×
29.06.2019
219.017.a277

ЦИНК-ДИОКСИДНО СВИНЦОВЫЙ ЩЕЛОЧНО-КИСЛОТНЫЙ МЕМБРАННЫЙ АККУМУЛЯТОР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002692753
Дата охранного документа
27.06.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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, погруженный в раствор серной кислоты, второй полуэлемент - цинковый электрод, покрытый слоем оксида цинка, погруженный в раствор гидроксида натрия, содержащий окись цинка, при этом первый полуэлемент отделен ионообменной мембраной 1 от вспомогательного электролита, в свою очередь, вспомогательный электролит отделен ионообменной мембраной 2 от второго полуэлемента. Вспомогательный электролит - раствор сульфата натрия или серной кислоты, или гидроксида натрия, или сульфата натрия и серной кислоты, или сульфата натрия и гидроксида натрия полностью удаляется из пространства между ионообменными мембранами 1 и 2 при окончании заряда. Изобретение обеспечивает физический разрыв электрохимической цепи и прекращение процесса взаимной нейтрализации электролитов полуэлементов. 3 з.п.ф-лы.
Реферат Свернуть Развернуть

Использование: в качестве химического источника тока.

Изобретение относится к получению химического источника тока, использующего два разных полуэлемента, отделенных друг от друга двумя ионообменными мембранами и расположенным между этими мембранами вспомогательным электролитом, и содержит способ сохранения активных масс, электролитов и высокой разности потенциалов при хранении при длительном отсутствии внешней электрической нагрузки.

Цель изобретения: разработать новый тип мембранного аккумулятора, содержащий способ увеличения времени сохранения используемых активных масс и электролитов.

Из уровня техники известны химические источники тока, использующие водные растворы электролитов и одну ионообменную (катионообменную или анионообменную) мембрану [1-4], основным отличием которых от безмембранных химических источников тока с одним водным, электролитом является большой выбор сочетаний различных по химическому составу полуэлементов (электрод-электролит) и возможность получения для некоторых специально подобранных электрохимических систем значения ЭДС более 3,0 В [1], которое невозможно получить в безмембранных химических источниках тока (ХИТ), использующих водные растворы электролитов.

Высокое значение ЭДС мембранных ХИТ, использующих одну ионообменную - мембрану, обусловлено получением наибольшего абсолютного значения электродного потенциала каждого из выбранных электродов соответствующего полуэлемента за счет адекватного подбора состава раствора электролита, контактирующего с этим электродом. Отделение друг от друга электролитов, разнородных по составу и химическим свойствам, одной ионообменной мембраной лишь в некоторых случаях тормозит процесс их взаимной реакции (нейтрализации и т.п.), наблюдаемой при хранении без подключения внешней электрической нагрузки. Взаимная нейтрализация электролитов приводит к изменению состава электролита в полуэлементе, что приводит к соответствующему изменению (уменьшению) абсолютного значения электродного потенциала и к уменьшению ЭДС ХИТ в целом. Взаимная нейтрализация электролитов с течением времени даже без подключения внешней электрической нагрузки весьма характерна для системы, описанной в [1], а в [5] для этой же электрохимической системы (Pb|PbO2|H2SO4||NaOH, ZnO|Zn) приведен расчет, показывающий уменьшение ЭДС примерно в 2 раза (с 3,17 В до 1,69 В) после полной взаимной нейтрализации электролитов. Процесс заряда и разряда электрохимической системы Pb|PbO2|H2SO4||NaOH, ZnO|Zn подробно описан в [1] и в [5].

Данное изобретение направлено на совершенствование электрохимической системы, описанной в [1], которая является наиболее близким прототипом.

В литературе [6] приведены сведения о хранении, активации, работе и сроке службы резервных химических источников тока ампульного или наливного типа, использующие водные растворы электролитов.

