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invention
Fédération de Russie Patent RU2136072

SOURCE D'ÉNERGIE Romanenko GI

SOURCE D'ÉNERGIE Romanenko GI

Nom de l'inventeur: Romanenko GI
Le nom du titulaire du brevet: IMP Ltd. "Filtre"
Adresse de correspondance: 103482, Moscou, Usine JSC "Angstrom" IMP Ltd "Filtre"
Date de début du brevet: 22.10.1996

L'invention concerne l' ingénierie électrique et peut être utilisé comme un générateur de champ électrique, le condensateur ou un accumulateur d'énergie électrique. Le résultat technique de l'invention est d'augmenter les caractéristiques spécifiques: la quantité d'énergie donnée dans la décharge par unité de masse et par unité de volume. Selon l'invention, la source d'énergie comprend une membrane ionomère, et des électrodes. La membrane utilisée sécher à l' air dans une forme ionique différent dans lequel les contre - ions sont des particules avec la moitié spin nucléaire avec plus de H +, poids atomique, par exemple, Na +, K +, Rb +, Cs +, ainsi que Zn ++; la densité de charge fixe à la membrane est de 0,6 à 1,5 mg · eq / g et le degré de saturation des particules identiques de groupes ioniques à la même densité de charge fixe de 0,5-36 heures, les électrodes sont faites de matériaux différents avec des potentiels d'électrode Par exemple, Ni - Al, Cu - Al.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention se rapporte à l' énergie électrique et à la traction et peut être utilisé comme un générateur de champ électrique, le condensateur ou un accumulateur d'énergie électrique.

Connue source d'énergie électrique - supercondensateur dans lequel le milieu polarisable est un matériau contenant de substance de faible masse moléculaire azéotropie et les électrodes sont réalisées en acier inoxydable. La valeur maximale de la constante diélectrique est de 5,8 × 10 6, à une température de 107 ° C, ce qui est insuffisant et peu pratique en fonctionnement (voir. Cellules N.5038249 brevet US. 361-311, 1992).

Connu source électrique d'énergie - un condensateur électrochimique comprenant une membrane sulfokationitovuyu ionomère perforée sous forme d'hydrogène, et les électrodes et les oxydes de particules de métaux du groupe du platine et des collecteurs de courant des métaux de valve (voir brevet US N.5136474 kl.361-502 1992 g. ) ..

Ce dispositif présente les caractéristiques spécifiques suivantes: la quantité d'énergie délivrée par décharge de masse unitaire Wm = 2,0 J / g, et par unité de volume Wv = 5,0 J / cm 3, et cela ne suffit pas. Un inconvénient du dispositif réside dans la complexité de sa construction.

Le but de la présente invention est d'augmenter les caractéristiques spécifiques de ces dispositifs et la simplification de la structure.

Ceci est réalisé en ce que la source d'énergie contenant de la membrane ionomère et les électrodes, la membrane utilisée sécher à l' air sous une forme ionique différente, à savoir des contre - ions sont des particules de spin nucléaire moitié supérieure avec H +, poids atomique, par exemple, Na +, K +, Rb + ,. Cs +, a et Zn ++, densité de charge fixe dans la membrane est 0,5-1,5 mg eq / g, et le degré de saturation des particules identiques de groupes ioniques à la même densité de charge a été fixée pour 0,5-36 heures dans lequel les électrodes sont faites de matériaux ayant des potentiels d'électrode, par exemple, Ni-Al, Cu-Al.

Avec cet agencement, la source d'énergie est Wm = 6,0 J / g, et Wv = 11,4 J / cm 3.

Nous avons trouvé que la constante diélectrique (DP) de la membrane de la densité de l'état sec à l'air dépend d'une charge ionique fixe et la forme.

Les expériences ont été réalisées sur les membranes industrielles domestiques MK-100 et films de polytrifluorostyrene sulfoné. Membranes MK-100 avait une densité de charge fixe de 0,6-0,8 et 1-1,5 mg.ekv / g.

Si vous modifiez la densité de charges fixes dans les membranes dans la forme H + 0,6 à 0,8 à 1-1,5 mg.ekv / g APs valeur a augmenté de 4-5 ordres de grandeur et atteint des valeurs de 10 7 -10 8 à la température de laboratoire 20 o C. en utilisant la membrane Na + forme PD atteint la même valeur à une plus faible densité de charges fixes. La valeur maximale de PD est cotée à la résine ionomère MF 4SK à une densité de charges fixes 0,93 mg.ekv / g et était de 10 9. La polarisation du groupe contre-ionique et observé sur la membrane anianitnoy.

Le choix de la forme ionique de la membrane en matériau proposé par le fait que , lorsqu'on utilise d' autres formes de membranes ionomères où les noyaux protivoinom sont plus légers que Na +, tel que H +, la constante diélectrique à la même densité de charge fixe est inférieure à la quantité d'énergie fournie par la décharge inférieure la décharge est plus rapide, et le dispositif est chargé à une valeur de différence de potentiel plus faible.

Les paramètres sont stables, lorsque la membrane est en état de l'air sec. Ceci est dû au fait que les paramètres à tomber d'humidité plus élevé, de sorte que lorsque le gonflement de la séparation membranaire entre les charges fixes augmenter et diminuer l'interaction entre les contre-ions. Les paramètres de la membrane complètement séchées sont également en baisse, de sorte que la quantité d'eau doit être telle que, agissant comme un environnement de mise en scène, accompagnant le processus principal de polarisation de molécules d'eau entrant dans l'espace entre les groupes ioniques voisins éliminerait l'influence du champ électrique transverse, inhibe la polarisation de la contre-ionique groupes. A cet effet, chacun de ces groupes devrait prendre en compte certaines des molécules d'eau.

