×
20.03.2019
219.016.e355

СОЛЕВОЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕМБРАННЫЙ АККУМУЛЯТОР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002279161
Дата охранного документа
27.06.2006
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к вторичным источникам электрической энергии. Согласно изобретению солевой аккумулятор представляет собой аккумулятор, в котором электроды, погруженные каждый в свой солевой электролит (католит и анолит), разделены химически стойкой анионной мембраной. Техническим результатом изобретения является создание нового типа мембранного аккумулятора.
Реферат Свернуть Развернуть

Использование: В качестве источника электрической энергии.

Сущность изобретения: солевой комбинированный мембранный аккумулятор состоит из отрицательного электрода - цинка, погруженного в водный раствор сульфата цинка и положительного электрода - меди, помещенной в концентрированный раствор сульфата меди. Катодное и анодное пространство разделены химически стойкой анионообменной мембраной. Катодное и анодное пространство собраны в едином корпусе.

Разделение растворов двух солей пористой перегородкой из инертного материала (керамика) или с помощью электролитического ключа - стеклянной трубки заполненной токопроводящим раствором (раствор нитрата или хлорида калия или аммония) описано в общеизвестном гальваническом элементе Якоби-Даниеэля, широко использовавшемся ранее [1, 2]. Элемент состоит из цинкового электрода в растворе сульфата цинка и медного электрода, погруженного в раствор сульфата меди. Растворы разделены пористой перегородкой для предупреждения их смешивания, т.к. в противном случае медь контактно выделится на цинковом электроде (процесс цементации) согласно уравнению реакции:

В процессе работы элемента на активную нагрузку сульфат-ионы под действием электрического поля внутри элемента мигрируют от медного электрода к цинковому. Навстречу им движутся катионы цинка и меди, при этом катионы меди удаляются от цинкового электрода и не вступают с ним в реакцию, а приход катионов цинка в раствор сульфата меди не приводит к протеканию реакции между ними и медным электродом. Таким образом, в процессе разряда элемента происходит не только доставка окислителя (катионов меди) к электроду (катоду из меди) и отвод продуктов реакции (сульфат-анионов и катионов цинка) от электрода (анода из цинка), но и одновременно препятствие самопроизвольной диффузии катионов меди к цинковому электроду. Пористая перегородка не будет препятствовать смешению растворов сульфата цинка и меди при длительном отключении нагрузки.

Использование пористой перегородки не позволяет зарядить указанный элемент, т.к. в процессе заряда катионы меди под действием электрического поля мигрируют из раствора сульфата меди в раствор сульфата цинка, и поскольку стандартный электродный потенциал восстановления меди равен а цинка то в процессе электролиза (заряда элемента) на цинковом электроде будет выделяться в первую очередь металлическая медь в виде рыхлого осадка, который обеспечит короткозамкнутый гальванический элемент медь-цинк, что приведет к разрушению цинкового электрода в процессе заряда элемента и после снятия внешней поляризации (отключения внешнего источника тока).

В случае разделения растворов сульфата цинка и меди с помощью анионообменной мембраны первичный элемент Якоби-Даниэля превращается во вторичный ХИТ - комбинированный солевой аккумулятор, т.к. возможен процесс заряда.

Раствор сульфата меди является слабым окислителем, а раствор сульфата цинка окислительных свойств не проявляет, следовательно, возможно применение рядовых недорогих типов анионообменных мембран, например МА-40; необходима лишь достаточно высокая селективность выбранной анионообменной мембраны по отношению к катионам меди (т.е. препятствие их миграции или диффузии), а к катионам цинка селективность не имеет существенного значения.

Для повышения электропроводности электролитов в раствор сульфата цинка и/или меди в ограниченном количестве вводится серная кислота или сульфат натрия, калия, аммония или магния. Для предотвращения повышения рН электролитов и выпадения гидроксидов меди и цинка вводятся буферирующие добавки и вещества, препятствующие выпадению гидроксидов меди и цинка, например комплексообразующие соединения. Для предотвращения дендритообразования, которое может привести к повреждению мембраны и к короткому замыканию внутри элемента, вводятся поверхностно-активные вещества, которые, например, используются в гальваническом производстве для нанесения покрытий из цинка и меди электрохимическим методом.

В процессе заряда солевого мембранного аккумулятора основными ионами, участвующими в переносе заряда внутри аккумулятора, являются сульфат-анионы. В этом случае на цинковом электроде протекает реакция:

а на медном:

Суммарная реакция, протекающая на электродах:

ЭДС заряженного таким образом аккумулятора составляет 1,109 В. Найдем максимальную теоретическую удельную энергию аккумулятора, используя уравнение (4):

Из уравнения (1) и (4) видно, что сульфат-ионы в процессе заряда и разряда не расходуются, хотя, как было указано выше, являются основными переносчиками электрического заряда (тока) внутри аккумулятора, в отличие, например, от свинцового аккумулятора, где в процессе заряда концентрация серной кислоты увеличивается, а в процессе разряда - падает.

