ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА (ЕГО ВАРИАНТЫ)
ELECTROLYTE FOR CHEMICAL CURRENT SOURCE (VERSIONS)

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для химических источников тока на основе солей лития и калия.
Известен электролит для химических источников тока, включающий хлорид калия и метаванадат лития. Он характеризуется сравнительно высокой температурой плавления 426°C (Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Петров А.С., Анипченко Б.В. Фазовые равновесия в системах с участием метаванадатов некоторых щелочных металлов. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 118 с).
Известен электролит, включающий метаванадаты лития и калия, и фторид лития, с температурой плавления 405°C. Недостатком является высокая температура плавления (Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Петров А.С., Анипченко Б.В. Фазовые равновесия в системах с участием метаванадатов некоторых щелочных металлов. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 118 с).
3
.
Известен электролит для химических источников тока, включающий бромид и метаванадат лития и бромид калия с температурой плавления 330°C (Золотухина Е.В., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li,K||Br, VO. // Международная конференция по химической технологии XT'12. Т. 1.: тез. докл. - М., 2012. - С.82-83). Этот электролит взят за прототип.
Однако этот электролит имеет высокие значения температуры и удельной энтальпии плавления, что снижает диапазон использования его по температуре и дополнительно увеличивает энергозатраты на приведение в рабочее состояние.
Новизна заявляемых составов по сравнению с известными заключается в том, что предложенные электролиты содержат фторид и бромид лития и метаванадат калия.
Техническим результатом является снижение температуры плавления и удельной энтальпии плавления солевых составов.
Технический результат для 1 варианта достигается сплавлением метаванадата лития и солей лития, калия при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Фторид лития
2,18…2,52
Бромид лития
50,86…52,83
Метаванадат лития
3,60…4,81
Бромид калия
41,38…43,35
Технический результат для 2 варианта достигается сплавлением метаванадата лития и солей калия при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Метаванадат лития
42,59…44,40
Хлорид калия
2,15…2,79
Бромид калия
2,42…2,99
Метаванадат калия
50,30…52,73
Предложенные электролиты готовятся следующим образом. Исходные предварительно обезвоженные соли взвешивают, помещают в платиновом микротигле в печь нагрева шахтного типа и переплавляют.
Для 1 варианта электролита соотношения ингредиентов и температуры плавления составов заявляемых пределов следующие:
Пример 1
0,0080 г (2,52 мас.%) фторида лития+0,1637 г (51,67 мас.%) бромида лития+0,0110 г (3,67 мас.%) метаванадата лития+0,1337 г (42,14 мас.%) бромида калия.
Температура плавления равна 322°C.
Пример 2
0,0065 г (2,19 мас.%) фторида лития+0,1570 г (52,83 мас.%) бромида лития+0,1229 г (3,60 мас.%) метаванадата лития+0,0107 г (41,38 мас.%) бромида калия.
Температура плавления равна 324°C.
Пример 3
0,0061 г (2,18 мас.%) фторида лития+0,1432 г (50,86 мас.%) бромида лития+0,0102 г (3,61 мас.%») метаванадата лития+0,1221 г (43,35 мас.%) бромида калия.
Температура плавления составляет 323°C.
Пример 4
0,0063 г (2,2 мас.%о) фторида лития+0,1467 г (51,22 мас.%) бромида лития+0,0138 г (4,81 мас.%)) метаванадата лития+0,1196 г (41,77 мас.%) бромида калия. Температура плавления составляет 321°C.
Пример 5
0,0055 г (2,23 мас.%) фторида лития+0,1281 г (51,82 мас.%) бромида лития+0,0091 г (3,68 мас.%) метаванадата лития+0,1045 г (42,27 мас.%) бромида калия.
Температура плавления составляет 320°C.
Соотношения ингредиентов и температуры плавления составов для заявляемых пределов 2 варианта электролита следующие:
Пример 1
0,1332 г (44,40 мас.%) метаванадат лития+0,0064 г (2,15 мас.%) хлорид калия+0,0084 г (2,81 мас.%) бромид калия+0,1519 г (50,64 мас.%) метаванадат калия.
Температура плавления равна 318°C.
Пример 2
0,1299 г (43,29 мас.%) метаванадат лития+0,0076 г (2,63 мас.%) хлорид калия+0,0079 г (2,53 мас.%) бромид калия+0,1546 г (51,55 мас.%) метаванадат калия.
Температура плавления равна 320°C.
Пример 3
0,1297 г (43,24 мас.%) метаванадат лития+0,0069 г (2,29 мас.%) хлорид калия+0,0090 г (2,99 мас.%) бромид калия+0,1544 г (51,48 мас.%) метаванадат калия.
Температура плавления составляет 321°C.
Пример 4
0,1278 г (42,59 мас.%) метаванадат лития+0,0068 г (2,26 мас.%) хлорид калия+0,0073 г (2,42 мас.%) бромид калия+0,1582 г (52,73 мас.%) метаванадат калия.
Температура плавления составляет 319°C.
Пример 5
0,1323 г (44,12 мас.%) метаванадат лития+0,0084 г (2,79 мас.%) хлорид калия+0,0084 г (2,79 мас.%) бромид калия+0,1510 г (50,30 мас.%) метаванадат калия.
Температура плавления составляет 313°C.
За заявленными пределами составы не являются однофазным и имеют более высокую температуру плавления.
В таблице приведены сравнительные характеристики заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
Составы
Состав смеси, мас.%
Температура плавления, °C
1*
2
3
4
Прототип, LiBr-LiVO<sub>3</sub>-KBr
50,40
3,34
46,26
-
330
Предлагаемый, LiF-LiBr-LiVO<sub>3</sub>-KBr
1
2,52
51,67
3,67
42,14
322
2
2,19
52,83
3,60
41,38
324
3
2,18
50,86
3,61
43,35
323
4
2,2
51,22
4,81
41,77
321
5
2,23
51,82
3,68
42,27
320
Предлагаемый, LiVO<sub>3</sub>-KCl-KBr-KVO<sub>3</sub>
1
44,40
2,15
2,81
50,64
318
2
43,29
2,63
2,53
51,55
320
3
43,24
2,29
2,99
51,48
321
4
42,59
2,26
2,42
52,73
319
5
44,12
2,79
2,79
50,30
313
* указан порядковый номер соли в системе.
Заявляемые электролиты имеют существенное преимущество по сравнению с известными - на 10-17°C снижена температура плавления, что расширяет диапазон использования составов по температуре.