Химические источники тока с литиевым электродом - Кедринский И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Другой вариант элемента [8] представлен на рис. 9.2. Спиралевидная форма позволяет использовать обе стороны листового металлического катода 7, представляющего собой тонкую ленту. Анод 3 заключен между двумя сторонами катода. Благодаря такой форме элемента увеличивается поверхность катода и повышается напряжение. Аналогично описанному элемент имеет пластмассовое до^-нышко 1 и крышку. Отрицательный токоотвод 2 внедряется в «тело» анода через донышко. Положительным * токоотводом служит корпус элемента. Система подачи воды с резервуаром 5 и клапаном 6 показана на рис. 9.2. Преимущества такого элемента — компактность, простота устройства и сборки.
Еще один вариант элемента (рис. 9.3) состоит из централь-
Рис. 9.2 .Наливной спиральный элемент: 1—донышко; 2 — отрицательный токоотвод; 3 — анод с изолирующей пленкой; 4 — электролит; 5 — резервуар; 6 — к*лапан входной; 7 — катод
181
Рис. 9.3. Элемент с погруженным анодом: 1—клапан входной; 2— резервуар; 3 — анод; 4 —: токоотвод; 5 — фиксирующее кольцо; 6 — катод; 7 — электролит; 8-— корпус; 9 — донышко
ного круглого анода о и окружающего его катода 6. Кольцевое про» стрстнетво между ними за полнєно электроди-том 7. Для обеспечения подачи анода по мере его расходования анод в ы по л н я ют дл и н нее (выше) катода. Фикса-ция анода в центре осуществляется" кольцом 5, в котором анод скользит. Вода из резервуара 2 через клапан 1 подается на дно элемента. Преимущество конструкции — возможность использования анодов больших диаметров. Последующие усовершенствования элемента, описанного в [7], показаны на рис. 9.4 по данным [8, 9]. В нем электролит подается на рабочую поверхность анода, покрытую пленкой гидроксида 1. Сетчатый катод 2 из,никеля и железа прилегает к поверхности анода. Поскольку анод 6 срабатывается, предусмотрено, что катод, будучи подвижным, следует за фронтом растворения, а токосъем %с него осуществляется с помощью гибкого токоотвода 3, соединенного с клеммой 4. Ток с анода снимается клеммой 8. Для предотвращения затекания электролита 5 между стенками корпуса и анодом анодный стержень 6 вклеивается с помощью эпоксидной смолы 7. -
Предложена также [10, 11] организация самопроизвольной циркуляции в группе элементов. На рис. 9.5 представлена группа из двух элементов, имеющих трубчатую конструкцию, расположенную вертикально. Анод 2 крепится к внутренней поверхности корпуса трубки 1. Сетчатый металлический экранный катод 3, свернутый в виде спирали-трубки, помещается внутри трубчатого элемента по всей анодной рабочей поверхности. По мере вырабатывания анода свернутая спиралью сетка раскручивается, что обеспечивает постоянный контакт ее с рабочей поверхностью. В процессе реакции происходит разогрев электролита 4 и выделение водорода. Разогретый
182
электролит и водород поднимаются вверх и обеспечивают движение электролита. Затем электролит с газом поступает по трубкам 5 в резервуар 6. В последующем водород удаляется из системы через клапан 7, а электролит охлаждается в резервуаре. Эффективность охлаждения увеличивается при погружении всего блока в водную среду. Свежая вода для разбавления поступает в трубку 8. Объем ее, определяющий концентраццю электролита, регулируется клапаном, который срабатывает от датчика напряжения (не указаны). Благодаря этому поддерживается постоянный уровень мощности. Если центральный резервуар . используется для работы нескольких элементов, то электрический баланс между ними поддерживается за счет одинаковой температуры й концент-. рации электролита. Такая система обеспечивает простоту установки в целом, отсутствие потерь энергии на насосы и теплообменники, а также бесшумность работы. В батарее из четырех трубчатых элементов длиной 150 мм," диаметром 25,4 мм, содержащих литий толщиной 3,18 мм, длиной 127 мм, получена мощность 50 Вт при времени работы 2 ч. Температура эЛектролита 28° С. Батарея погружена в воду с температурой 25° С. Электролит— 1 M раствор гидроокиси лития в хлориде лития [10].
Дальнейшее усовершенствование элементов с принудительным протоком электролита [12, 13] заключается в увеличении рабочей поверхности анода, находящегося в контакте с прижатым сетчатым катодом, в условиях протока электролита. По мере срабатывания анода катодная сетка остается прижатой к поверхности анода благодаря пружинам Энергия отво-
P и с. 9.4. Элемент с подвижным катодом: 1—изолирующая пленка на аноде; 2 — сетчатый катод; 3 — гибкий токоотвод; 4 — клемма положительная; 5 — электролит; 6 — анодный стержень; 7 — эпоксидная герметизация; 8 — токоотвод отрицательный с клеммой
183
дится через изолированный токоотвод анода и неизолированный катодный токоотвод. Материал катодной сетки — никель или простая сталь. Поток электролита омывает электрод с двух сторон. Такие монопо-ляриые элементы можно собирать в батарею с общим контуром циркуляции электролита.
Батарея из 12 таких элементов с двусторонней поверхностью каждого 930 см2 (15,24Х Х30,5 см2) в электролите 3 M гидроокиси лития при нормальной температуре генерировала мощность 2040 Вт [12] при плотности тока 0,18 А/см2. Габариты батареи 33X33X25,4 см. Скорость протока электролита 11,35 л/мин.
