162302. lajstromszámú szabadalom • Elektrolitikkus villamos energiatároló
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napi«: 1971. III. 3. (RA-554) Közzététel napj«: 1972. VIII. 28. Megjelent: 1974. X. 2. 162302 Nemzetközi outAlyozét: H 01 g 9/00 Rajki Károly műszaki tanár, Biatorbágy, dr. Rédey László tudományos főmunkatárs, a kémiai tudományok kandidátusa, Budapest. Elektrolitikus villamos energia — gyorstároló 1 Villamos energia tárolása dielektrikum polarizálásával (kondenzátor) vagy ionos vegyi folyamattal (akkumulátor) történik. A tárolt energiamennyiség és a töltési-kisütési idő függvénye, hogy melyiket használjuk. Kis energiák gyón forgalmazására a kondenzátor alkalmas mivel az akkumulátor & vegyi folyamataihoz idő kell. A gyors tárolók főbb alkalmazásai: híradástechnikai áramkörök váltóáramú hálózatok fázisjavítása és lökésszerf nagyteljesítmények biztosítása kisteljesítményű áramfonásokról. Az utóbbi területen sok alkalmazás nyílna, de a 10 jelenlegi méretek mellett ez nem lehetséges. Általános törekvés, hogy a tárolók fajlagos kapacitását növeljék, tehát méreteik csökkenjenek. Ezen a téren a tantál és alumíniumoxid dielektrikumú elektrolit r kondezátorok illetve a cink-ezüst akkumulátorok adják a jelenlegi maximumot. j 5 A felület egységre vonatkoztatott legnagyobb fajlagos kapacitást az elektródok felületén létrejövő elektrokémiai kettősréteg kínálja. Megfelelő kiképzéssel el lehet érni a többezer MF/cm2 értéket is. Ebből az alább részletezett technológiával kialakított 20 elektród rendszerrel a 10 F/cm' tároló képesség is biztosítható. Bár az ezzel járó viszonylag nagyobb belső ellenállás miatt a kisütési idő meghosszabodik, a nagy tárolóképességből adódó újfajta felhasználási területeken ez nem hátrányos. Ilyen felhasználás pl. gépkocsi önindítás, vissza- 25 térítő fékezés, hibrid hajtás stb. Az elektrokémiai kettős-réteg alkalmazása egyben azt is lehetővé teszi, hogy a feltöltődés ideje alatt az elektródok felületén olyan adszorpciós, kemiszorpciós vagy kémiai átalakulások is mehessenek végbe, * amelyekkel újabb 30 energiamennyiség tárolható. A kétféle tárolási mód kombinációjával sokféle törtési- kisütési karakterisztika valósítható meg. A felépítési elvből következik, hogy egyetlen elektródpárból álló cella maximális üzemfeszültsége a kiképzéstől 35 függően 1-3 V. Az elektródok és elektrolit rétegek egymásra lakásával a soros kapcsolás elvén azonban tetszőleges feszültségű egység kialakítható. A feltöltés után egy elhanyagolható értékű átvezetési áramtól eltekintve a tároló leaár. Ezáltal a ciklusszám és az élettartam gyakorlatilag korlátlan. A vezető fegyverzetek anyaga lehet fém (pl. réz, ólom, nickel, ezüst) félvezető (pl. rézoxid, ólomszulfid) és szén (grafit, aktív szén). A két fegyverzet meghatározott polaritással eltérő anyagból is lehet. Az elektrolit összetételét a fegyverzetek anyagához kell megválasztani Savas vagy lúgos alapoldatból áll (pl. szénhez és passzív fémekhez foszforsav, ecetsav oldat) általában fémekhez lúgos oldatok pL alkáli hidroxidok oldata, vízüveg oldat. Az alapoldat olyan hozzátéteket is tartalmazhat, amelyek az elektrolit vezetőképességét és az elektrokémiai kettős réteg szerkezetét előnyösen befolyásolják, a csúcsfeszültség növelésével, az átvezetési áram csökkentésével és a tárolóképesség növelésével. A hozzátét anyagok az adszorpció szempontjából aktív csoportokat tartalmazó szerves vegyületek pl. alifás aminők, vagy polimer rendszerekből képzett kolloidális anyagok (pl. víz üveg). Kiviteli példák: 1.. A fegyverzetek mindkét oldalán oxidációval porózussá tett rézfóliából készülnek. Ä fóliából vágott szalagok közé és az egyik szalag külső oldalára valamivel szélesebb szívópapít kerül, amit 40 Be* sűrűségű vízüveg elektrolit oldattal itatunk át. A fóliák anyagából bizonyos távolságokra kihasított nyelveket hajlítunk ki kivezetés gyanánt. Az így elkészített négyrétegű szalagot feltekercseljük. A kivezető nyelveket az ájamelvezető huzallal fémesen egyesítjük pl. forrasztással. Az elkészült korongot epoxi öntőgyantával légmentes műanyagházba zárjuk. 162302