Максимальная теоретическая удельная энергия предложенного аккумулятора больше, чем у свинцового (175 Вт·ч/кг).

Изобретение относится к вторичным химическим источникам тока и касается способа получения комбинированного мембранного аккумулятора.

Известен наиболее близкий к предлагаемому изобретению электрохимический элемент [1, 2].

Целью изобретения является разработка нового типа мембранного аккумулятора - солевого комбинированного мембранного аккумулятора.

Комбинированный аккумулятор собран в едином корпусе из пластмассы или из иного химически стойкого материала, предусматривающем выводы для электродов и отверстия для заливки электролитов.

Данный аккумулятор отличается от известных ранее аккумуляторов:

- от свинцовых - максимальная теоретическая удельная энергия солевого аккумулятора больше благодаря использованию веществ с более низкой плотностью и молекулярной массой. Применение меди позволяет увеличить электропроводность анода,

- от наиболее распространенного никель-кадмиевого, никель-железного и дорогого серебряно-цинкового аккумуляторов - использованием экологически менее опасных, дешевых и доступных материалов, входящих в состав солевого мембранного аккумулятора, большим числом циклов разряд-заряд и сохранностью заряда (меньшим саморазрядом).

Источники информации

1. Глинка Н.Л. Общая химия. 20-е изд., испр. / Под ред. Рабиновича В.А. - Л.: Химия, 1979. - 720 с.

2. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1993, 592 с.

Солевоймембранныйаккумулятор,содержащийэлектролиты,электроды,ионообменнуюмембрану,отличающийсятем,чтосолевойкомбинированныймембранныйаккумуляторсостоитизотрицательногоэлектрода-цинка,погруженноговводныйрастворсульфатацинка,иположительногоэлектрода-меди,помещеннойвконцентрированныйрастворсульфатамеди,катодноеианодноепространствокоторогоразделеныхимическистойкойанионообменноймембранойисобранывединомкорпусеизпластмассыилиизиногохимическистойкогоматериала,предусматривающемвыводыдляэлектродовиотверстиядлязаливкиэлектролитов.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 22 items.
10.06.2013
№216.012.48ae

Способ очистки электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома от примеси катионов трехвалентного железа

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома, загрязненного вредной примесью - катионами трехвалентного железа. Способ включает удаление катионов трехвалентного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484186
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.04.2014
№216.012.af74

Электролит и способ осаждения меди на тонкий проводящий подслой на поверхности кремниевых пластин

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в технологии микроэлектроники, в которой слой меди необходимо нанести на тонкий подслой кобальта или его сплавов (кобальт-фосфор, кобальт-вольфрам-фосфор) или меди, находящейся на поверхности кремниевых пластин. Электроосаждение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510631
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.11.2014
№216.013.09b2

Способ очистки промывной воды в ванне улавливания от соединений свинца, олова и борфторид-анионов

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ очистки промывной воды ванны улавливания от соединений свинца, олова и борфторид-анионов с помощью двухкамерного мембранного электролизера включает удаление из католита - промывной воды - соединений олова и свинца путем восстановления на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533890
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.04.2015
№216.013.3821

Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты)

Изобретение относится к вариантам способа удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза. В способе используют трехкамерный мембранный электролизер, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545857
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.07.2015
№216.013.5b5a

Способ обработки анионообменной мембраны ма-40 в растворе пероксида водорода

Изобретение относится к способу химической обработки анионообменной мембраны марки МА-40 в растворе пероксида водорода с целью облегчения переноса через обработанную таким способом мембрану под действием электрического тока анионов, содержащих соединения шестивалентного хрома (хромат, бихромат-...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554927
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.02.2019
№219.016.c35f

Способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома

Изобретение относится к гальваническому производству, конкретно к способу обезвреживания промывной воды и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома. Способ основан на восстановлении соединений шестивалентного хрома растворами гидразина или гидроксиламина. Причем реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002433961
Дата охранного документа: 20.11.2011
20.03.2019
№219.016.e3ac

Кислотный комбинированный мембранный аккумулятор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении кислотного комбинированного аккумулятора, в котором электроды, погруженные каждый в свой электролит, разделены химически стойкой перфторированной катионной мембраной. В первых двух вариантах отрицательный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002282918
Дата охранного документа: 27.08.2006
19.04.2019
№219.017.1d35

Реагентный метод регенерации солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди

Изобретение может быть использовано в производстве печатных плат. Для регенерации солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди ионы двухвалентной меди восстанавливают гидразином до ионов одновалентной меди в одной из двух заранее рассчитанных частей общего объема раствора травления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685103
Дата охранного документа: 16.04.2019
29.04.2019
№219.017.428c

