Цинковый анод химического источника тока

Изобретение относится к области химических источников тока и может быть использовано при изготовлении цинковых пастообразных анодов. Известен химический источник тока, активная масса цинкового анода со щелочным электролитом которого содержит в своем составе ртуть, свинец для уменьшения газовыделения и повышения срока службы [1]. Известен цинковый анод со щелочным электролитом, более близкий к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату, в состав которого в качестве добавки введена смесь двух сополимеров с разной молекулярной массой полиола и окиси этилена, содержащих в качестве концевых групп гидроксил из ряда метил, этил, пропил в массовых % от 0,114 до 0,780 [2]. Это не позволяет эффективно снизить газовыделение и в составе анода остается ртуть (HgO) в количестве 0,009-0,55 (мас.%).

Цель изобретения - улучшение условий токосъема за счет уменьшения пассивации цинкового анода и повышение срока сохранности и срока использования элементов, снижение газовыделения и вывод ртути из состава анода.

Цель достигается за счет использования в изветном цинковом аноде α-аминоацетата в количестве 12-25 г/л в загущенном щелочном электролите.

Проведена корректировка состава тройного электролита с одновременной проверкой герметичности элементов и разрядных характеристик воздушно-цинкового миниатюрного источника тока (⌀ 11,8 мм, h=4,2 мм) (таблица).

Отметим, что для работы химического источника тока важное значение имеет электропроводность раствора электролита, которая максимальна для 30% (мас.) КОН. Теоретическая емкость воздушно-цинкового элемента в указанных габаритах составляет 220 mA·ч.

Таблица
Влияние состава электролита на разрядные характеристики элемента ВЦ-43 при нагрузке 510 Ом, уголь СИТ-1
№	СKOH	CZnO		Вытекание электролита при разряде	Начальное напряжение (В)	Емкость (mA·ч)
1	27,25	1,0	71,25	-	1,40	185
2	26,81	2,5	70,69	-	1,41	192
3	26,50	3,5	70,01	-	1,40	192
4	29,90	0,2	69,90	-	1,41	181
5	31,35	3,5	65,15	-	1,40	192
6	31,70	2,5	65,80	-	1,40	192
7	30,80	5,0	64,20	-	1,39	192
8	33,20	0,2	66,60	-	1,41	205
9	37,20	1,0	65,80	-	1,41	212
10	36,60	2,5	60,90	-	1,41	210
11	36,00	3,5	60,50	-	1,41	210
12	39,90	2,5	59,90	-	1,42	210
13	39,00	2,5	58,50	-	1,41	213
14	36,00	3,5	60,50	-	1,39	208
15	38,00	5,0	57,00	-	1,39	208
16	37,00	7,5	55,50	+	1,37	203
17	42,00	1,0	57,00	+	1,37	209

В составы 1÷4 введен α-аминоацетат в количестве 10 г/л, 5÷8→12 г/л; 9÷12 г/л→20 г/л; 12÷15→25 г/л; 16,17→8 г/л. Видно, что при С_KOH>33% емкость элемента составляет 90% от теоретической. При высокой нагрузке наблюдается вытекание электролита - незначительное у состава 16 и значительное у состава 17 через воздуховодное отверстие (разгерментизация элемента). В области малых С_KOH разряд элемента происходит за счет потребления воды из электролита, что затрудняет разряд и приводит к пониженному значению емкости. В области высоких С_KOH (при концентрации α-аминоацета менее 8% (мас.)) процесс идет до более высоких значений емкости, однако при этом происходит расширение элемента за счет газовыделения, что и приводит к вытеканию электролита через воздуховод. Разрядные характеристики оптимальны у состава электролита 36,25% КОН+3,6% ZnO и α-аминоацетата (12÷20 г/л), который позволяет увеличить токосъем за счет уменьшения пассивации цинкового анода (R_{нагрузочное}=510 Ом вместо 800÷1000 Ом, рекомендуемых для этих габаритов). Отметим, что из состава цинкового анода выведена ртуть.

Источники информации

1. Кублановский B.C., Пирский Ю.К. / Синтез электрокатализаторов восстановления кислорода. // Тезисы докладов I Укр.-рос.конференции «Газофазное получение новых функциональных материалов и пленок». Ужгород. - 1989. - с.18-20.

2. Патент №2366039 (Россия), Н01М 4/96, 2009.

Химический источник тока с цинковым порошкообразным анодом с загущенным щелочным электролитом, отличающийся тем, что в состав электролита введен α-аминоацетат в количестве 12-25 г/л, что приводит к улучшению электрических характеристик за счет уменьшения пассивации цинкового анода и позволяет вывести ртуть из его состава.