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invention
Fédération de Russie Patent RU2251177
batterie Nickel-hydrogène avec longue durée de vie
Nom de l'inventeur: Lihonosov SD (RU); Pavlenko EA (RU); Shchekoldin SI (RU)
Le nom du titulaire du brevet: Open Joint Stock Company "Saturn" (RU)
Adresse de correspondance: 350072, Krasnodar, ul. Sun, 6, "Saturn"
Date de début du brevet: 19.08.2003
L'invention se rapporte à l'industrie électrique et peut être utilisée dans la conception des batteries nickel-hydrogène étanche (NCA) avec une longue durée de vie. Le résultat technique est de réduire la contrainte mécanique transmise à l'électrode d'hydrogène, et en conséquence, une plus grande fiabilité à long ressource NCA cyclique. Selon l'invention, une batterie au nickel-hydrogène avec une longue durée de cycle comprend placé dans une unité de logement des groupes générateurs électrochimiques connectés alimentation en courant et séparés par un séparateur de gaz, un séparateur de gaz est réalisé sous la forme d'une double rangée de brins de croisement décalés lignes par rapport à l'autre et le rapport du diamètre du filament à la distance entre deux choisis respectivement de la gamme 0,4-1. Ici, comme le séparateur de gaz matériau des filaments de polypropylène est utilisé, et le diamètre des filaments est égale ou supérieure à 0,9 mm.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention se rapporte à l' industrie électrique et peut être utilisée dans la conception des batteries nickel-hydrogène étanche (NCA) avec une longue durée de vie.
On sait que pendant les cycles répétés de charge et de décharge du changement de volume observé NCA électrode d'oxyde de nickel (DEW), leurs augmentations d'élargissement avec le nombre de cycles de plus en plus. Etant donné que l'ensemble formant électrode est fixée de manière rigide, la tension résultante est transmise à travers un séparateur de gaz à l'électrode d'hydrogène. Ce dernier a une structure poreuse, son épaisseur est d'environ (100-150) microns. L'augmentation des contraintes mécaniques peut le faire éclater, une percée qui conduit à raccourcir l'ASN de service. Pour éviter cela, utiliser des conceptions différentes.
Ainsi, HBA connu (n US №4477540, MKI H 01 M 4/00 ;. Publié 16.10.84.), Constitué d'un corps placé dans un groupe électrochimiques, séparés par un séparateur de gaz.
L'inconvénient de ce HBA est que pour compenser la batterie DEW élargissement introduit des éléments supplémentaires: un ressort situé à l' extérieur du bloc, ce qui représente un ensemble de groupes électrochimiques, et une tige portant bloc chape. A cet égard, en tant que collecteurs de courant utilisés éléments longs et souples qui augmentent le poids et le volume de l'assemblage de collecteur. Ainsi, l'introduction d'éléments supplémentaires à la compensation ASN élargissement DEW augmente le poids, le volume et la complexité de la conception de l'ASN.
Cette lacune est partiellement remédié dans une autre NCA, pris comme prototype (n. URSS №1649985 à partir 04/04/89) et se composant d'un corps placé dans un récipient scellé groupes de blocs électrochimiques, séparés par le séparateur de gaz. Le séparateur de gaz est réalisé sous la forme d'une rangée de trois brins de passage décalées les rangées supérieures et inférieures par rapport à l'autre.
Dans cette solution technique, en plus de fournir de l' hydrogène pour l' admission à la surface de l' électrode d'hydrogène du séparateur de gaz joue un rôle et le compensateur DEW élargissement dû au fait que les tronçons de fil moyenne et de coudes jusqu'à forcer élargir DEW. Ainsi, l'utilisation d'une telle solution constructive permet de simplifier la structure en compensant PANE DEW élargissement sans introduire d'autres éléments dans la batterie. Toutefois, cette solution technique ne précise pas la relation entre le diamètre du filament et la distance entre eux, influençant sensiblement la pression du séparateur de gaz transféré à l'électrode à hydrogène.
