[go: up one dir, main page]

RU2344517C1 - Primary galvanic cell - Google Patents

Primary galvanic cell Download PDF

Info

Publication number
RU2344517C1
RU2344517C1 RU2007120216/09A RU2007120216A RU2344517C1 RU 2344517 C1 RU2344517 C1 RU 2344517C1 RU 2007120216/09 A RU2007120216/09 A RU 2007120216/09A RU 2007120216 A RU2007120216 A RU 2007120216A RU 2344517 C1 RU2344517 C1 RU 2344517C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
electrolyte
galvanic cell
anode
casing
Prior art date
Application number
RU2007120216/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Евгеньевич Хабаров (RU)
Василий Евгеньевич Хабаров
Геннадий Юрьевич Колесников (RU)
Геннадий Юрьевич Колесников
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет
Priority to RU2007120216/09A priority Critical patent/RU2344517C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2344517C1 publication Critical patent/RU2344517C1/en

Links

Classifications

    • Y02E60/12

Landscapes

  • Primary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: electricity, physics.
SUBSTANCE: primary galvanic cell comprises cylindrical casing with dielectric cover; spiral copper-wire anode is fixed on the inner walls of the casing. Cathode in the form of cylinder made from galvanised iron is mounted in the inner cavity of the casing with copper-wire anode; the cathode comprises magnet which provides for possibility of increasing surface area due to attraction of active layer of galvanised iron shavings covering the cathode surface. The cathode is fixed on a float thus it can move inside the galvanic cell depending on electrolyte level. The cover is fitted with a guide bush to prevent deflection of the cylindrical cathode during operation. Separator in the form of perforated plastic cylinder is set between the anode and cathode to prevent closing. For the electrolyte level adjustment there are electrolyte feeding and discharging branch pipes which are fitted with valves and located in the lower and upper parts of the dielectric cylindrical casing, piezometer for the electrolyte level control is mounted on the discharging branch pipe. The cover is fitted with terminals for load connection. Electrically activated water is used as electrolyte.
EFFECT: increasing specific energy capacity and reliability during galvanic cell operation along with minimal dimensions and weight of cell.
1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области электротехники, в частности к первичным гальваническим элементам, и может быть использовано в первичных гальванических батареях, активируемых водой.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to primary galvanic cells, and can be used in primary galvanic batteries activated by water.

Уровень техникиState of the art

Известна резервная первичная батарея, активируемая водой, содержащая корпус, в котором размещены последовательно соединенные секции, размещенные на одной плоскости. Секция состоит из гальванических элементов, включающих составной катод и анод, выполненный из магниевого сплава, сепаратор-электролитоноситель и электролитонепроницаемый электропроводный разделитель (см. RU 2092935, Н01М 6/34).Known backup primary battery, activated by water, containing a housing in which are placed in series connected sections placed on one plane. The section consists of galvanic cells, including a composite cathode and an anode made of a magnesium alloy, an electrolyte carrier and an electrolyte conductive separator (see RU 2092935, H01M 6/34).

К неудобствам по работе с данной резервной первичной батареей, активируемой водой, относятся ее низкий срок службы, конструктивная сложность, неудобство эксплуатации и невозможность осуществления контроля за уровнем воды в активационных камерах.The disadvantages of working with this backup primary battery activated by water include its low service life, structural complexity, inconvenience of operation and the inability to control the water level in the activation chambers.

Известен химический источник тока резервного типа, который содержит корпус и расположенные в нем анод, катод, отсек с электролитом. Анод выполнен из электрохимического активного материала, выбранного из группы, содержащей алюминий, магний, цинк или их сплавы, катод представляет собой газодиффузный воздушный электрод, отсек для электролита расположен между тыльной стороной анода и стенкой корпуса. Держатель анода на поверхности, примыкающей к боковым стенкам корпуса, снабжен узлом герметизации, выполненным в виде клеевого слоя или герметизирующей прокладки. Воздушный электрод закрыт защитной решеткой, выполняющей одновременно роль токовывода (см. RU 2168246, Н01М 6/32, Н01М 12/04).Known chemical backup current source, which contains a housing and located in it anode, cathode, compartment with electrolyte. The anode is made of an electrochemical active material selected from the group consisting of aluminum, magnesium, zinc or their alloys, the cathode is a gas diffusion air electrode, an electrolyte compartment is located between the back of the anode and the wall of the housing. The anode holder on the surface adjacent to the side walls of the housing is equipped with a sealing assembly made in the form of an adhesive layer or a sealing gasket. The air electrode is closed by a protective grill, which simultaneously serves as a current output (see RU 2168246, Н01М 6/32, Н01М 12/04).

