БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОД ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА СО ЩЕЛОЧНЫМ ПРОТОЧНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ
BIPOLAR ELECTRODE OF CHEMICAL CURRENT SOURCE WITH ALKALI FLOWING ELECTROLYTE

Предлагаемое изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при изготовлении резервных источников тока с проточным щелочным электролитом, образуемым разбавлением сухой щелочи (калиевой или натриевой) морской водой.
Известна водоактивируемая батарея с биполярными электродами (патент США №3012087 от 05 декабря 1961 г.), в которой электролит (морская вода) протекает через последовательно соединенные биполярные электроды, расположенные в корпусе изделия.
В химических источниках тока со щелочным проточным электролитом величина полезной мощности определяется разностью между его полной и суммарной мощностями потерь на токи утечки и преодоление гидравлических сопротивлений проточной части при циркуляции электролита. Абсолютная величина этих потерь зависит от многих факторов, в том числе от конструкции сборного и распределительного коллекторов и подводящего и отводящего каналов проточной части биполярного электрода.
В качестве прототипа конструкции биполярного электрода выбран патент США №3388003 от 11 июня 1968 г., однако данное техническое решение, как и решение по патенту №3012087, не позволяет использовать ее в химических источниках тока со щелочным электролитом из-за более высоких токов утечки, так как электропроводность морской воды в десятки раз меньше, чем щелочного раствора, используемых в качестве электролита.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение потерь на токи утечки и преодоление гидравлических сопротивлений в проточной части электрода, повышение мощности и энергоемкости батареи в целом за счет конструктивного исполнения устройства циркуляции электролита.
Поставленная задача решается тем, что биполярный электрод, состоящий из анода из сплава алюминия, катода из оксида серебра, электропроводящей подложки, нанесенной на одну из сторон анода, сепаратора, нанесенного на другую сторону анода, помещен в термопластичный полимерный пакет, в котором для циркуляции электролита через межэлектродное пространство имеются распределительный коллектор в виде сквозного отверстия в полимерном пакете с подводящим каналом и сборный - в виде сквозного отверстия с отводящим каналом, при этом отверстия имеют различную площадь проходного сечения, а каналы - удлиненную конструкцию. Соотношение площадей проходных сечений отверстий сборного и распределительного коллекторов составляет 1,45-1,70, а отношение длины каналов к диаметру соответствующих отверстий - 10-50.
Конструкция такого биполярного электрода показана на фиг.1 с разрезами А-А фиг.2 и Б-Б фиг.3, где:
1 - распределительный коллектор (отверстие);
2 - сборный коллектор (отверстие);
3 - распределительный коллектор (подводящий канал);
4 - сборный коллектор (отводящий канал);
5 - проточная часть биполярного электрода;
6 - сепаратор;
7 - пакет из термопластичного полимерного материала.
8 - отверстия для крепления биполярного электрода в блоке;
9 - анод;
10 - катод;
11 - электропроводящая подложка.
Предлагаемая конструкция позволит снизить токи утечки за счет значительного удаления межэлектродного пространства биполярного электрода от распределительного и сборного коллекторов.
Пример
Были изготовлены биполярные электроды в пакетной компоновке с соотношением площадей проходных сечений отверстий сборного и распределительного коллекторов, равным 1,45, и отношением длины канала к диаметру отверстия распределительного коллектора, равным 25.
Из сравнительных разрядных характеристик известного и предлагаемого биполярного электрода, приведенных на фиг.4, видно преимущество предлагаемого (рост разрядной мощности ~ на 20,0% и времени разряда ~ на 45,0%). Таким образом, основным преимуществом предлагаемого биполярного электрода по сравнению с прототипом являются повышенные разрядные характеристики, получаемые в источниках тока с проточным щелочным электролитом.