La densité de charges fixes de plus de 1,5 mg.ekv. / G, le degré de saturation des particules identiques de groupes ioniques, à une densité donnée de frais fixes (plus de 36 heures) ou une diminution de la teneur en eau dans la membrane conduit à une diminution ou à la disparition des forces de répulsion entre les ions iz par événement avec une orientation antiparallèle des spins nucléaires contre-ions dans le cas de spin 1/2, ou l'apparition de la répartition angulaire des groupes ioniques dans le cas des tours d'ordres plus élevés.

Lorsque la densité de charge fixe inférieure à 0,6 mg.ekv. / G et le degré de saturation des groupes ioniques est inférieure à 0,5 heure sera une augmentation de la distance entre les contre-ions dans une mesure telle que les forces d'interaction entre eux disparaissent.

Le choix des matériaux d'électrode ayant des valeurs différentes de potentiel d'électrode, obtenue renforce la polarisation spontanée de la membrane est excité ou tout simplement la polarisation initiale de la membrane.

L'invention est illustrée par un dessin qui montre la construction de la source d'énergie proposée.

source d'énergie proposée comprend une membrane ionomère, telles que le type de sulfokationitovuyu perforé MF 4SK formule structurelle

où SO 3 - groupe ionique, Na + - le compteur. La densité de charges fixes dans la membrane mg.ekv 0,93 / g. La membrane est l'état de l'air sec.

Initialement, la membrane est à l'état humide dans une solution d'électrolyte, par exemple, du NaOH caustique, puis lavé jusqu'à pH neutre avec de l'eau déminéralisée. Ensuite, la membrane est séchée à l'air dans une boîte à température du laboratoire jusqu'à poids constant obtenir.

La membrane est en contact direct avec des électrodes métalliques 2 et 3 faits de matériaux différents ayant la plus grande différence possible de potentiel d'électrode, par exemple, Ni-Al ou Cu-Al, les électrodes peuvent être déposées sur la surface de la membrane de diverses manières, par exemple, le contact mécanique, les méthodes de dépression, y compris thermique l'évaporation, la pulvérisation cathodique d'ions ou par dépôt chimique en phase vapeur.

La membrane elle-même peut être formée sur la surface des électrodes, par exemple en appliquant une solution de polymère sur la surface d'une des électrodes, suivie de l'évaporation du solvant et l'application d'une deuxième électrode sur une deuxième surface de la membrane. En outre, la membrane peut être formée en déposant sur l'électrode ionomère polymère à partir de la synthèse en phase gazeuse ou en polymère ionomère sur la surface de l'électrode.

Principe de fonctionnement du dispositif est le suivant: il existe une interaction par le principe de Pauli du compteur, qui sont des particules identiques à demi-entier spin nucléaire - fermion, par exemple, Na +, K +, Rb +, Cs + et Zn ++. Cette interaction est une force de répulsion, dont l'amplitude dépend de la distance entre fermions adjacents et leur masse atomique. Les forces augmentent avec la diminution de la distance et de l'augmentation de la masse du noyau et peuvent atteindre 100 eV / atome. La présence des forces de répulsion conduit à intrinsèque moment dipolaire du groupe contre-ionique, la polarisation spontanée et une haute polarisabilité membrane ionique. Ainsi, il existe un compteur de décalage par rapport aux groupes ioniques fixés de façon rigide et la formation des moments dipolaires de la longue distance entre les charges mécaniques. Ce déplacement et, éventuellement, conduit à l'apparition d'une différence de potentiel entre les électrodes 2 et 3.

Décalage vers le contre-ion du groupe ionique est la différence de potentiel entre les électrodes et la présence du champ électrique aboutit à un plus grand déplacement mécanique vers proivoionov groupe ionique en raison de sa facilité polarisabilité. Ces deux processus communiquent entre eux de telle sorte que le jeu genre de rétroaction positive entre une procédure améliore l'autre: contre-ion décalage provoque la formation d'un champ électrique sur les électrodes, et le champ électrique entraîne une plus grande amplitude du compteur de déplacement mécanique par rapport à celle observée la polarisation spontanée. Produite par suite de ce processus, l'énergie électrique suffisante pour maintenir le processus et sa sortie à un circuit externe.

Ainsi, les avantages de la source d'énergie proposé sont: la possibilité d'une augmentation significative et progressive de la densité d'énergie, la facilité de construction du dispositif et sa fabrication, mais aussi l'absence de composants rares et coûteux utilisés dans le condenseur, - le prototype, comme condition nécessaire de son fonctionnement.

REVENDICATIONS

La source d'énergie contenant de la membrane ionomère et les électrodes, dans lequel la membrane est utilisée à l'état sec à l'air et dans une telle forme ionique contre - ions sont des particules ayant un spin demi-entier et plus grand que le noyau de H +, poids atomique tel que Na +, K +, Rb ++, Cs + , Zn ++, la densité de charge est verrouillée dans la membrane est de 0,6 à 1,5 mg · eq, et le degré de saturation des particules identiques de groupes ioniques à la même densité de charge fixe est de 0,5 - 36 heures les électrodes sont constituées de matériaux ayant différents potentiels d'électrode, tels que Ni - Al, Cu - Al.

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Date de publication 31.10.2006gg