раствором электролита с содержанием гидроокиси в пределах 2-40% от концентрации гидроокиси в рабочем электролите. После этого раствор сливают, а оставшуюся в растворе гидроокись переводят в кристаллическое состояние любым известным способом (например, сушат подогретым газом, вакуумируют и т. п.). Подготовленный таким образом к хранению генератор заполияют инертным газом и герметизируют.

Таблица 2

Ниже приведены результаты, полученные при подготовке к хранению серийного водородно-кислородного электрохимического генератора с газодиффузионными электродами на осиове металлокерамического никеля и электролитом на основе гидроокиси калия (концентрации 7,0+0,5 г-экв/л). После подготовки к длительному хранению генератор вводят в эксплуатацию и проверяют работоспособность узлов и систем обеспечения, а также уровень вольт-амперных характеристик. Результаты представлены в табл. 2.

Использование предлагаемого способа подготовки электрохимического генератора обеспечивает по сравнению с известными способами надежный и воспроизводимый пуск генератора в эксплуатацию после храпения и увеличение срока службы приборов и узлов системы обеспечения.

i6 Формула изобретения

Способ подготовки к хранению топливной батареи, содержащей газодиффузионные электроды и электролит из гидроокиси щелочного металла, путем заполнения электролитных камер электролитом, его слива, кристаллизации оставшегося электролита и герметизации, отличающийся тем, что, с целью обеспечения падежного пуска в эксплуатацию и увеличения срока службы батареи заполиение электролитных камер ведут электролитом с концентрацией, составляющей 2- 40 вес. % от рабочей концентрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авт. св. № 387471, кл. HOIM 10/28, 1972.