В литературе [6-7] даны сведения о том, что химические источники тока и аккумуляторы, содержащие полуэлементы Pb|PbO2|H2SO4 или NaOH, ZnO|Zn, имеют срок хранения в заряженном состоянии равный нескольким месяцам.

Сущность изобретения: поскольку полуэлементы Pb|Pb02|H2S04 или NaOH, ZnO|Zn по отдельности обладают хорошей сохранностью при длительном хранении, то необходимо создать условия, при которых в электрохимической системе Pb|PbO2|H2SO4||NaOH, ZnO|Zn произойдет разрыв физического контакта (отделение) полуэлемента Pb|PbO2|H2SO4 от полуэлемента NaOH, ZnO|Zn. Это достигается расположением двух ионообменных мембран и вспомогательного электролита (расположенного между этими двумя ионообменными мембранами) между двумя полуэлементами:

где:

полуэлемент Pb|Pb02|H2S04 содержит раствор серной кислоты с концентрацией 10-70% масс;

полуэлемент NaOH, ZnO|Zn содержит раствор гидроксида натрия с концентрацией 10-50% масс, в котором растворена окись цинка до насыщения;

1 2

||,|| - соответственно, ионообменная мембрана 1 и ионообменная мембрана 2. Ионообменная мембрана 1, также как и ионообменная 2, может быть катионообменной различных марок, например, марки МФ4СК, МК-40, МК-40Л или анионообменной различных марок, например, марки МА-40, МА-40Л. Выбор марки ионообменной мембраны определяется, в первую очередь, ее ионообменными свойствами, химической стойкостью, типом и химическим составом рассматриваемой электрохимической системы, а также расположением ионообменной мембраны относительно выбранной активной массы элемента и электролита;

вспомогательный электролит - это раствор серной кислоты с концентрацией 1-70% масс, или раствор гидроксида натрия с концентрацией 1-50% масс, или раствор сульфата натрия с концентрацией 1-400 г/л или раствор серной кислоты с концентрацией 1-70% масс. + раствор сульфата натрия с концентрацией 1-400 г/л или раствор гидроксида натрия с концентрацией 1-50% масс. + раствор сульфата натрия с концентрацией 1-400 г/л. В случае необходимости, при заряде или разряде мембранного химического источника тока, используемый объем вспомогательного электролита может периодически или непрерывно заменяться на такой же объем свежего вспомогательного электролита путем обустройства соответствующего потока жидкости в принудительном или самотечном режиме. Толщина вспомогательного электролита определяется расстоянием между ионообменной мембраной 1 и ионообменной мембраной 2 и равняется от 1 до 100 мм и поддерживается с помощью специального профилированного сепаратора, изготовленного из химически стойкого материала, и расположенного в вспомогательном электролите между ионообменной мембраной 1 и 2. Сепаратор предотвращает контакт ионообменных мембран 1 и 2 друг с другом, который может возникнуть, например, из-за деформации (набухания) ионообменных мембран при их контакте с водными растворами электролитов.

При переводе описываемого мембранного химического источника тока в режим хранения (например, после проведения процесса заряда) вспомогательный электролит полностью удаляется из пространства между двумя ионообменными мембранми, что обеспечивает физический разрыв электрохимической цепи и прекращение процесса взаимной нейтрализации электролитов полуэлементов.

Конструктивно описываемый мембранный химический источник тока электрохимической системы:

(+)Pb|PbO2|H2SO4||вспомогательный электролит||NаОН, ZnO|Zn(-) расположен в трехкамерном мембранном электролизере с двумя ионобменными мембранами, в котором каждый из выбранных полуэлементов - электрод-раствор расположен в своей крайней камере, а в средней (центральной) камере находится вспомогательный водный раствор электролита. Трехкамерный мембранный электролизер снабжен крышкой, в которой имеются отверстия для установки электродов и заливки растворов электролитов.

