RU2399994C1

RU2399994C1 - Electrolyte for chemical current source

Info

Publication number: RU2399994C1
Application number: RU2009131197/09A
Authority: RU
Inventors: Евгений Игоревич Фролов (RU); Евгений Игоревич Фролов; Иван Кириллович Гаркушин (RU); Иван Кириллович Гаркушин; Галина Александровна Филиппова (RU); Галина Александровна Филиппова; Татьяна Валерьевна Губанова (RU); Татьяна Валерьевна Губанова; Николай Николаевич Баталов (RU); Николай Николаевич Баталов
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2010-09-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: electrolyte for chemical current source contains lithium salts, bromide, metavanadate, molybdate. The lithium salts are in form of sulphate or fluoride with the following ratio of components in wt %: lithium bromide 30.1…30.7; lithium metavanadate 29.4…31.5; lithium molybdate 29.3…32.1; lithium sulphate 7.5…7.7.

EFFECT: lower specific enthalpy and melting point.

3 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, включающей фториды, бромиды, метаванадаты, молибдаты и сульфаты щелочных элементов, которые применяются в качестве расплавляемых электролитов для высокотемпературных химических источников тока.The invention relates to the field of the electrical industry, including fluorides, bromides, metavanadates, molybdates and sulfates of alkaline elements, which are used as molten electrolytes for high temperature chemical current sources.

Известен химический источник тока, содержащий фториды, бромиды, метаванадаты и молибдаты лития с температурой плавления смеси 394°С и удельной энтальпией плавления 183 Дж/г (Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Электролит для химического источника тока. Патент на изобретение № 2340982 от 10.12.2008 года). Недостатком данного состава являются относительно высокая удельная энтальпия и температура плавления.A known chemical current source containing fluorides, bromides, metavanadates and lithium molybdates with a melting point of a mixture of 394 ° C and a specific melting enthalpy of 183 J / g (Frolov E.I., Gubanova T.V., Garkushin I.K. Electrolyte for chemical current source Patent for invention No. 2340982 dated December 10, 2008). The disadvantage of this composition is the relatively high specific enthalpy and melting point.

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав системы LiF-LiCl-LiVO₃-Li₂MoO₄-Li₂SO₄ (Губанова Т.В. Фазовые равновесия в шестикомпонентной системе Li||F, Cl, VO₃, SO₄, CrO₄, MoO₄ и элементах ее огранения. Дис. канд. хим. наук. Самара, Самарский государственный технический университет, 2003. - 125 с.).The closest to the claimed composition in temperature and components is the low-melting composition of the system LiF-LiCl-LiVO ₃ -Li ₂ MoO ₄ -Li ₂ SO ₄ (Gubanova T.V. Phase equilibria in the six-component system Li || F, Cl, VO ₃ , SO ₄ , CrO ₄ , MoO ₄ and its faceting elements. Thesis of Candidate of Chemical Sciences. Samara, Samara State Technical University, 2003. - 125 p.).

Удельная энтальпия плавления составила 284 Дж/г при температуре плавления эвтектического состава 363°С.The specific melting enthalpy was 284 J / g at a melting temperature of the eutectic composition of 363 ° C.

Настоящее изобретение позволяет снизить температуру плавления.The present invention allows to reduce the melting point.

Новизна заявляемого состава по сравнению с известными заключается в том, что электролит, содержащий бромид, метаванадат, молибдат и соли лития, отличается тем, что для достижения уменьшения удельной энтальпии и температуры плавления в качестве соединений лития взяты фторид и сульфат в следующем соотношении компонентов, мас.%:The novelty of the claimed composition compared to the known ones lies in the fact that the electrolyte containing bromide, metavanadate, molybdate and lithium salts is characterized in that in order to achieve a decrease in specific enthalpy and melting temperature, fluoride and sulfate are taken as lithium compounds in the following ratio of components, wt .%:

Бромид литияLithium bromide 30,1…30,730.1 ... 30.7 Метаванадат литияLithium metavanadate 29,4…31,529.4 ... 31.5 Молибдат литияLithium molybdate 29,3…32,129.3 ... 32.1 Сульфат литияLithium sulfate 7,5…7,77.5 ... 7.7 Фторид литияLithium fluoride 0,9…1,00.9 ... 1.0

Примеры конкретного исполненияExamples of specific performance

Энтальпия плавления составов измерялась методом количественного ДТА. Снимали по три кривых охлаждения и нагревания исследуемого эвтектического состава и эталонного вещества (K₂Cr₂O₇, плавится при температуре 397,5°С, 125 Дж/г). Площади пиков дифференциальных кривых на диаграммах ограничивали в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации в термическом анализе.The melting enthalpy of the compositions was measured by the method of quantitative DTA. Three cooling and heating curves were recorded for the studied eutectic composition and reference substance (K ₂ Cr ₂ O ₇ , melts at a temperature of 397.5 ° C, 125 J / g). The peak areas of the differential curves in the diagrams were limited in accordance with the recommendations of the International Committee for Standardization in thermal analysis.

