Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Кедринский И.А. -> "Химические источники тока с литиевым электродом" -> 77

Химические источники тока с литиевым электродом - Кедринский И.А.

Кедринский И.А., Дмитренко В.E., Поваров Ю.М., Грудянов И.И. Химические источники тока с литиевым электродом — Красноярск, 1983. — 247 c.
Скачать (прямая ссылка): himekektr1983.djvu
Предыдущая << 1 .. 71 72 73 74 75 76 < 77 > 78 79 80 81 82 83 .. 92 >> Следующая

9,2. Источники тока с другими окислителями в водном электролите
Не для морского применения вместо катодного реагента —
воды могут использоваться более энергоемкие окислители, растворенные в водном электролите [47], Применение их увеличивает разрядное напряжение за счет сдвига потенциала катодной реакции в положительную сторону. В электролит вводятся [48, 49] неорганические ионы — нитриты, гипохлори-ты} хлораты, броматы, сульфиты ,а также растворимые газы—трехокись азота или двуокись серы,
Подбираются такие соединения с этими ионами, которые должны быстро ц хорошо растворяться в электролите с образованием необходимых ионов; иметь незначительное ингиби-рующее влияние на токогенерирующие анодно-катодные реакции; обеспечить требуемые скорости восстановления и иметь низкую поляризацию катодной реакции под нагрузкой; не уменьшать электропроводности электролита; не будучи инертными к аноду взаимодействовать с ним медленнее, чем вода; ионы должны быть устойчивы (стабильны) в рабочих условиях.
Влияние неорганических окислителей иллюстрируется использованием нитрит-иона, в присутствии которого в элементе протекают реакции
на аноде — 6Li->6Li+ 4- бе, E0 = —3,05 В;
на катоде — NO~2 + 6 H2O + 6 е-> NH4OH + 7 ОН",
E0— 0,07 В;
в элементе — 6 Li + NO-2 + 6 H2O 6 Li+ + NH4OH + 7OHh E0^ 2,88 В.
По сравнению с реакцией в элементе литий —вода наблю- • дается прирост потенциала на 0,66 В. Поляризационные измерения показали, что перенапряжение катодной реакции в присутствии 0,5 M NaNO2 в 3 M KOH почти на 300 мВ меньше, чем в чистом 3 M KOH, а в присутствии 2 M NaNO2 —- на * 350 мВ (в диапазоне плотностей тока до 1 А/см2). Кроме то-
205
го, реакция с нитрит-ионом исключает выделение водорода, что позволяет упростить конструкцию ХИТ (исключается необходимость систем отделения газа из электролита), повышает безопасность ее эксплуатации. Нитрит-ион, кроме того, ин-гибирует коррозию лития. При дополнительном введении метанола аддитивное ингибирующее воздействие метанола с нитритом особенно заметно. Так, при напряжении элемента 1 В плотность тока коррозии в 3 M растворе KOH уменьшается почти в 50 раз при введении добавок 0,5 M NaNU2 и 20% метанола.
Концентрация окислительного иона в электролите должна быть не менее 0,2 М, при меньшем ее значении характеристики элемента ухудшаются из-за диффузионных ограничений подачи иона. При этом может быть не обеспечено достаточное количество реагента на инертном катоде для поддержания требуемой скорости электрохимического восстановления. Верхний предел концентрации окислителя ограничивается уровнем его насыщения в электролите (кроме концентрации гипохло-рита; которая не должна превышать 5 M). Оптимальное содержание окислителя, дающее наилучшие разрядные характеристики элемента, находится в диапазоне концентраций дт 0,5 до 2 M при концентрации электролита, например гидрокси-да лития, в пределах от 3 до 4,5 М.
Однако наиболее эффективными неорганическими окислителями [39, 40, 41] являются соединения, содержащие перекис-ный ион: перекись водорода, перекиси натрия, лития, калия, а также высшие окислы этих же металлов.
Реакция катодного восстановления перекисного иона происходит при наиболее' положительном потенциале:
НО-2 + Н20 + 2е->ЗОН- E0 = 4-0,88 В, поэтому у элемента с литием E0--3,93 В.
Перекисный ион образуется по реакции
h2o2 + он- h2o + но-2,
следовательно, общую реакцию в элементе можно записать в виде
2Li + H202->2Li+++20H- E" = 3,93 В. Теоретическая энергия 15150 Вт-ч на 1 кг лития. В [38] уча-стие перекиси водорода рассматривается в свете работы литий-кислородного элемента по реакции
2 li + h2o + V2o2 -> 2 lioh (E0 - 3,45 В), происходящей благодаря разложению перекиси по обычным механизмам h2o2h2o + V2O2
Отсутствие выделения водорода обеспечивает отмеченные
ранее преимущества. Применение перекиси водорода позволяет получать значения удельной мощности до 3 Вт/см2. При этом расход лития меньше, чем в элементе системы «литий — вода», так как высокие мощности достигаются в большей степени благодаря увеличению напряжения, чем повышению тока. •
Характеристики элементов, получаемые • использованием перекиси водорода, приведены в табл. 9.6. :
T а б л и ц а 9.6 Разрядные характеристики элементов с окислителем —
Температура электролита, °С
Концентрация, M
гидроокиси лития
перекиси (и др.)
различных условиях
Плот-
ность Напря- *
тока, жение, В
м А/см2
Примечание
25 4,5 0,25 300 ¦ 2,5
50 5,0 0,25 * 300 2,5
20 4,5 5,0 1000 2,5 Высокая мощность
20 4,0 0,1 150 2,5
20 4,0 0,1+0,5MNaCl 150 2,5 С морской водой
20 4,0 0,05 + 3 M KOH 100 2,5 Обеспечивали высокую токовую эффективность
20 0,05 + 9 M LiCl Высокий ток и Отсутствие
напряжение щелочи
По данным [17], элементы с перекисью водорода работают с напряжением примерно на 1,3 В выше, чем элементы с водой при любой плотности тока. При плотности тока 300 мА/см2 ХИТ работали с напряжением 2,5 В в течение 45 мин. При этом в качестве эффективного инертного катода рекомендуется применять стальную сетку, покрытую серебряным катализатором, облегчающим процесс разложения перекиси водорода.
Предыдущая << 1 .. 71 72 73 74 75 76 < 77 > 78 79 80 81 82 83 .. 92 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed