Brevet FR2460547A2 — publié le 19810123

FR 2460547 A2 19810123 FR 7917027 A 19790629 La présente addition a pour objet une nouvelle application de la membrane semi-perméable selon le brevet principal, dans une pile à double électrolyte qui présente une énergie massique très élevée. Les compartiments anodique et cathodique de cette pile sont séparés par une membrane picoporeuse selon le brevet principal et contiennent des électrolytes autour de l'électrode positive et autour de l'électrode négative qui different l'un de l'autre. La pile selon l'addition est caractérisée par le fait que l'électrolyte autour de l'électrode positive contient deux ions d'électropositivité différente, pouvant présenter divers degrés d'oxydation, choisis parmi les suivants : les ions métalliques tels que Fe+++, Cu++, Zn++, Al ou tout autre ion métallique formant un sel soluble avec les acides forts, les cations complexes tels que : Cu(NH3)4++, Zn(NH3)4++, Ni(NH3)4++, cd(NH3)4 )4++, Cu(H2O)3NH3++, Cu(H#O+)2(NH3)2++, Cu(H2O) 3 3 Zn(H2O)3OH+, l'ion ammonium NH4 et même le charbon actif C .Laprésence de ces deux ions d'électropositivité différente a pour effet, par action des masses sur la dissociation ionique de l'électrolyte et donc sur la concentration des ions, et par le potentiel d'oxydo-réduction de ces ions, de retarder le dépôt de l'un des deux métaux à l'électrode positive : l'ion le plus électropositif dont le métal a tendance a se déposer a la cathode reste en solution tant que le degré d'oxydation de l'ion le moins électropositif peut diminuer. L'électrolyte autour de l'électrode positive peut ainsi être constituée, selon l'invention, d'une solution - de perchlorure de fer et de chlorure (ou sulfate) zincique (ou cuivrique) - de chlorure (ou sulfate) cuivrique et de chlorure (ou sulfate# zincique - de chlorure zincique (ou cuivrique) et de chlorure d'ammonium. L'ion le plus électropositif doit toujours etre en concentration plus élevée que l'ion le moins électropositif dans l'électrolyte de départ en général, on utilise deux volumes d'une solution saturée du sel de l'ion le plus électropositif pour un volume d'une solution saturée du sel de l'ion le moins électropositif. On donne, à titre d'exemples, les compositions suivantes des électrolytes autour de l'électrode positive convenant dans les piles selon l'invention. Exemple 1- Deux volumes d'une solution saturée de C12Cu et un volume d'une solution saturée de Cl3Fe. Exemple 2 Deux volumes d'une solution saturée de C13Fe et un volume d'une solution saturée de C12Zn. Exemple 3 Deux volumes d'une solution saturée de C12Cu (ou de SO4Cu) et un volume d'une solution saturée de C12Zn (ou de SO4Zn) Exemple 4 Deux volumes d'une solution saturée de C12Cu (ou de C12Zn) et un volume d'une solution saturée de C1NH4. L'électrolyte autour de l'électrode négative est constituée, dans les piles selon l'addition, par une base forte (soude, potasse, etc.) ou par du chlorure d'ammonium. Les électrodes sont inattaquables, en graphite par exemple. L'électrode négative est entourée d'une membrane semi-perméable classique qui retient, autour de l'électrode, de la poudre de zinc. La pile selon l'invention présente les avantages suivants - Seule la poudre de zinc autour de l'électrode négative s'use, et doit être renouvelée - L'énergie massique de cette pile est très élevée : environ 200 W-heure/kilo. Les piles selon l'invention fournissent donc beaucoup d'énergie pour un poids minimum et peuvent être utilisées par exemple dans les véhicules électriques. La figure 1 représente schématiquement une pile selon l'invention. Les électrodes négatives (1) en graphite se trouvent dans une poche constituée par une membrane semi-perméable (2) contenant de la poudre de zinc (3). L'électrode positive (4) en graphite, plonge dans l'électrolyte positif (5) dont la composition fait l'objet de l'invention. La membrane picoporeuse (6) selon le brevet principal sépare l'électrolyte positif de l'électrolyte négatif alcalin (7). La figure 2 représente une pile selon l'invention comprenant une série de compartiments (1) contenant l'électrolyte alcalin, dans lesquels plongent les électrodes négatives (non représentées) entourées d'une membrane semi-perméable (2) qui retient la poudre de zinc (3) qu'on recharge dans le compartiment supérieur (4). Les membrane picoporeuses (5) séparent l'electro- lyte alcalin (1) du compartiment anodique de l'électrolyte faisant l'objet de l'invention (6) se trouvant dans le compartiment cathodique dans lequel plongent les électrodes positives (non-représentées). En (7) sont représentés des tubes de remplissage des compartiments anodique et cathodique, et en (8) des orifices d'aération. La facilité avec laquelle les piles selon l'invention peuvent être rechargées chimiquement, en ajoutant de la poudre de zinc en (3) et en renouvelant les électrolytes par les tubes (7), et la grande énergie massique de ces piles font qu'elles conviennent pour de nombreuses applications et en particulier pour les véhicules électriques. REVENDICATIONS 1. Pile à deux électrolytes séparés par une membrane semi-perméable picoporeuse selon la revendication 1 du brevet principal, comprenant deux électrodes inattaquables en graphite, l'électrode négative étant entourée d'une membrane semi-perméable qui retient de la poudre de zinc autour de ltelectrode, la pile étant caractérisée par le fait que l'électrolyte autour de l'électrode positive contient deux ions d'électropositivité différente et pouvant présenter plusieurs degrés d'oxydation, choisis parmi les suivants les ions métalliques qui forment des sels solubles avec les acides forts, les cations complexes tels que les cations ammoniques du zinc, du cuivre, du nickel, du cadmium, l'ion ammonium et le charbon actif. 2. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ions métalliques d'électropositivité différente sont choisis parmi les suivants Cu , Zn++, Al+++, Fe+++. 3. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cations complexes d'electropositivité différente sont choisis parmi les suivants Cu(NR3)4++, Zn(NH3)4++, N+i+(NH3)4++, Cd(N}#+3)4++, Cu(H20)3NH3++, Cu(H20)2(NH3)2++, Cu(H20)(N113)3++, Zn(H2O)4 , Zn(H2O)3OH 4. Pile selon l'une des revendications 1 à 3 caracterisee en ce que l'électrolyte autour de l'électrode positive contient une concentration plus élevee de l'ion le plus électropositif, et de préférence deux volumes d'une solution saturée du sel de l'ion le plus électropositif pour un volume d'une solution saturée du sel de L'ion le moins électropositif.