188696. lajstromszámú szabadalom • Kémiai áramforrás
I rétét. Ennek alapján az áramforrás energiaintenzitása, a töltés—kisütési ciklusok száma és az üzemidő a kiindulási paraméterekkel együtt hosszú időn keresztül fenntartható, ezen kívül a töltés—kisütési ciklust maximális áramüzemnél végezhetjük,' ami a feltöltési időt lényegesen lerövidí- g ti. A találmány szerint a katód és az anód hatásos anyaga gyakorlatilag teljesen kihasználható és ezzel rendkívül nagy a kihasználási együtthatójuk. Ez annak az eredménye, hogy az alkalmazott oldószerekben (ezeket a későbbiekben soroljuk fel) mind a kisütéskor, mind a feltöltéskor keletkező termékek oldódnak, nagy a különbség a katód és az anód hatásos anyaga és ezek kisülési termékének az oxidációs-redukciós tulajdonságaiban, aminek kö- 15 vetkeztében az áramfejlesztő oxidációs-redukciós reakció gyakorlatilag teljesen a kisülési termékek irányában tolódik el. Mivel a katód és az anód hatásos anyagai oldódnak, az áramfonásban nagy fajlagos felületű porózus elek- 20 tródok alkalmazhatók, így az áramleadás és az áramforrás teljesítménye lényegesen megnő. A találmány szerinti áramforrásban stabil szabadgyököket alkalmazunk, amelyek a különböző szerves oldószerekben — mint az alacsony fagyáspontú és magas for- 25 ráspontú éterekben, nitrilekben, nitroszármazékokban — jól oldódnak és stabilak. Ezáltal az áramforrás atmoszférikus nyomáson 0°C alatti és feletti hőmérsékleten is üzemeltethető. A találmány szerinti áramforrás töltés—kisütési 30 folyamata alatt nem keletkeznek gázhalmazállapotú termékek, így az áramfonás légzáró kivitelben is előállítható. Az ilyen áramforrás az ismert lítiumelemmel összehasonlítva nedvesség (víz) hatására nem válik robbanásveszélyessé, mivel a katód és az anód hatásos anyaga vízzel hid- 35 rogénfejlődés vagy egyéb gázhalmazállapotú termékek ke- • letkezése nélkül reagál. Mivel-a találmány szerinti áramforrásban a kisülési termékek levegővel szemben stabil elektromosan semleges molekulák (például az anódtérben naftalin, a katód- 40 térben tri(p—tolil)—amin), az áramfonás ismert módon levegő jelenlétében szerelhető össze, ezután inergázt hívatunk át rajta, majd hermetikusan tömítjük. Előállításuk ezáltal lényegesen egyszerűbb az eddigi ismert áramforrások előállításához viszonyítva. 45 A .megadott stabil szabadgyökkationokon és —anionokon alapuló tölthető kémiai áramfonásnak az atmoszferikus levegővel szemben mutatott nagy stabilitása következtében az áramfonás a kiindulási paraméterek bármilyen változása nélkül üzemeltethető több éven át. 50 Az aromás amin stabil szabadgyökkationjaként célszerűen stabil szabad tri(p-tolil)-amin-, N, N, N’ N’-tetrametil—benzidin— vagy tri(p-bróm-trifenil)-amin-gyökkationt alkalmazunk. Az említett stabil szabadgyökkationokra jellem- 55 ző a nagy oxidációs potenciál, a teljes reverzibilitás és a kiváló stabilitás, így elektromotoros erejük maximálisan kihasználható és nagy töltés—kisütési ciklusszámok érhetők el. A heterociklusos vegyületek stabil szabadgyök- 60 kationjaiként célszerűen N, N’—dimetil-fenazin-, N, N’ —difehil-fenazin-, N-metil-fentiazin- vagy tiantrén-gyökkationt alkalmazunk. Az első három stabil szabadgyökkation a hoz. záférhető olcsó, nemmérgező poláros szerves oldószerek-. 