К недостаткам указанного гальванического элемента относятся его конструктивная и эксплуатационная сложность, а также невозможность контроля за уровнем активированной воды в камере активации.The disadvantages of this galvanic cell include its structural and operational complexity, as well as the inability to control the level of activated water in the activation chamber.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту принятый авторами за прототип является медно-магниевая батарея «Маячок», которая содержит диэлектрический корпус и расположенные в нем анод и катод. В качестве анода используются магниевые сплавы, катодным материалом служит хлорид меди. Сепараторы выполняют функцию фиксатора межэлектродного расстояния. Ими могут быть, запрессованные в активный материал, стеклянные или пластмассовые шарики, либо волокна из синтетических материалов, расположенные по направлению потока электролита. Выводы электродов осуществляются проволочными электродами из смеси графита и бутилкаучука, нанесенного прокаткой на магний или сшивку из медной проволоки (Химические источники тока / В.Н.Варыпаев, М.А.Дасоян, В.А.Никольский. Под. ред. В.Н.Варыпаева: Учеб. пособие для студ. вузов по спец. «Технология электрохимических производств» - М.: Высшая школа, 1990. - 240 с., ил., с.142-145).The closest in technical essence and the achieved positive effect adopted by the authors for the prototype is a copper-magnesium battery "Mayachok", which contains a dielectric housing and the anode and cathode located in it. Magnesium alloys are used as the anode, copper chloride serves as the cathode material. Separators perform the function of a clamp interelectrode distance. They can be pressed into the active material, glass or plastic balls, or fibers made of synthetic materials, located in the direction of flow of the electrolyte. Electrode leads are made by wire electrodes from a mixture of graphite and butyl rubber, rolled by rolling on magnesium or cross-linking from copper wire (Chemical current sources / V.N. Varypaev, M.A. Dasoyan, V.A. Nikolsky. Ed. By V.N. .Varypaeva: Textbook for student universities on specialty “Technology of electrochemical production” - M .: Higher school, 1990. - 240 p., Ill., P.142-145).