Способ модификации анионообменной мембраны ма-40

Изобретение относится к модификации мембран для электродиализных установок. Техническим результатом изобретения является улучшение обменных свойств мембраны. Способ модификации анионообменной мембраны МА-40 заключается в том, что анионобменную мембрану МА-40 обрабатывают путем погружения при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002303835
Дата охранного документа: 27.07.2007
09.06.2019
№219.017.7a1c

Способ изготовления электрода из диоксида свинца

Изобретение относится к изготовлению нерастворимого электрода с рабочим слоем из диоксида свинца, используемого в качестве анода в химических источниках тока, в гальваническом производстве, в процессах регенерации хроматных растворов и других электрохимических процессах. На поверхность основы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318080
Дата охранного документа: 27.02.2008
Showing 1-10 of 14 items.
10.06.2013
№216.012.48ae

Способ очистки электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома от примеси катионов трехвалентного железа

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности электролита хромирования на основе соединений шестивалентного хрома, загрязненного вредной примесью - катионами трехвалентного железа. Способ включает удаление катионов трехвалентного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484186
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.04.2014
№216.012.af74

Электролит и способ осаждения меди на тонкий проводящий подслой на поверхности кремниевых пластин

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в технологии микроэлектроники, в которой слой меди необходимо нанести на тонкий подслой кобальта или его сплавов (кобальт-фосфор, кобальт-вольфрам-фосфор) или меди, находящейся на поверхности кремниевых пластин. Электроосаждение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510631
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.11.2014
№216.013.09b2

Способ очистки промывной воды в ванне улавливания от соединений свинца, олова и борфторид-анионов

Изобретение относится к области гальванотехники. Способ очистки промывной воды ванны улавливания от соединений свинца, олова и борфторид-анионов с помощью двухкамерного мембранного электролизера включает удаление из католита - промывной воды - соединений олова и свинца путем восстановления на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533890
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.04.2015
№216.013.3821

Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты)

Изобретение относится к вариантам способа удаления катионов никеля, гипофосфит- и фосфит-анионов из раствора химического никелирования методом мембранного электролиза. В способе используют трехкамерный мембранный электролизер, в котором на погруженном в раствор химического никелирования катоде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545857
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.07.2015
№216.013.5b5a

Способ обработки анионообменной мембраны ма-40 в растворе пероксида водорода

Изобретение относится к способу химической обработки анионообменной мембраны марки МА-40 в растворе пероксида водорода с целью облегчения переноса через обработанную таким способом мембрану под действием электрического тока анионов, содержащих соединения шестивалентного хрома (хромат, бихромат-...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554927
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.03.2019
№219.016.e3ac

Кислотный комбинированный мембранный аккумулятор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении кислотного комбинированного аккумулятора, в котором электроды, погруженные каждый в свой электролит, разделены химически стойкой перфторированной катионной мембраной. В первых двух вариантах отрицательный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002282918
Дата охранного документа: 27.08.2006
19.04.2019
№219.017.1d35

Реагентный метод регенерации солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди

Изобретение может быть использовано в производстве печатных плат. Для регенерации солянокислого медно-хлоридного раствора травления меди ионы двухвалентной меди восстанавливают гидразином до ионов одновалентной меди в одной из двух заранее рассчитанных частей общего объема раствора травления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685103
Дата охранного документа: 16.04.2019
19.06.2019
№219.017.8a9e

Способ извлечения катионов меди из кислых растворов, содержащих сильные окислители

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности кислых растворов и электролитов, содержащих сильные окислители. Способ включает добавление в раствор при температуре от 5 до 25°С твердой щавелевой кислоты или дигидрата щавелевой кислоты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436874
Дата охранного документа: 20.12.2011
20.06.2019
№219.017.8dc0

Способ изготовления электрода из армированного диоксида свинца

Изобретение относится к способу изготовления нерастворимого анода из армированного диоксида свинца с рабочей поверхностью из диоксида свинца, в котором электрохимическим методом на токопроводящую подложку из титана или ниобия осаждают предварительный тонкий слой диоксида свинца толщиной не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691967
Дата охранного документа: 19.06.2019
29.06.2019
№219.017.a277

Цинк-диоксидно свинцовый щелочно-кислотный мембранный аккумулятор

Изобретение относится к способу получения цинк-диоксидно свинцового щелочно-кислотного мембранного аккумулятора. Цинк-диоксидно свинцовый щелочно-кислотный мембранный аккумулятор представляет собой два полуэлемента: первый полуэлемент - свинцовый электрод, покрытый слоем диоксида свинца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692753
Дата охранного документа: 27.06.2019
+ добавить свой РИД