Расчет удельной энтальпии плавления состава проводили по формуле:The calculation of the specific enthalpy of melting of the composition was carried out according to the formula:

,

где Δ_tH_эт - удельная энтальпия фазового перехода эталонного вещества, близкого по температуре фазового перехода к исследуемому составу, кДж/кг; S_E, S_эт - площади пиков дифференциальных кривых, отвечающие плавлению эвтектического состава и фазовому переходу эталонного вещества соответственно; T_E, T_эт - температуры плавления эвтектического состава и фазового перехода эталонного вещества соответственно, К.where Δ _t H _et - specific enthalpy of the phase transition of the reference substance, close in phase transition temperature to the composition under study, kJ / kg; S _E , S _et - peak areas of differential curves corresponding to melting of the eutectic composition and phase transition of the reference substance, respectively; T _E , T _et - the melting temperature of the eutectic composition and phase transition of the reference substance, respectively, K.

Пример 1Example 1

Переплавляют безводные соли 3,06 г (30,6 мас.%) бромида лития + 3,15 г (31,5 мас.%) метаванадат лития + 2,93 г (29,3 мас.%) молибдат лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития + 0,09 г (0,9 мас.%) фторид лития.Anhydrous salts are re-melted 3.06 g (30.6 wt.%) Lithium bromide + 3.15 g (31.5 wt.%) Lithium metavanadate + 2.93 g (29.3 wt.%) Lithium molybdate + 0, 77 g (7.7 wt.%) Lithium sulfate + 0.09 g (0.9 wt.%) Lithium fluoride.

Температура плавления смеси 378°С, удельная энтальпия плавления 160 Дж/г.The melting point of the mixture is 378 ° C, the specific enthalpy of melting is 160 J / g.

Пример 2Example 2

Переплавляют безводные соли 3,07 г (30,7 мас.%) бромида лития + 3,00 г (30,0 мас.%) метаванадат лития + 3,07 г (30,7 мас.%) молибдат лития + 0,77 г (7,7 мас.%) сульфата лития + 0,10 г (1,0 мас.%) фторид лития.Anhydrous salts are re-melted 3.07 g (30.7 wt.%) Lithium bromide + 3.00 g (30.0 wt.%) Lithium metavanadate + 3.07 g (30.7 wt.%) Lithium molybdate + 0, 77 g (7.7 wt.%) Lithium sulfate + 0.10 g (1.0 wt.%) Lithium fluoride.

Температура плавления смеси 374°С, удельная энтальпия плавления 164 Дж/г.The melting temperature of the mixture is 374 ° C, the specific enthalpy of melting is 164 J / g.

Пример 3Example 3

Переплавляют безводные соли 3,01 г (30,1 мас.%) бромида лития + 2,94 г (29,4 мас.%) метаванадат лития + 3,21 г (32,1 мас.%) молибдат лития + 0,75 г (7,5 мас.%) сульфата лития + 0,09 г (0,9 мас.%) фторид лития.Anhydrous salts are re-melted 3.01 g (30.1 wt.%) Lithium bromide + 2.94 g (29.4 wt.%) Lithium metavanadate + 3.21 g (32.1 wt.%) Lithium molybdate + 0, 75 g (7.5 wt.%) Lithium sulfate + 0.09 g (0.9 wt.%) Lithium fluoride.

Температура плавления смеси 376°С, удельная энтальпия плавления 163 Дж/г.The melting point of the mixture is 376 ° C, the specific enthalpy of melting is 163 J / g.

За указанными пределами концентраций наблюдается неоднофазность составов вследствие чего тепловыделение становится неравномерным.Beyond the indicated concentration limits, the compositions are non-phase, as a result of which the heat release becomes non-uniform.

В таблице приведены сравнительные характеристики физико-химических свойств предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.The table shows the comparative characteristics of the physico-chemical properties of the proposed composition and the composition selected as a prototype.

СоставыCompositions Состав смеси, мас.%The composition of the mixture, wt.% Удельная энтальпия плавления, Дж/гSpecific enthalpy of melting, J / g Температура плавления, °СMelting point, ° С LiBrLiBr LiVO₃ LiVO ₃ Li₂MoO₄ Li ₂ MoO ₄ Li₂SO₄ Li ₂ SO ₄ LiFLiF ПрототипPrototype 44,144.1 21,121.1 34,734.7 -- -- 166166 413413 ПредлагаемыйProposed 1one 30,630.6 31,531.5 29,329.3 7,77.7 0,90.9 160160 376376 22 30,730.7 30,030,0 30,730.7 7,77.7 1,01,0 164164 372372 33 30,130.1 29,429.4 32,132.1 7,57.5 0,90.9 163163 374374

Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав имеет температуру на 37-41°С ниже по сравнению с прототипом, что значительно снижает энергозатраты на плавление состава и приводит его в рабочее состояние, а также расширяет диапазон использования состава по температуре.From the results of the table it can be seen that the proposed composition has a temperature of 37-41 ° C lower compared to the prototype, which significantly reduces the energy consumption for melting the composition and brings it into working condition, and also extends the range of use of the composition in temperature.

Claims

An electrolyte for a chemical current source, including bromide, metavanadate, molybdate and lithium salts, characterized in that its sulfate and fluoride are introduced as lithium salts in the following component ratios, wt.%:
Lithium bromide 30.1 ... 30.7 Lithium metavanadate 29.4 ... 31.5 Lithium molybdate 29.3 ... 32.1 Lithium sulfate 7.5 ... 7.7 Lithium fluoride 0.9 ... 1.0