Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2130211

ДВОЙНОСЛОЙНЫЙ КОНДЕНСАТОР С РАСПЛАВЛЕННЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ

Имя изобретателя: Попов Андрей Вениаминович; Гительсон Александр Владимирович; Кузьмин Геннадий Яковлевич 
Имя патентообладателя: Попов Андрей Вениаминович; Гительсон Александр Владимирович; Кузьмин Геннадий Яковлевич
Адрес для переписки: 195112, Санкт-Петербург, а/я 27 Попову А.В.
Дата начала действия патента: 1997.08.01 

Изобретение относится к производству высокоемких электрических конденсаторов и может быть использовано в составе высокотемпературных источников энергии для электромобилей, для сглаживания пиковых нагрузок аккумуляторов, а и в производстве мощных импульсных и резервных источников питания. Согласно изобретению конденсатор содержит поляризуемые электроды с высокоразвитой поверхностью, корпус, токоподводы, сепаратор и электролит. В качестве электролита используют расплав соли или смеси солей. Конденсатор работоспособен при повышенных температурах, имеет высокую емкость и напряжение, не ограниченное напряжением разложения растворителя.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к производству высокоемких электрических конденсаторов.

Известны конденсаторы, запасающие энергию за счет емкости двойного электрического слоя на границе раздела "электрод-электролит" (В.П.Кузнецов и др. "Пути и перспективы развития и применения конденсаторов с двойным электрическим слоем (ионисторов)" /1/. Прототипом заявляемого изобретения является двойнослойный конденсатор FA OH 105Z производства фирмы NEC, Япония (см. /1/). Сборка состоит из 8 последовательно соединенных конденсаторов, положительный и отрицательный электроды выполнены из активированного угля и разделены сепаратором. Электролит: 38% раствор серной кислоты в воде. Недостатками этого конденсатора являются низкая удельная энергия, низкое рабочее напряжение и низкая максимальная температура эксплуатации. Эти недостатки обусловлены наличием растворителя (воды), имеющего сравнительно низкое напряжение разложения и невысокий температурный предел жидкого состояния даже в смеси с серной кислотой указанной концентрации.

Целью изобретения является повышение удельной энергии, напряжения и максимальной температуры эксплуатации двойнослойного конденсатора, а и удельной мощности.

Конденсатор конструктивно состоит из корпуса, положительного и отрицательного электродов, причем как минимум один из них является поляризуемым электродом с развитой поверхностью выполненным из активированного углеродного материала, высокодисперсного углерода (сажи) или электрохимически инертного высокодисперсного металла; и электролита. Электроды контактируют с электролитом и изолированы друг от друга ионопроводящей прокладкой. В качестве ионопроводящей прокладки может применяться пористый диэлектрик, смоченный электролитом, ионообменная мембрана или мембрана из твердого электролита.

Указанная цель достигается тем, что в качестве электролита используется практически не содержащий растворителя расплав. Расплавы многих солей имеют низкое давление паров при практически значимых повышенных температурах (50-400^oC), высокую стабильность свойств при указанных температурах, а и широкий диапазон напряжений, в котором сохраняется электрохимическая инертность, не ограниченный потенциалами разложения растворителя. В расплавах существенно выше емкость двойного слоя электродов, что обусловлено отсутствием сольватации и особой знакопеременной структурой двойного слоя (Б.Б.Дамаскин, О. А.Петрий. "Введение в электрохимическую кинетику", с.137. М., 83). Катион расплава может выбираться из ряда, соответствующего в той или ной мере указанным условиям. Это катионы щелочных, щелочно-земельных металлов, Zn²⁺, Al³⁺, NH₄⁺, N (R₁R₂R₃R₄)⁺, или их смеси. В качестве анионов могут быть использованы, в частности NO₃^-, NO₂^-, SO₄^3-, HCO₄^-, Г^-, AlCl₄^-, ArF₆^-, ClO₄^-,

CO₃^2-, PF₆^-, BF₄, R-SO₃^-, R-COO^-,



или их смеси (R - алкил или арилрадикал, в том числе с галогенами-заместителями в основной цепи, Г - галоген).

В качестве изолирующей прокладки выбираются материалы, обладающие высокой химической стойкостью в расплавах при повышенных температурах и высокой ионной проводимостью. Пористый сепаратор, например, из асбеста, керамики, стекла, тефлона и т.п., твердый электролит, например b-алюминат натрия, ионообменная мембрана, например "Nafion" в Na⁺-форме, а и анионообменные мембраны с проводимостью по ионам, имеющимся в расплаве.

Целесообразно в качестве расплавленного электролита использовать электрические смеси, имеющие низкую температуру плавления. Например, электрическую смесь AlCl₃(0,635) - BaCl₂ - NaCl с температурой плавления 50^oC. При использовании в качестве сепарирующей прокладки твердого электролита или ионообменной мембраны имеется возможность использовать в области положительного и отрицательного электродов расплавы различного состава с общим ионом - ионом проводимости сепаратора, что может оказаться целесообразным с точки зрения свойств конденсатора. В случае необходимости вследствие высокой ионной проводимости расплавов возможно применение конструкции конденсатора с межэлектродным зазором и без сепаратора. Высокая ионная проводимость расплавов, как правило, превышающая электропроводность наиболее электропроводных электролитов, содержащих растворитель (более 100 См/м) дает возможность повысить мощность двойнослойного конденсатора с расплавленным электролитом.

Конденсатор может содержать два поляризуемых электрода из электрохимически инертного проводника 1 рода или один электрод, причем во втором случае второй электрод конденсатора является неполяризуемым (см. /1/). Неполяризуемым электродом может быть, например, металлический электрод с высоким катодным потенциалом восстановления в расплаве своих ионов, аналогичный электродам, применяемым в аккумуляторах с расплавленным электролитом (Na⁺, Li⁺). Емкость двойнослойного конденсатора с одним неполяризуемым электродом в 2 раза выше. В качестве поляризуемого электрода (электродов) целесообразно использовать активированный углеродный материал в любом конструктивном исполнении (волокна, порошок, гранулы, пластины и т.п.) или/и дисперсный углерод (сажу), карбиды, нитриды металлов, инертные металлы с высокоразвитой поверхностью (например, Ni, Pt, Pd, Rh, Ru), электропроводящие оксиды. Для подтверждения возможности реализации изобретения был изготовлен двойнослойный конденсатор с электродами из активной ткани ТСА, асбестовым сепаратором, графитовыми токопроводами и расплавом KCl (0,51 мольн.д) - ZnCl₂ в качестве электролита. При 250^oC были получены U_макс.1,5 В, уд. энергия 35 Дж/см³, мощность 6 Вт/см³.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Конденсатор с двойным электрическим слоем, содержащий корпус, положительный и отрицательный электроды, ионпроводящий сепаратор и электролит, отличающийся тем, что в качестве электролита взят не содержащий растворителя расплав соли или смеси солей.

2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита взята эвтектическая смесь расплава галогенидов.

Версия для печати
Дата публикации 05.04.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов