165724. lajstromszámú szabadalom • Berendezés villamos energia tárolására
165724 3 4 fogatát meghatározott értékek között tartó eszköze van. Az alkalmazott halogén előnyösen klór, az oxidálódó fém pedig célszerűen cink. A tartály célszerűen második, halogénhidrát utánpótlást tartalmazó tartállyal, a cella előnyösen második, a normál üzemben negatív elektróddal villamos érintkezésben levő oxidálódó fém utánpótlását tartalmazó cellával helyettesíthető. Az elfogyasztott oxidálódó fém legalább egy részét pótló eszköz célszerűen egy, a normál üzemben negatív elektródot helyettesítő második negatív elektród, amely oxidálódó fémet tartalmaz. Az elfogyasztott oxidálódó fém legalább egy részét pótló eszköz a keringtetoeszköz segítségével a negatív elektróddal villamos érintkezésbe hozott, az elektrolitból és az oxidálódó fém részecskéiből álló szuszpenzió is lehet, amelynek befogadására a normál üzemben negatív elektródban célszerűen porózus falú üreg van kialakítva. A találmány szerinti berendezés egy további előnyös kiviteli alakjánál a tartályhoz annak belső terével közlekedő és abba szilárd állapotú halogénhidrátot juttató töltőeszköz van kapcsolva. A találmányt a következőkben a csatolt rajzokon bemutatott kiviteli példák kapcsán ismertetjük. 1. ábra villamos energiát tároló berendezés és a hozzá kapcsolt motor kapcsolási vázlata; 2. ábra oxidálódó fémmel feltölthető üregekkel ellátott elektród vázlata; 3. ábra a találmány egy kiviteli alakja szerinti berendezés járművön alkalmazva; 4. ábra a találmány egy másik kiviteli alakja szerinti berendezés, járművön alkalmazva; 5. ábra a találmány egy további alternatív kiviteli alakja szerinti berendezés, járművön alkalmazva. Az oxidálódó fémet és halogénhidrátot hasznosító villamos energia tároló rendszer lényege, hogy elektrolitja oldott fémhalogenidet és a tároló berendezése normál kisülése során pozitív elektróddal villamos érintkezésbe kerülve redukálódó oldott és/vagy beáramoltatott halogén gázt tartalmaz. A folyékony elektrolit az említett lényeges alkotórészeken felül — fizikai és vegyi jellemzőinek ellenőrzött megváltoztatása céljából — különféle adalékanyagokat is tartalmazhat, amelyek a működést hatékonyabbá tehetik. Az elektrolit a fémhalogenidet előnyösen mintegy 0,1 súlyszázaléktól telítettségig terjedő koncentrációban tartalmazó vizes oldat. A fémhalogenid fémes alkotórésze a periódusos rendszer VIII. csoportja (Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, ír és Pt), a lantán-sorozat (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb és Lu), valamint az aktínium-sorozat (Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk és Cf) elemei, továbbá a következő elemek közül választható: Zn, Se, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Te, Ag, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, L, K, Na, Rb,- Cs, Be, Mg, Ca, Sr, és Ba. A vízzel reakcióba lépő fémek stabilizálás céljából ötvözhetők és amalgámként (higanyban oldva) alkalmazhatók. Az említett fémek közül a cink a legelőnyösebb, a vas, kobalt és nikkel pedig a felsorolt többi elemhez viszonyítva előnyös. Halogén alkotórészként klórt és brómot célszerű alkalmazni. A fémhalogenid előnyösen az utóbb említett fémek valamelyikének klórral alkotott sója. Különösen jó eredményt érhetünk 5 el, ha cinkkloridot tartalmazó vizes oldatot alkalmazunk. Bár 0,1% fémhalogenid-koncentrációjú vizes elektrolit is alkalmazható, előnyös, ha a koncentráció 5 és 50, vagy még inkább 10 és 35 súlyszázalék 10 között van. Ha fémhalogenidként cinkkloridot alkalmazunk, az elektrolit vezetőképessége 25 súlyszázalék körüli koncentráció mellett maximális, de ennél az anyagnál 10 és 35 súlyszázalék közötti értékek is igen jól megfelelnek. 15 A telep kisülése során lejátszódó elektrokémiai reakció a következő egyenletekkel írható le: Zn°-*Zn++ +2e Cl°2 +2e + 2Cl-20 C12 -8H 2 0->C1 2 + 8H 2 0 Ezek az egyenletek olyan telepre vonatkoznak, amelyben az oxidálódó fém cink, a halogén alkotórész klór, és a hidrát fokozatosan elbomló, és a pozitív elektródon redukálódott klórt ily módon 25 folyamatosan pótló klórhidrát. A redukálódott klór klorid-ionként, az oxidálódott cink cinkionként lép az elektrolitba. Mivel a halogénhidrát fokozatos elbomlása következtében az elektrolitba kiegészítőleges vízmennyisíg kerül, a fém-30 halogenid-só koncentráció a telep kisülése során célszerűen állandó marad. Az elektrolit térfogata természetesen állandóan nő, ezért meghatározott mennyiség feletti részt rendszeresen el kell távolítani. Az eltávolított részt regenerálva az elemi 35 fémet és a megfelelő halogénhidrátot visszanyerhetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti, villamos energiát tároló berendezés egy példakénti, zárt rendszerbe iktatott kiviteli alakja. A berendezés egy 40 vagy több cellából felépített S telepből áll. A hidráttároló H tartállyal közlekedő kapcsolatban levő cellák egy-egy pozitív, illetve negatív elektródot tartalmaznak. A vizes elektrolitot a H tartályból az S telepbe, illetve a telepből vissza a tar-45 tályba P szivattyú cirkuláltatja, miáltal a telepben pótolja a villamos áram fejlesztése során elhasznált klórgázt vagy más halogén gázt. Mivel a halogénhidrát bomlása endoterm folyamat, adott esetben előnyös 10 hőcserélőt alkalmazni, 50 amelynek segítségével a H tartályba való belépése előtt hőt közölhetünk az elektrolittal, ami megkönnyíti a hidrát elbomlását vagy „felolvadását" és a gáznak az elektrolitba való bevitelét. Az 1. ábra szerinti elrendezésnél a fejlesz-55 tett áramot M motorból álló terhelés fogyasztja el, amelyet az áramkörbe sorosan beiktatott 12 kapcsoló vezérel. Az oxidálódó fém és a halogénhidrát pótlása, valamint a képződött fölös elektrolit eltávolítása 60 előre meghatározott időközökben rendszeresen kell hogy történjék. Az időköz nagysága a telep mindenkori szerkezeti jellemzőitől függ. Olyan kialakításnál, amelynél nagyobb mennyiségű oxidálódó fémet lehet betáplálni, az oxidálódó fémet 65 ritkábban kell pótolni, mint a halogénhidrátot. 2