65 kel szemben kémiailag inaktív, így elektrolithoz oldószerként számos oldószer jöhet számításba.' Az utóbb említett, heterociklusos vegyületekből származó stabü szabadgyökkationok nagy oxidációs potenciállal rendelkeznek, ami főként a nagyfeszültségű áramfonások szempontjából különös jelentőségű. Aromás hidrozin származékokból vagy a fenolból származó stabil elektromosan semleges szabadgyökként 2,6-di(terc-butil)—4-(2’ , 6’ —di(terc-butil)-kinobenzil)-fenoxil- vagy 2, 2’ , 6, 6’-tetra(terc-butil)-indofenöxil-gyök vagy difenil-pikril-hidrazil— vagy trifenil-verdazil-gyök alkalmazható. Az. említett stabil, elektromosan semleges szabadgyökök számos egyéb fenoxilgyökkel ellentétben nem hajlamosak spontán átalakulásokra (dimerizálódás, diszproporcionálódás) és számos poláros illetve gyengén poláros oldószerben is stabilak. így az említett fenoxigyökök nagy redoxi-potenciálú katód hatásos—anyagaként törénő alkalmazás esetén folyamatosan átalakíthatók anionná, ezáltal az áramfonás kapacitása lényegesen megnő. Az említett vegyülettípusok ismert, elektromosan semleges gyökei közül a nevezett, stabil szabadgyökök szilárd állapotban, valamint oldat formában rendkívül stabilak, és viszonylag egyszerűen szintetizálhatok. [ A trifenil-verdazil-gyök nemcsak a katód hatásos anyagaként alkalmazható, hanem - mint azt megállapítottuk — használható az előzőleg felsorolt gyökanionokkal ületve elektromosan semleges gyökökkel együtt az anód hatásos anyagaként is, mivel elektrokémiai oxidációja során reverzibilisen megfelelő stabil, oldható kationná alakul.] Aromás vegyületekből származó stabil szabadgyökanionk’ént célszerűen naftalin-, antracén— vagy benzofenon-gyökánionokat alkalmazunk. Az üyen típusú stabil szabadgyökanionok nagy redukciós potenciállal rendelkeznek, stabilak, kicsi a tömegük. Ezeket főként nagy töltés—kisütési ciklusszámú tölthető nagyfeszültségű áramforrások kialakítására alkalmazzuk. Az ilyen stabil szabadgyökanionok stabil szabadgyökkationokkal és elektromosan semleges gyökökkel való kombinációja esetén a legjobb paraméterekkel rendelkező találmány szerinti áramforrásokat kápjuk. A találmány szerinti kémiai áramforrás az oxidáló-illetve a redukálószerekkel szemben kémiailag ellenálló tokot is tartalmaz. Ezt a tokot a szervetlen elektrolit—ionokat áteresztő, a stabil szabadgyököket visszatartó féligáteresztő membrán katód- és anódtérre osztja. A katód— és az anódtérben ugyanaz az elektrolit helyezkedik el, az elektrolit valamilyen szerves oldószerből és a benne oldott szervetlen sóból áll. Az anódtérben redukáló gyököt, a katódtérben oxidáló gyököt oldunk fel. Az áramlevétel a katód - illetve az anódtér oldatába merülő fém vagy grafit elektróddal történik. A kémiai áramforrást gomb", henger, lemez, illetve egymással párhuzamosan elhelyezett lemezek formájában képezhetjük ki. Számos egyéb kiviteli mód is elképzelhető, ezek közismertek és nem képezik találmányunk tárgyát. A találmány szerinti áramforrásokat légzáró kivitelben készítjük, hogy az atmoszferikus nedvesség és oxigén beáramlását megakadályozzuk. > ; Az áramforrás tokjaként (külső köpenyként) sokféle, jelenleg is alkalmazott, a kémiai behatásokkal szemben passzív anyag - mint üveg, polietilén, nagynyo-