К недостаткам указанного гальванического элемента относятся его конструктивная и эксплуатационная сложность, а также гальванический элемент не позволяет производить контроль за уровнем воды в активационной камере.The disadvantages of this galvanic cell include its structural and operational complexity, as well as the galvanic cell does not allow monitoring the water level in the activation chamber.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению удельной энергоемкости и надежности при эксплуатации гальванического элемента, обладающего минимальными габаритами и массой.The technical result, which can be obtained using the present invention, is to increase the specific energy consumption and reliability during operation of a galvanic cell having a minimum size and weight.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом первичном гальваническом элементе поверхность плавающего катода представляет собой активный слой из стружки оцинкованного железа, удерживаемый на рабочей поверхности с помощью магнита, который позволяет значительно увеличить площадь рабочей поверхности катода, производить замену активного слоя. Катод, смонтированный с поплавком, всегда находится в погруженном состоянии, используя всю рабочую поверхность электрода. Анод выполнен в виде спирального медно-проволочного электрода, помещенного внутри корпуса. Спиральный медно-проволочный анод имеет ребристую поверхность, что значительно увеличивает рабочую площадь электрода и позволяет производить его замену с наименьшими трудозатратами. Применение поплавка позволяет использовать всю рабочую площадь катода при различном уровне электролита, а также снижать испарение со свободной поверхности электролита. В заявляемом первичном гальваническом элементе имеется возможность регулировать уровень электролита с помощью запорных устройств по показаниям пьезометра, что позволяет изменять выходную мощность установки в зависимости от нужд потребителя.The technical result is achieved by the fact that in the inventive primary galvanic cell, the surface of the floating cathode is an active layer of galvanized iron chips, held on the working surface by means of a magnet, which can significantly increase the surface area of the cathode, replace the active layer. The cathode mounted with the float is always immersed, using the entire working surface of the electrode. The anode is made in the form of a spiral copper-wire electrode placed inside the housing. The spiral copper-wire anode has a ribbed surface, which significantly increases the working area of the electrode and allows it to be replaced with the least labor. The use of the float allows you to use the entire working area of the cathode at different levels of electrolyte, as well as reduce evaporation from the free surface of the electrolyte. In the claimed primary galvanic cell, it is possible to adjust the electrolyte level using locking devices according to the piezometer, which allows you to change the output power of the installation depending on the needs of the consumer.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На чертеже изображен первичный гальванический элемент.The drawing shows a primary galvanic cell.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Заявляемый первичный гальванический элемент содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 из диэлектрического материала, на внутренних стенках которого закреплен спиральный медно-проволочный анод 3. Во внутреннюю полость корпуса 1 со спиральным медно-проволочным анодом 3 установлен катод 4 в виде цилиндра, выполненный из оцинкованного железа, внутрь которого помещен магнит 5, обеспечивающий возможность увеличения площади поверхности за счет притяжения активного слоя 6 из стружки оцинкованного железа, покрывающего поверхность катода 4. Катод 4 установлен на поплавке 7, что позволяет ему перемещаться внутри гальванического элемента в зависимости от уровня электролита. Направляющая втулка 8 закреплена на крышке 2 для предотвращения отклонения цилиндрического катода 4 при работе установки. Для предотвращения замыкания между анодом 3 и катодом 4 установлен сепаратор 9, выполненный в виде перфорированного пластмассового цилиндра. Для регулирования уровня электролита имеются патрубки 10 и 11 подачи и сброса электролита, оборудованные кранами (не показаны), расположенные в верхней и нижней частях диэлектрического цилиндрического корпуса 1, на патрубке 11 расположен пьезометр 12 для контроля за уровнем электролита. Для подключения к нагрузке на крышке 2 выведены клеммы 13. В качестве электролита применяется электроактивированная вода (не показана).The inventive primary galvanic cell contains a cylindrical body 1 with a cover 2 of dielectric material, on the inner walls of which a spiral copper-wire anode 3 is fixed. A cathode 4 in the form of a cylinder made of galvanized iron is installed in the internal cavity of the body 1 with a spiral copper-wire anode 3 inside which a magnet 5 is placed, which makes it possible to increase the surface area due to the attraction of the active layer 6 from shavings of galvanized iron covering the surface of the cathode 4. Ka od 4 is mounted on the float 7, allowing it to move within the cell as a function of electrolyte level. The guide sleeve 8 is mounted on the cover 2 to prevent the deflection of the cylindrical cathode 4 during installation operation. To prevent a short circuit between the anode 3 and the cathode 4, a separator 9 is installed, made in the form of a perforated plastic cylinder. To control the electrolyte level, there are nozzles 10 and 11 for supplying and discharging the electrolyte, equipped with taps (not shown) located in the upper and lower parts of the dielectric cylindrical body 1, a piezometer 12 is located on the nozzle 11 for monitoring the electrolyte level. For connection to the load on the cover 2, terminals 13 are output. Electroactive water (not shown) is used as the electrolyte.

Первичный гальванический элемент работает следующим образом.The primary cell is as follows.

