Электролит для химического источника тока
Владельцы патента RU 2484556:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для высокотемпературных тепловых химических источников тока. Согласно изобретению электролит содержит хлорид калия, хлорид, метаванадат и молибдат лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид калия 39.62…42.70, хлорид лития 30.79…33.08, метаванадат лития 8.34…9.26, молибдат лития 15.89…20.32. Техническим результатом изобретения является снижение удельной энтальпии и температуры плавления. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов высокотемпературных тепловых химических источников тока, включающих хлориды лития и калия и другие соли лития.
Известны составы, которые могут быть использованы в качестве электролитов для химических источников тока, а именно:
1) содержащий ванадат и молибдат лития; температура плавления смеси 533°C, удельная энтальпия плавления 328 Дж/г (Беляев И.Н., Лупейко Т.Г., Вяликова В.И. Системы LiVO3-Li2Mo(W)O4 и NaVO3-Na2Cr(Mo)O4 // Журн. неорган, химии. 1975. Т.20. №9. С.2483-2486);
2) содержащий хлорид и молибдат лития; температура плавления смеси 501°C, удельная энтальпия плавления 302 Дж/г (Трунин А.С. Исследование тройных взаимных систем Li, Ва||Cl, МоO4 и Li, Ва||Cl, WO4 //Известия Северокавказского центра высшей школы. Естественные науки. 1980. №3. С.53-55).
Недостатком данных составов является относительно высокая энтальпия и температура плавления.
Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiCl-KCl (Химические источники тока / под ред. Коровина Н.В. М.: Издательство МЭИ, 2003 г., 740 с). Температура плавления эвтектического состава составляет 358°C. Недостатком данного состава также является высокая температура плавления смеси.
Техническим результатом изобретения является возможность применения состава в качестве электролита для химического источника тока в диапазоне температур 336-341°C. Технический результат достигается тем, что электролит содержит хлорид калия, хлорид, метаванадат и молибдат лития в следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид калия 39.62…42.70
хлорид лития 30.79…33.08
метаванадат лития 8.34…9.26
молибдат лития 15.89…20.32
Новизна заявляемого состава по сравнению с известным заключается в том, что данный состав содержит хлориды лития и калия и другие соли лития, где в качестве солей лития взяты метаванадат и молибдат лития, что позволяет снизить температуру плавления и сократить энергозатраты на его плавление.
Примеры конкретного исполнения.
Пример 1.
В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiCl, LiVO3) и «чда» (Li2MoO4, KCl) 0,4270 г (42.70 мас.%) хлорида калия +0.3308 г (33.08 мас.%) хлорида лития +0.0834 г (8.34 мас.%) метаванадата лития +0.1589 г (15.89 мас.%) молибдата лития.
Температура плавления смеси 338°C.
Удельная энтальпия плавления рассчитывалась по формуле:
где ΔtHE - удельная энтальпия фазового перехода вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, Дж/г; SE, Sэт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающих плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; Te, Tэт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К. Окончательное значение энтальпии находили как среднее трех измерений. В качестве эталонного вещества взят KNO3 (температура плавления 338°C, удельная энтальпия плавления 115.8 Дж/г).
Удельная энтальпия состава 291 кДж/кг.
Пример 2.
В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiCl, LiVO3) и «чда» (Li2MoO4, KCl) 0.3962 г (39.62 мас.%) хлорида калия +0.3079 г (30.79 мас.%) хлорида лития +0.0926 г (9.26 мас.%) метаванадата лития +0.2032 г (20.32 мас.%) молибдата лития.
Температура плавления смеси 341°C.
Удельная энтальпия плавления 298 кДж/кг.
Пример 3.
В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiCl, LiVO3) и «чда» (Li2MoO4, KCl) 0.4133 г (41.33 мас.%) хлорида калия +0.3173 г (31.73 мас.%) хлорида лития +0.0881 г (8.81 мас.%) метаванадата лития +0.1813 г (18.13 мас.%) молибдата лития.
Температура плавления смеси 336°C.
Удельная энтальпия плавления 295 кДж/кг.
За заявляемыми пределами нарушается однофазность состава, возрастает температура, что приводит к увеличению энергозатрат на плавление смеси.
В таблице приведены сравнительные характеристики свойств заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.
Составы | Состав смеси, мас.% | Удельная энтальпия плавления, кДж/кг | Температура плавления, °C | |||
KCl | LiCl | LiVO3 | Li2MoO4 | |||
Прототип | 52.4 | 47.6 | - | - | - | 358 |
Предлагаемый | ||||||
1 | 42.70 | 33.08 | 8.34 | 15.89 | 291 | 338 |
2 | 39.62 | 30.79 | 9.26 | 20.32 | 298 | 341 |
3 | 41.33 | 31.73 | 8.81 | 18.13 | 295 | 336 |
Как видно из данных таблицы, предлагаемый состав имеет температуру на 17-22°C ниже по сравнению с прототипом, что значительно снижает энергозатраты на плавление состава и приведение его в рабочее состояние, а также расширяет диапазон использования по температуре.
Электролит для химического источника тока, включающий хлориды лития, калия и другие соли лития, отличающийся тем, что в качестве солей лития введены его метаванадат и молибдат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид калия | 39,62-42,70 |
хлорид лития | 30,79-33,08 |
метаванадат лития | 8,34-9,26 |
молибдат лития | 15,89-20,32 |