Le résultat technique de la conception proposée consiste à réduire la contrainte mécanique transmise à l'électrode d'hydrogène, et en conséquence, ce qui augmente la fiabilité de long cyclique ressource NCA.
Le résultat technique est obtenu par la construction d'une batterie nickel-hydrogène à longue durée de vie comprend un corps placé dans les groupes d'unités électrochimiques connectés dans le dispositif d' alimentation de courant et sont séparées par un séparateur de gaz. Le séparateur de gaz est conçu comme une double rangée brins de passage décalées lignes par rapport à l'autre et le rapport du diamètre du filament et de l'espacement choisi, respectivement, de la gamme 0,4-1. Ici, comme le séparateur de gaz matériau des filaments de polypropylène est utilisé, et le diamètre des filaments est égale ou supérieure à 0,9 mm.
Lorsque le rapport entre le diamètre des fils et la distance entre eux est inférieur à 0,4 est une forte augmentation de la pression transmise à l'électrode d'hydrogène. À un rapport supérieur à 0,4, cette dépendance est presque linéaire. Lorsque le rapport est supérieur à un, la porosité du séparateur devient moins porosité de l'électrode d'hydrogène, ce qui peut affecter le travail de ce dernier.
Le poids est un paramètre important de chaque composante de la NCA, et sa faible valeur est une mesure du degré d'excellence du design. Par conséquent, il est évident, le rapport de la quantité de diamètre du filament et de l'espacement égal de 0,4 à 0,6 est optimal.
Le tableau indique les caractéristiques des matériaux résistant aux alcalis sélectionnés sur la base des exigences fonctionnelles de la séparation. D'après l'analyse des données présentées que le polypropylene est le plus approprié en tant que matériau du séparateur de gaz, il est plus léger, et présente une dureté inférieure, par conséquent, se déforme moins l'électrode d'hydrogène sous des charges mécaniques, résultant en un bloc. Les caractéristiques de l'invention entraînant correspondant critère "nouveauté" de la manière suivante: en tant que matériau de séparateur utilisé des fils de polypropylène, le diamètre des filaments du séparateur est égale ou supérieure à 0,9 mm, et le rapport diamètre des filaments, et la distance entre eux est choisi égal à 0,4 à 1 .
Pour prouver les différences significatives des solutions proposées a analysé la totalité de ses signes et, séparément, - la marque. On a constaté qu'un tel dispositif comme séparateur de gaz de polypropylène ayant un diamètre de filament de 0,9 mm et un diamètre des filaments, et la distance entre eux dans la gamme de 0,4 à 1, est détectée, et donc dans la littérature, est nouveau et, ainsi que les caractéristiques connues dans cette solution, il vous permet d'obtenir un nouveau résultat: compensation élargissement nickel électrode d'oxyde avec une batterie nickel-hydrogène vélo sans causer de charge importante sur l'électrode d'hydrogène.
Ainsi, la batterie nickel-hydrogène proposé, selon les auteurs, répond au critère de «activité inventive».
Polypropylène proposé séparateur de gaz, réalisé sous la forme d'une double rangée croisant les fils avec des rangées décalées les unes aux autres et ayant un diamètre de filament d'au moins 0,9 mm et un diamètre des filaments, et la distance entre eux dans la gamme de 0,4 à 1, en plus d'assurer l'accès aux surfaces d'hydrogène, d'hydrogène l'électrode assure une pression minimale sur celle-ci, à savoir utilisé dans le séparateur de batterie nickel-hydrogène lui-même peut prolonger la vie en réduisant la pression exercée sur l'élément le plus vulnérable du bloc.