Через патрубок 10 расположенного в верхней части цилиндрического диэлектрического корпуса 1 первичного гальванического элемента заливают электроактивированную воду, которая заполняет межэлектродное пространство до определенного уровня, поднятие которого контролируют пьезометром 12. Взаимодействие активированной воды с активным слоем 6, покрывающим стенки катода 4, и ребристой поверхностью медно-проволочного электрода 3 обеспечивает начало электрохимической реакции и создание разности потенциалов на клеммах 13 гальванического элемента. Спиральный медно-проволочный анод 3 имеет ребристую поверхность, что значительно увеличивает рабочую площадь электрода и позволяет производить его замену с наименьшими трудозатратами. Применение активного слоя 6 с развитой поверхностью из стружки оцинкованного железа позволяет значительно увеличить площадь рабочей поверхности катода 4, и, следовательно, существенно снизить габариты, массу первичного гальванического элемента, а также повысить его удельную энергоемкость и обеспечить периодическую смену активного слоя 6. Удержание активного слоя 6 в виде стружки оцинкованного железа на стенках катода 4 осуществляется наличием магнита 5, помещенного внутрь катода 4. Катод 4, находящийся в погруженном состоянии, установленный на поплавке 7, может перемещаться внутри цилиндрического диэлектрического корпуса 1 первичного гальванического элемента в зависимости от уровня электролита, причем применение поплавка 7 позволяет использовать всю рабочую площадь катода 4 при различном уровне электролита, а также снизить испарение за счет закрытия свободной поверхности электролита поплавком. Направляющая втулка 8 закреплена на крышке 2 для предотвращения отклонения цилиндрического катода 4 при работе установки. Перфорированный сепаратор 9 служит для предотвращения замыкания электродов между собой. Сброс электролита осуществляется с помощью патрубка 11 с краном, расположенного в нижней части цилиндрического диэлектрического корпуса 1.Through the pipe 10 of the primary galvanic cell 1 located in the upper part of the cylindrical dielectric housing 1, electroactivated water is poured, which fills the interelectrode space to a certain level, the raising of which is controlled by a piezometer 12. The interaction of activated water with the active layer 6 covering the walls of the cathode 4 and the ribbed surface of the copper wire electrode 3 provides the beginning of an electrochemical reaction and the creation of a potential difference at the terminals 13 of the galvanic cell that one. The spiral copper-wire anode 3 has a ribbed surface, which significantly increases the working area of the electrode and allows it to be replaced with the least labor. The use of an active layer 6 with a developed surface of galvanized iron chips can significantly increase the area of the working surface of the cathode 4, and, therefore, significantly reduce the size, weight of the primary galvanic cell, as well as increase its specific energy consumption and ensure periodic change of the active layer 6. Retention of the active layer 6 in the form of galvanized iron shavings on the walls of the cathode 4 is carried out by the presence of a magnet 5 placed inside the cathode 4. The cathode 4, which is in the submerged state, is installed the float 7 can move inside the cylindrical dielectric housing 1 of the primary galvanic cell depending on the electrolyte level, and the use of the float 7 allows you to use the entire working area of the cathode 4 at different electrolyte levels, as well as reduce evaporation by closing the free surface of the electrolyte with the float. The guide sleeve 8 is mounted on the cover 2 to prevent the deflection of the cylindrical cathode 4 during installation operation. The perforated separator 9 serves to prevent shorting of the electrodes to each other. The discharge of the electrolyte is carried out using the pipe 11 with a tap located in the lower part of the cylindrical dielectric housing 1.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other technical solutions has the following advantages:

1. Спиральный медно-проволочный анод имеет ребристую поверхность, что значительно увеличивает рабочую площадь электрода и позволяет снизить массу и габариты первичного гальванического элемента, при использовании доступных материалов.1. The spiral copper-wire anode has a ribbed surface, which significantly increases the working area of the electrode and allows to reduce the mass and dimensions of the primary galvanic cell, using available materials.

2. Применение поплавка позволяет использовать всю рабочую площадь катода при различном уровне электролита, а также снизить испарение за счет закрытия свободной поверхности электролита поплавком, что повышает надежность гальванического элемента при эксплуатации.2. The use of the float allows you to use the entire working area of the cathode at different levels of electrolyte, as well as reduce evaporation by closing the free surface of the electrolyte with a float, which increases the reliability of the galvanic cell during operation.

3. Применение активного слоя с развитой площадью поверхности из стружки оцинкованного железа позволяет значительно увеличить площадь рабочей поверхности катода, и, следовательно, повысить удельную энергоемкость.3. The use of an active layer with a developed surface area of galvanized iron chips can significantly increase the area of the working surface of the cathode, and, therefore, increase the specific energy consumption.

Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемого изобретения, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.Thus, it is seen that the above information confirms the possibility of implementing the claimed invention, achieving the specified technical result and solving the problem.

Claims (1)

Первичный гальванический элемент, содержащий диэлектрический цилиндрический корпус, внутри которого установлены анод и катод, между которыми расположен сепаратор, изготовленный с возможностью выполнения фиксирования межэлектродного расстояния, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен пьезометром и патрубками с кранами подачи и сброса электролита, причем пьезометр установлен на патрубке сброса электролита, а анод выполнен в виде спирального медно-проволочного электрода, закрепленного на внутренней поверхности стенок диэлектрического корпуса, во внутреннюю полость корпуса с анодом установлен катод в виде цилиндра, выполненного из оцинкованного железа, поверхность которого покрыта оцинкованной стружкой, внутри которого помещен магнит, обеспечивающий притяжение активного слоя из стружки оцинкованного железа ко всей поверхности катода, при этом катод установлен на поплавке и имеет возможность перемещаться внутри гальванического элемента в зависимости от уровня электролита, а в качестве электролита используется электроактивированная вода. A primary galvanic cell containing a dielectric cylindrical body, inside which an anode and a cathode are installed, between which a separator is arranged, which is capable of fixing the interelectrode distance, characterized in that it is additionally equipped with a piezometer and nozzles with electrolyte supply and discharge valves, the piezometer being mounted on the discharge pipe of the electrolyte, and the anode is made in the form of a spiral copper-wire electrode mounted on the inner surface of the walls of the dielectric of the casing, in the inner cavity of the casing with the anode, a cathode is installed in the form of a cylinder made of galvanized iron, the surface of which is coated with galvanized chips, a magnet is placed inside it, which attracts the active layer of galvanized iron chips to the entire surface of the cathode, while the cathode is mounted on a float and has the ability to move inside the galvanic cell depending on the electrolyte level, and electroactivated water is used as the electrolyte.
RU2007120216/09A 2007-05-30 2007-05-30 Primary galvanic cell RU2344517C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007120216/09A RU2344517C1 (en) 2007-05-30 2007-05-30 Primary galvanic cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007120216/09A RU2344517C1 (en) 2007-05-30 2007-05-30 Primary galvanic cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2344517C1 true RU2344517C1 (en) 2009-01-20

