RU2791927C1

RU2791927C1 - Электролит для химического источника тока

Info

Publication number: RU2791927C1
Application number: RU2022132196A
Authority: RU
Inventors: Иван Кириллович Гаркушин; Александр Владимирович Бурчаков; Артем Александрович Сидоров
Filing date: 2022-12-09
Publication date: 2023-03-14

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электролиту для среднетемпературных химических источников тока на основе йодидов и хроматов лития, калия и рубидия. Снижение температуры плавления смеси для приведения электролита в рабочее состояние является техническим результатом изобретения, который достигается выбором состава электролита, в мас.%: йодид калия - 3,84-4,80, йодид рубидия - 4,53-5,67, хромат лития - 68,24-69,8, хромат калия - 8,95-9,16, хромат рубидия - 12,34-12,63. 1 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к разработке электролитов для среднетемпературных химических источников тока на основе йодидов и хроматов лития, калия и рубидия.

Известен электролит – эвтектическая смесь на основе системы
Li₂CrO₄-K₂CrO₄ и включающая 74 мол.% (65,56мас.%) хромата лития и 26 мол.% (34,44мас.%) хромата калия. Состав имеет сравнительно высокую температуру плавления, равную 392°С (Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. и др. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. II. Двойные системы с общим анионом. – М.: «Металлургия», 1977. – 304 с.).

Известен электролит, включающий 89экв.% (83,19мас.%) хромата лития и 11экв.% (16,81мас.%) йодида рубидия. Температура плавления смеси равна 402°С (Бурчаков А.В. Бехтерева Е.М., Кондратюк И.М. Экспериментальное исследование стабильной диагонали Li₂CrO₄ – RbI трехкомпонентной взаимной системы Li,Rb||I,CrO₄. III Конф.по общ.инеорг. химии: тез.докл. Москва. 2013. С. 11-12). Недостатком данного состава является высокая температура плавления.

Наиболее близким по технической сущности является электролит, включающий 80,0 экв.% (67,54мас.%) хромата лития, 10 экв.% (13,81мас.%) йодида рубидия и 10 экв.% (18,65мас.%) хромата рубидия. Однако он тоже имеет высокую температуру плавления – 400°С (Бурчаков А.В. Кондратюк И.М. Бехтерева Е.М. Стабильный треугольник Li₂CrO₄–RbI–Rb₂CrO₄ трехкомпонентной взаимной системы Li,Rb||F,CrO₄. XIV Межд. конф. по термич. анализу и калориметрии в России (RTAC-2013): сб. трудов. Санкт-Петербург: СпГПУ. 2013 года. С. 120 – 122).

Техническим результатом настоящего технического решения является снижение температуры плавления и расширения диапазона использования в расплавленном состоянии электролита с низкой температурой плавления.

Технический результат достигается тем, что электролит для химического источника тока, включающий хроматы лития, рубидия и йодид рубидия, дополнительно содержит йодид калия и хромат калия при следующем соотношении компонентов (мас.%):

йодид калия – 3,84 …4,80

йодид рубидия – 4,53 … 5,67

хромат лития – 68,24 … 69,84

хромат калия – 8,95 … 9,16

хромат рубидия – 12,34 … 12,63

Новизна заявляемого состава по сравнению с прототипом заключается в том, что смесь, содержащая хроматы лития, рубидия и йодид рубидия, дополнительно содержит йодид калия и хромат калия.

Электролит получен изучением системы Li₂CrO₄-KI-LiKCrO₄-LiRbCrO₄-RbI (стабильный пентатоп четырёхкомпонентной взаимной системы Li,K,Rb||I,CrO₄) методом дифференциального термического анализа.

Примеры конкретного исполнения:

1. Предварительно обезвоженные соли расплавляли в печи шахтного типа в соотношении: 0,0144г (4,80мас.%) йодид калия + 0,0170 г (5,67мас.%) йодид рубидия + 0,2047 г (68,24мас.%) хромата лития + 0,0268 г (8,95мас.%) хромата калия +0,0370 г (12,34мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 355 °С.

2. 0,0139 г (4,63 мас.%) йодид калия + 0,0164 г (5,47 мас.%) йодид рубидия + 0,2056 г (68,52мас.%) хромата лития + 0,0270 г (8,99мас.%) хромата калия +0,0372 г (12,39мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 350 °С.

3. 0,0115 г (3,84 мас.%) йодид калия + 0,0136 г (4,53 мас.%) йодид рубидия + 0,2095 г (69,84мас.%) хромата лития + 0,0275 г (9,16мас.%) хромата калия +0,0379 г (12,63мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 355 °С.

4. 0,0163 г (5,42мас.%) йодид калия + 0,0192 г (6,40 мас.%) йодид рубидия + 0,2016 г (67,21мас.%) хромата лития + 0,0264 г (8,81мас.%) хромата калия +0,0365 г (12,16мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 384 °С.

5. 0,0048 г (1,59мас.%) йодид калия + 0,0056 г (1,87мас.%) йодид рубидия + 0,2207 г (73,58мас.%) хромата лития + 0,0290 г (9,65мас.%) хромата калия +0,0399 г (13,31мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 384 °С.

За заявляемыми пределами (примеры 4, 5) возрастает температура плавления и нарушается однофазность электролита.

Сравнительные данные известного и заявляемого электролитов приведены в таблице.

Данные электролитов по прототипу и заявляемому составу

Состав электролита	Содержание компонентов, мас. %					Температура плавления, °С
Состав электролита	KI	RbI	Li₂CrO₄	K₂CrO₄	Rb₂CrO₄	Температура плавления, °С
Прототип	-	13,81	67,54	-	18,65	400
Заявляемый
1.	4,80	5,67	68,24	8,95	12,34	355
2.	4,63	5,47	68,52	8,99	12,39	350
3.	3,84	4,53	69,84	9,16	12,63	355

Как видно из таблицы, заявляемый электролит имеет существенные преимущества по сравнению с известным: 1. на 45-50 °С снижена температура плавления, что значительно снижает энергозатраты на плавление смеси и приведение электролита в рабочее состояние; 2. расширение диапазона использования электролита в расплавленном состоянии; 3. на 8,14–9,28 мас.% снижено содержание дорогостоящего йодида рубидия и на 6,02 – 6,31 мас.% – дорогостоящего хромата рубидия.

Claims

Электролит для химического источника тока, включающий хроматы лития, рубидия и йодид рубидия, отличающийся тем, что дополнительно содержит йодид калия и хромат калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
йодид калия 3,84-4,80 йодид рубидия 4,53-5,67 хромат лития 68,24-69,84 хромат калия 8,95-9,16 хромат рубидия 12,34-12,63