La figure 1 représente schématiquement la batterie proposée
La figure 2 représente schématiquement un séparateur de pile à gaz
La figure 3 montre les caractéristiques calculées du séparateur de gaz,
La figure 4 montre la dépendance de la pression de la taille des filaments
La figure 5 montre la déformation de l'électrode d'hydrogène à des pressions différentes et la dureté du séparateur de gaz
Le tableau présente les propriétés physiques et mécaniques des matériaux résistant aux alcalis appropriés pour la fabrication du séparateur de gaz,
La figure 1 montre schématiquement la batterie nickel-hydrogène proposée. Le bloc de corps 1 est placé groupes de batteries électrochimiques. Chaque groupe comprend deux nickel milieu électrode d'oxyde 2 comportant de part et elektrolitonositel latérale 3, sous la forme d'une matrice poreuse de l'amiante et, en outre, l'électrode d'hydrogène 4 dans un séparateur 5 pour l'accès au gaz (sortie) du gaz. De l'oxyde de nickel-hydrogène électrodes 2 et les électrodes 4 sont connectées à des conducteurs de courant respectifs 6 en même temps que la dernière fonction de collecte de courant et portent la charge mécanique sur l'unité d'électrode de pression 7 par l'intermédiaire des disques de couplage.
Un exemple d'une mise en œuvre spécifique de NCA
La figure 1 montre une représentation schématique du groupe proposé électrochimique de batterie nickel-hydrogène. Le bloc de corps 1 est placé groupes de batteries électrochimiques. Chaque groupe comprend deux nickel milieu électrode d'oxyde 2 comportant de part et elektrolitonositel latérale 3, sous la forme d'une matrice poreuse de l'amiante et, en outre, l'électrode d'hydrogène 4 dans un séparateur 5 pour l'accès au gaz (sortie) du gaz. De l'oxyde de nickel-hydrogène électrodes 2 et les électrodes 4 sont connectées à des conducteurs de courant respectifs 6 en même temps que la dernière fonction de collecte de courant et portent la charge mécanique sur l'unité d'électrode de pression 7 par l'intermédiaire des disques de couplage.
Séparateur de gaz 5 a un diamètre de 1 mm, rapport des diamètres des fils de filaments de la distance entre eux égale à 0,4. Séparateur de gaz 5 est réalisée en polypropylène par pressage à chaud.
Soit a - épaisseur du fil, b - la taille des cellules (fenêtres), H = 2h - épaisseur totale du séparateur (2). Si la zone de gaz de séparation - S et la force développée dans le bloc, - F, la pression totale
les résultats graphiques de calcul sont présentés dans la figure 3. A partir des données présentées, il en résulte que, du point de vue d'une pression mécanique et la porosité et la masse et d'un séparateur de gaz, le rapport optimal du diamètre du fil et de l'espacement dans l'intervalle de 0,4 à 1.
La figure 4 est une véritable fonction de la pression dans les filaments de séparation des intersections d'électrodes d'hydrogène DIP sur leur diamètre (paramètre) qui est défini par la formule:
Ist P = F / 2 · N,
où F - force développée dans l'unité;
N - nombre de cellules dans le séparateur.
Il est évident que le choix d'un diamètre plus grand problème technologique de fabrication du séparateur de gaz, mais du point de vue de réduire la pression sur l'électrode, il doit être d'au moins 0,9 mm.
La figure 5. montre la déformation de l'électrode d'hydrogène à des pressions différentes et la dureté du séparateur de gaz. A partir des données présentées que le séparateur de gaz de polypropylène se déforme moins que l'électrode à hydrogène.
REVENDICATIONS
Batterie nickel-hydrogène à une ressource cyclique élevé consistant en place dans le boîtier de groupes générateurs électrochimiques connectés alimentation en courant et séparés les uns des autres par des séparateurs de gaz sont réalisés sous forme entrecroisés filaments DIP décalés lignes par rapport à l'autre, caractérisé en ce que les filaments du matériau gazeux séparateur de polypropylène utilisé avec le diamètre des filaments est égale ou supérieure à 0,9 mm, et le rapport du diamètre des filaments, et la distance entre eux est dans la gamme (0,4 ÷ 1).
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Date de publication 23.12.2006gg
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