ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА
ELECTROLYTE FOR CHEMICAL CURRENT SOURCE

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, включающей фториды, бромиды, метаванадаты, молибдаты и сульфаты щелочных элементов, которые применяются в качестве расплавляемых электролитов для высокотемпературных химических источников тока.
Известен химический источник тока, содержащий фториды, бромиды, метаванадаты и молибдаты лития с температурой плавления смеси 394°С и удельной энтальпией плавления 183 Дж/г (Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Электролит для химического источника тока. Патент на изобретение № 2340982 от 10.12.2008 года). Недостатком данного состава являются относительно высокая удельная энтальпия и температура плавления.
3
2
4
2
4
3
4
4
4
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiCl-LiVO-LiMoO-LiSO (Губанова Т.В. Фазовые равновесия в шестикомпонентной системе Li||F, Cl, VO, SO, CrO, MoO и элементах ее огранения. Дис. канд. хим. наук. Самара, Самарский государственный технический университет, 2003. - 125 с.).
Удельная энтальпия плавления составила 284 Дж/г при температуре плавления эвтектического состава 363°С.
Настоящее изобретение позволяет снизить температуру 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 соединений лития взяты фторид и сульфат в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бромид лития
30,1…30,7
Метаванадат лития
29,4…31,5
Молибдат лития
29,3…32,1
Сульфат лития
7,5…7,7
Фторид лития
0,9…1,0
Примеры конкретного исполнения
2
2
7
Энтальпия плавления составов измерялась методом количественного ДТА. Снимали по три кривых охлаждения и нагревания исследуемого эвтектического состава и эталонного вещества (KCrO, плавится при температуре 397,5°С, 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:
,
t
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, T - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К.
Пример 1
Переплавляют безводные соли 3,06 г (30,6 мас.%) бромида лития + 3,15 г (31,5 мас.%) метаванадат лития + 2,93 г (29,3 мас.%) молибдат лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития + 0,09 г (0,9 мас.%) фторид лития.
Температура плавления смеси 378°С, удельная энтальпия плавления 160 Дж/г.
Пример 2
Переплавляют безводные соли 3,07 г (30,7 мас.%) бромида лития + 3,00 г (30,0 мас.%) метаванадат лития + 3,07 г (30,7 мас.%) молибдат лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития + 0,10 г (1,0 мас.%) фторид лития.
Температура плавления смеси 374°С, удельная энтальпия плавления 164 Дж/г.
Пример 3
Переплавляют безводные соли 3,01 г (30,1 мас.%) бромида лития + 2,94 г (29,4 мас.%) метаванадат лития + 3,21 г (32,1 мас.%) молибдат лития + 0,75 г (7,5 мас.%) сульфата лития + 0,09 г (0,9 мас.%) фторид лития.
Температура плавления смеси 376°С, удельная энтальпия плавления 163 Дж/г.
За указанными пределами концентраций наблюдается неоднофазность составов вследствие чего тепловыделение становится неравномерным.
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, °С
LiBr
LiVO<sub>3</sub>
Li<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>
Li<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
LiF
Прототип
44,1
21,1
34,7
-
-
166
413
Предлагаемый
1
30,6
31,5
29,3
7,7
0,9
160
376
2
30,7
30,0
30,7
7,7
1,0
164
372
3
30,1
29,4
32,1
7,5
0,9
163
374
Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав имеет температуру на 37-41°С 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.