Family

ID=40376147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007120216/09A RU2344517C1 (en) 2007-05-30 2007-05-30 Primary galvanic cell

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2344517C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494523C2 (en) * 2011-03-18 2013-09-27 Александр Федорович Милашенко Method to generate and accumulate dc energy from human body
CN108538636A (en) * 2018-03-13 2018-09-14 郑州航空工业管理学院 Ultracapacitor
CN108538637A (en) * 2018-03-13 2018-09-14 郑州航空工业管理学院 A kind of ultracapacitor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904436A (en) * 1973-10-11 1975-09-09 Electrochem Inc Method and means for activating a closed battery
GB1447704A (en) * 1974-01-09 1976-08-25 Secr Defence Water activated primary batteries
RU2092935C1 (en) * 1996-09-25 1997-10-10 Красноцветов Владимир Сергеевич Stand-by water-activated primary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904436A (en) * 1973-10-11 1975-09-09 Electrochem Inc Method and means for activating a closed battery
GB1447704A (en) * 1974-01-09 1976-08-25 Secr Defence Water activated primary batteries
RU2092935C1 (en) * 1996-09-25 1997-10-10 Красноцветов Владимир Сергеевич Stand-by water-activated primary battery

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВАРЫПАЕВ В.Н. Химические источники тока, М.: Высшая школа, 1990, с.142-145. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494523C2 (en) * 2011-03-18 2013-09-27 Александр Федорович Милашенко Method to generate and accumulate dc energy from human body
CN108538636A (en) * 2018-03-13 2018-09-14 郑州航空工业管理学院 Ultracapacitor
CN108538637A (en) * 2018-03-13 2018-09-14 郑州航空工业管理学院 A kind of ultracapacitor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5789093A (en) Low profile fuel cell
US4421835A (en) Storage of electrical energy with tin electrode system, storage apparatus, and method of forming such apparatus
Wang et al. A high-capacity dual-electrolyte aluminum/air electrochemical cell
US20180269511A1 (en) Microbial fuel cell and microbial fuel cell system
KR20120087420A (en) Metal Air Secondary Cell Unit and Moudle for Metal Air Secondary Cell Comprising the Same
RU2007143716A (en) HEAT BATTERY
KR102794606B1 (en) Power storage and brine purification system
US4057675A (en) Electrochemical cell
EP2869383A1 (en) Large-capacity power storage device
RU2344517C1 (en) Primary galvanic cell
CN105098292A (en) Horizontal three-electrode electrochemical rechargeable zinc-air battery
WO1984002429A1 (en) Chemo-electric cell with at least one gas electrode
CN108134141A (en) A kind of no diaphragm static state zinc-bromine bettery
US3317349A (en) Ambipolar battery including electrodes of identical nickelous composition
US9184454B1 (en) Mixing arrangement for a flow cell of an energy storage system
AU2016274851B2 (en) Air battery and building including the same
KR20090034303A (en) Battery cell safety circuit of the battery
KR20100027753A (en) Metal air battery generated an electric energy by the water
RU68187U1 (en) PRIMARY ELECTRICAL ELEMENT
US3560264A (en) Fuel cell with electrolyte or fuel distributor
JP2019505075A (en) Air-zinc secondary battery
CN105304922B (en) A seabed sediment layer active metal fuel cell structure and device
RU2400871C1 (en) Bromium-zinc storage battery with landlocked electrolyte
KR101966491B1 (en) A lithium air battery capable of preventing electrolyte shortage
RU149465U1 (en) ELECTROCHEMICAL CURRENT SOURCE FOR CATHODE PROTECTION OF UNDERGROUND STRUCTURES

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090531