174802. lajstromszámú szabadalom • Semleges elektrolitú villamos energiatároló
3 174802 4- belőle speciális esetben mindkét elektródra szilárd aktív anyag (fém és fémdioxid) választható le jelentős gázleválás nélkül, — töltés közben kissé savasodik ami a cellafeszültség emelkedését és így a töltőáram, valamint az esetleges gázosodás korlátozását eredményezi. A fentiekből következik, hogy a tároló cellája egyszerű víztaszító pórusos réteggel vagy gázáteresztő nyílási fedéllel lezárható és sem kiszáradás sem puffadás és kifolyás nem léphet fel. A töltés végefelé az elektrolitba a feleslegként bevitt anódfém koncentrációja csökken, ami a pH érték csökkenését, és a feszültség emelkedését eredményezi. Kisütéskor a hidroxid illetve komplex azonos mennyiségben újra képződik és az eredeti állapot helyreáll. A cella feszültsége a kisütés megkezdésekor a fentiek miatt kezdetben magasabb, de ez a legtöbb fogyasztónál elhanyagolható. Negatív elektródul (anódfémnek) a következő fémek használhatók a rájuk jellemző potenciállal: cink, kadmium, vas, kobalt, ólom, ón, réz. A fém önállóan, vagy inert kivezetőre felvitt bevonat alakjában is szerepelhet. A pozitív elektród inert kivezetésű (műszén, kanthal) aktívszénréteg vagy tömb, vagy ennek mangán, higany, kobalt- illetve ólom-dioxiddal való keveréke az alapelektrolittal átitatva. A pozitív elektród átitatása történhet külön elektrolittal is, erre vegyiértékváltásra képes fémek perklorátjai alkalmasak. Ilyen esetben a két elektrolit elválasztására diafragma például celofán szükséges. Abban az esetben, ha az anódfém maga is vegyértékváltó, például ólom, ón vagy az alapelektrolit tartalmaz ilyen perklorátot, például mangánt, nem szükséges kétféle elektrolit használata, de a diafragma itt is célszerű. 1. példa Az elektródokat inert 0,1 mm vastag kereskedelmi poliizobutilén-grafit fóliából vágott lapok vagy szalagok alkotják, szélükön 2 mm-es lakk szigeteléssel. Két fólia közé valamivel keskenyebb ólomperklorát oldattal itatott saválló szívópapír kerül. Egy ilyen cella 1,8 V-ig tölthető, ezért nagyobb feszültségre megfelelő számú ilyen fóliát és papírt fektetünk egymásra. Egyik fóliaoldal az egyik cella negatív, másik oldala a következő cella pozitív elektródja lesz és így a sorbakötés magától megvalósul. A két szabadon maradó szélső oldalra fémfóliát fektetünk kivezetésül (alu). A szalag köteg az egyik kivezetőfóliára tett szigetelőréteg után fel is tekercselhető. Megfelelő házba építve pórusos fedéllel zárható. Ezen át az üzem alatt képződő kevés gáz és gőz eltávozhat, illetve az így elvesztett vizet a tároló a légkörből pótolni tudja. Töltéskor a passzív elektródokra ólom illetve ólomdioxid réteg válik le, amelyek rövid ideig nagy áramvisszaadást biztosítanak. Alkalmazása lökésszerű terhelést okozó fogyasztókhoz célszerű kis teljesítményű áramforrással párhuzamos üzemben: például gépkocsi indításra, ponthegesztésre, nagy teljesítményű jelzőkészülékekhez, stb. cellafeszültség (töltéstől függően) 1,5-1,8 V terhelhetőség max 50 í.A/cm1 2 fajlagos tárolóképesség 10 Ws/cm3 töltési-kisütési idő néhány sec-min 2. példa A fentiek szerint eljárva hasonló tárolót kapunk, de 1,6-2,1 V cellafeszültséggel, ha a negatív oldalra cink-perklorát, a pozitívra mangánperklorát itatású szívópapírt teszünk, közöttük celofán elválasztó réteggel. Növelhető a tárolóképesség, ha a negatív elektródoldalt eleve cinkbevonattal, a pozitívot pohvinilacetát disperzióval kötött aktívszén bevonattal is ellátjuk. Lehet az elektrolit egységesen az anódfém komplexével telített mangánperklorát is. Ezen rendszer reverzibilitása igen jó, így ciklusszáma szinte korlátlan. 3. példa Kisebb de hosszúidejű terhelésre és nagyobb fajlagos tárolásra alkalmas a szárazelemek szerkezetéhez hasonló kivitel. A pozitív elektród szénrúd köré sajtolt barnakő, aktívszén, grafit, illetve korom keverék cinkperklorát vagy mangánperklorát oldattal nedvesítve és szívópapír majd celofán rétegbe göngyölve erősen kötözve, A negatív elektród egy kívül műanyag bevonatú cinkserleg, amibe a beállított baba (pozitív elektróda) köré felszívó rétegbe pépes cinkhidroxidot is tartalmazó cinkperklorát oldat van töltve, amihez a jobb nedvességtartás érdekében kalcium perklorát is keverhető. Ha a baba elektrolitja mangánperklorát, akkor egységesen az alapelektrolit is lehet mangánperklorát. A lezárás víztaszítóvá tett pórusos műanyag vagy papír gyűrű. Ebben a kivitelben mint szárazelem hosszú ideig tárolható és kisütésre alkalmas. Kimerülve 2 V körüli cellafeszültséggel újra tölthető amikor is eléri közel eredeti tárolóképességét. Ezzel megvalósítható az a régi törekvés, hogy szárazelem kimerülése után ismételten tölthető legyen. Mivel előállítása alig drágább a közönséges elemekénél, a felhasználónál nagy megtakarítást jelent, de nem közömbös az a nagy nyersanyag megtakarítás sem, ami egyébként az eldobott elemekkel szemétbe kerül. Az új rendszer valamennyi elemmérethez használható. cellafeszültség (töltöttségtől függően) 1,5-2 V fajlagos tárolóképesség (10 órás kisütés) 10 Wh/dm3 súly 30 Wh/kg 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
