МЕТАЛЛО-ВОЗДУШНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве металло-воздушных химических источников тока (МВХИТ) различного назначения.
Известен МВХИТ, содержащий корпус карманного типа с газодиффузионными катодами, расположенными на противоположных стенках корпуса, металлический анод и жидкий электролит, размещенные внутри корпуса (пат. США №5024904, кл. Н 01 М 12/001991).
Недостатком известного МВХИТ является не оптимальность размеров составляющих МВХИТ.
Из известных МВХИТ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является МВХИТ, содержащий корпус карманного типа с газодиффузионными катодами, расположенными на противоположных стенках кармана, жидкий электролит и металлический анод, расположенные в кармане, при этом анод расположен в корпусе с зазором относительно катодов (см. пат. РФ №2080697, кл. Н 01 М 12/06, 1997).
Недостатком указанного МВХИТ является не оптимальность размеров составляющих МВХИТ и сложность изготовления МВХИТ большого размера, из-за возможности коробления катодов.
Задачей полезной модели является создание конструкции, позволяющей изготавливать в соответствие с потребностью МВХИТ любого размера, обладающей оптимальными размерами составляющих, а также обеспечивающей требуемый ресурс и удобство эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что МВХИТ содержит корпус карманного типа с воздушными газодиффузионными катодами, расположенными на противоположных стенках корпуса,
металлический анод и раствор электролита, размещенные в корпусе, при этом, каждый из газодиффузионных катодов представляет собой, по меньшей мере, два прямоугольника равной площади, разделенные, по меньшей мере, одной вертикальной перемычкой, выполненной из материала корпуса заподлицо со стенкой корпуса и имеющей ширину от 4 до 10 мм.
Выполнение МВХИТ в соответствии с указанными признаками позволяет предотвратить коробление катодов за счет введения вертикальных перемычек, а также, при необходимости, при изготовлении МВХИТ большого размера, использовать катоды меньшего размера. Размеры ширины перемычки, составляющие от 4 до 10 мм, позволяют надежно зафиксировать катод в корпусе МВХИТ и предотвратить его коробление.
уд
уд
2
2
Целесообразно, чтобы площадь газодиффузионных катодов определялась по формуле S=I·S, где: S - площадь катода (см), I - номинальный ток нагрузки (А), S - удельная оптимальная площадь газодиффузионного катода, найденная экспериментально, равная 20-80 см/А. Указанная эмпирическая формула позволяет выбрать оптимальную площадь катода МВХИТ.
уд
уд
3
3
Целесообразно, чтобы внутренний объем корпуса определялся по формуле V=Q·V, где: V - внутренний объем корпуса (см), Q - энергоемкость (А·ч), V - удельный оптимальный объем корпуса, найденная экспериментально, равен 3-8 см/А·ч. Указанная эмпирическая формула для определения внутреннего объема МВХИТ позволяет определить оптимальный объем электролита для требуемой энергоемкости элемента.
Целесообразно, чтобы зазор между катодами составляет 5-10 мм, а расстояние между анодом и катодом составляет 2-4 мм. Указанные размеры являются оптимальными. При размерах меньше 2 мм в зазоре между анодом и катодом будут скапливаться продукты реакции, что отрицательно сказывается на разрядных характеристиках МВХИТ. При зазоре между катодами менее 5 мм толщина анода будет малой, что ограничивает энергоемкость МВХИТ. При зазоре между катодами более 10 мм и
расстоянии между анодом и катодом более 4 мм неоправданно растут габариты и масса МВХИТ, что нецелесообразно.
Целесообразно, чтобы расстояние от верхней кромки катодов до верхней кромки корпуса составляло 30-50 мм, а расстояние от нижней кромки катода до дна корпуса составляло 4-10 мм. При расстоянии до верхней кромки корпуса МВХИТ менее 30 мм происходит вынос электролита с пузырьками выделяющегося газа за пределы корпуса вне зависимости от размеров и емкости МВХИТ. Увеличение указанного расстояния более 50 мм нецелесообразно, поскольку это приводит к увеличению массогабаритных характеристик МВХИТ без увеличения ее энергетических характеристик. Расстояние между нижней кромкой катодов и дном корпуса выбирается исходя из объема накапливающегося шлама во время разряда.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".
Сущность полезной модели поясняется чертежами и описанием работы заявленного МВХИТ.
На фиг.1а показан фронтальный вид заявленного МВХИТ.
На фиг.1б показан разрез по АА заявленного МВХИТ.
1
2
МВХИТ содержит корпус 1 карманного типа, два прямоугольных газодиффузионных катода 2 равной площади, вертикальную перемычку 3, металлический анод 4 и электролит 5 внутри корпуса. Верхняя кромка катодов расположена на расстоянии H от верхней кромки корпуса, нижняя кромка катодов расположена на расстоянии Н от дна корпуса Расстояние между катодами L, расстояние между анодом и катодом Δ. МВХИТ работает следующим образом. При подключении внешней нагрузки к электродам МВХИТ происходит генерация постоянного тока за счет протекания электрохимических реакций окисления анода и восстановления кислорода воздуха, поступающего через поры катода. Генерируемый ток потребляется нагрузкой, а продукты реакции оседают на дно элемента. Выделяющийся при
1
2
работе МВХИТ водород поднимается по зазору Δ между анодом 4 и катодами 2 и выходит наружу. Расстояние H от верхней кромки корпуса предотвращает вынос капельной фазы электролита, расстоянии Н от дна корпуса МВХИТ определяет длительность работы связанной с накоплением продуктов реакции и закорачиванием электродов.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленная МВБ может быть реализована на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. она соответствует критерию «промышленная применимость».