Для заряда (или разряда) электрохимической системы (1) вспомогательный электролит заливают в среднюю (центральную) камеру трехкамерного мембранного электролизера и проводят заряд (или разряд). При переводе мембранного химического источника тока в режим длительного хранения раствор вспомогательного электролита полностью удаляют (переливают) из средней камеры в отдельную емкость, а все отверстия для заливки электролитов закрываются пробками.

Пример 1.

В трехкамерный мембранный электролизер с двумя катионообменными мембранами марки МФ4СК помещают в одну крайнюю камеру свинцовый электрод, покрытый слоем диоксида свинца и 40% масс, раствор серной кислоты. В другую (противоположную) крайнюю камеру этого же электролизера помещают электрод из цинка и 40% масс, раствор гидроксида натрия, в котором растворена окись цинка до насыщения. В среднюю камеру этого же мембранного электролизера наливают 40% раствор серной кислоты. Полученный таким образом цинк-диоксидно свинцовый щелочно-кислотный мембранный аккумулятор готов к работе. Проводят разряд мембранного аккумулятора на активную омическую нагрузку. После разряда мембранного аккумулятора проводят его заряд от внешнего источника постоянного тока. После окончания заряда раствор из среднего пространства полностью удаляется в отдельную емкость, все отверстия для заливки электролитов закрываются пробками, и цинк-диоксидно свинцовый щелочно-кислотный мембранный аккумулятор готов к длительному хранению.

Пример 2.

В трехкамерный мембранный электролизер с двумя катионообменными мембранами марки МФ4СК помещают в одну крайнюю камеру свинцовый электрод, покрытый слоем диоксида свинца и 50% масс, раствор серной кислоты. В другую (противоположную) крайнюю камеру этого же электролизера помещают электрод из цинка и 30% масс, раствор гидроксида натрия, в котором растворена окись цинка до насыщения. В среднюю камеру этого же мембранного электролизера наливают 40% раствор гидроксида натрия. Полученный таким образом цинк-диоксидно свинцовый щелочно-кислотный мембранный аккумулятор готов к работе. Проводят разряд мембранного аккумулятора на активную омическую нагрузку. После разряда мембранного аккумулятора проводят его заряд от внешнего источника постоянного тока. После окончания заряда раствор из среднего пространства полностью удаляется в отдельную емкость, все отверстия для заливки электролитов закрываются пробками, и цинк-диоксидно свинцовый щелочно-кислотный мембранный аккумулятор готов к длительному хранению.

Источники информации

1. Тураев Д.Ю. Комбинированный кислотно-щелочно-солевой мембранный аккумулятор. Патент RU 2131633 С1 Россия. Заявлено 05.11.97. Опубликовано 10.06.99 Бюл. №16.

2. Тураев Д.Ю. Щелочно-солевой мембранный аккумулятор. Патент RU 2239260 С1 Россия. Заявлено 28.01.03. Опубликовано 27.10.04 Бюл. №30.

3. Тураев Д.Ю. Кислотный комбинированный мембранный аккумулятор. Патент RU 2 282 918 C1 Россия. Заявлено 09.11.04. Опубликовано 27.08.06 Бюл. №24.

4. Тураев Д.Ю. Солевой комбинированный мембранный аккумулятор. Патент RU 2 279 161 С1 Россия. Заявлено 09.11.04. Опубликовано 27.06.06 Бюл. №18.

5. Д.Ю. Тураев. Применение ионообменных мембран в химических источниках тока. Журнал прикладной химии. 2005 г. Т. 78. Вып. 10., с. 1643-1647.

6. Справочник по электрохимии. Под ред. A.M. Сухотина. - Л. Химия, 1981.-488 с.

7. Прикладная электрохимия. Под ред. А.П. Томилина, М. 1984 г., 520 с.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 22.
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.e355

Солевой комбинированный мембранный аккумулятор

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002279161
Дата охранного документа: 27.06.2006
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
Показаны записи 1-10 из 14.
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.e355

Солевой комбинированный мембранный аккумулятор

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002279161
Дата охранного документа: 27.06.2006
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
+ добавить свой РИД