ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА
ELECTROLYTE FOR CHEMICAL SOURCE OF CURRENT

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов, включающих бромиды, метаванадаты, молибдаты и сульфаты щелочных элементов, которые применяются в качестве расплавляемых электролитов для высокотемпературных химических источников тока.
2
4
3
2
4
Известен ряд химических источников тока, содержащих хлорид, метаванадаты, молибдаты и сульфаты лития с температурой плавления смеси 416°C и удельной энтальпий плавления 213 Дж/г (Лекомцева Т.В., Гаркушин И.К., Баталов Н.Н., Архипов Г.Г. Исследование четырехкомпонентной системы LiCl-LiSO-LiVO-LiMoO // VII Международная конференция «Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах»: Тез. докл. Саратов, 2002, с.107-108). Недостатком данного состава является относительно высокая удельная энтальпия и температура плавления.
3
2
4
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiBr-LiVO-LiMoO (Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Электролит для химического источника тока, патент на изобретение № 2340982 от 10.12.2008 года).
Удельная энтальпия плавления составила 183 Дж/г при температуре плавления эвтектического состава 394°C.
Настоящее изобретение позволяет снизить температуру плавления и незначительно удельную энтальпию плавления.
Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что электролит, содержащий бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, отличается тем, что для достижения уменьшения удельной энтальпии и температуры плавления в качестве соединения лития взят сульфат в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бромид лития
30,4…31,0
Метаванадат лития
29,6…31,4
Молибдат лития
29,7…32,3
Сульфат лития
7,7…7,8
Примеры конкретного исполнения
2
2
7
Энтальпия плавления составов измерялась нами методом количественного ДТА. Снимали по три кривых охлаждения и нагревания исследуемого эвтектического состава и эталонного вещества (KCrO, плавится при температуре 397,5°C, 125 Дж/г). Площади пиков дифференциальных кривых на диаграммах ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе.
Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле:
т
эт
E
эт
E
эт
где ΔH - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; S, S - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; T, Т - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, K.
Пример 1.
Переплавляют безводные соли 3,09 г (30,9 мас.%) бромида лития + 3,14 г (31,4 мас.%) метаванадата лития + 2,97 г (29,7 мас.%) молибдата лития + 0,78 г (7,8 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 378°C, удельная энтальпия плавления 160 Дж/г.
Пример 2.
Переплавляют безводные соли 3,10 г (31,0 мас.%) бромида лития + 3,02 г (30,2 мас.%) метаванадата лития + 3,10 г (31,0 мас.%) молибдата лития + 0,78 г (7,8 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 376°C, удельная энтальпия плавления 145 Дж/г.
Пример 3.
Переплавляют безводные соли 3,04 г (30,4 мас.%) бромида лития + 2,96 г (29,6 мас.%) метаванадата лития + 3,23 г (32,3 мас.%) молибдата лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 380°C, удельная энтальпия плавления 153 Дж/г.
Пример 4.
Переплавляют безводные соли 3,06 г (30,6 мас.%) бромида лития + 2,99 г (29,9 мас.%) метаванадата лития + 3,07 г (30,7 мас.%) молибдата лития + 0,88 г (8,8 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 389°C, удельная энтальпия плавления 141 Дж/г.
Пример 5.
Переплавляют безводные соли 3,19 г (31,9 мас.%) бромида лития + 2,98 г (29,8 мас.%) метаванадата лития + 3,06 г (30,6 мас.%) молибдата лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития.
Температура плавления смеси 397°C, удельная энтальпия плавления 138 Дж/г.
За указанными пределами концентраций наблюдается увеличение температуры плавления электролита (примеры 4 и 5).
В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств, предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
Составы
Состав смеси, мас.%
Удельная энтальпия плавления, Дж/г
Температура плавления, °C
LiBr
LiVO<sub>3</sub>
Li<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>
Li<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
Прототип
44,1
21,1
34,7
-
166
413
Предлагаемый
1
30,9
31,4
29,7
7,8
160
378
2
31,0
30,2
31,0
7,8
145
376
3
30,4
29,6
32,3
7,7
153
380
Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав имеет температуру на 33-37°C ниже по сравнению с прототипом, что значительно снижает энергозатраты на плавление состава и приводит его в рабочее состояние, а также расширяет диапазон использования состава по температуре.