Устройство для накопления электроэнергии

Номер патента: 16661

Опубликовано: 30.06.2012

Автор: Хуман Ян Петрус

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Электродная пластина электрохимической ячейки, состоящая из подложки, с одной стороны которой расположены первая и вторая токопроводящие дорожки, представляющие собой электроды, причем каждая из дорожек заканчивается токоотводом, при этом дорожки, за исключением токоотвода каждой дорожки, погружены в сформированную массу электрохимически активной аккумуляторной пасты и физически отделены друг от друга посредством упомянутой пасты, что исключает прямой электрический контакт между первой и второй дорожками.

2. Электродная пластина по п.1, в которой у каждой токопроводящей дорожки имеется первичная электродная полоска, из которой продолжаются несколько вторичных электродных полосок, расположенных параллельно на определенном расстоянии друг от друга, при этом вторичные полоски дорожек перекрываются таким образом, что вторичные полоски первой дорожки чередуются с вторичными дорожками второй дорожки.

3. Электрохимическая ячейка, состоящая из двух электродных пластин по любому из пп.1 или 2, в которой электрохимически активная паста одной пластины имеет положительный заряд, а второй - отрицательный, при этом пластины расположены рядом друг с другом и разделены пористой электроизоляционной перегородкой.

4. Электродная пластина электрохимической ячейки, состоящая из пористой подложки, с одной стороны которой расположены первая и вторая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, каждая из которых представляет собой электрод и которые образуют клеммы батареи одной полярности, при этом также имеется слой электрохимически активной пасты, покрывающий упомянутые дорожки.

5. Электродная пластина по п.4, в которой дорожки на подложке выполнены прессованием или иным формующим способом, а затем закреплены на упомянутой подложке.

6. Электродная пластина по п.5, в которой дорожки расположены в желобках на подложке.

7. Электродная пластина по п.4, в которой дорожки выполнены путем стравливания металлического покрытия подложки так, чтобы оставшийся металл имел форму дорожек.

8. Электродная пластина по п.7, в которой упомянутый оставшийся металл покрыт кислотоупорным металлом.

9. Электродная пластина по п.4, в которой дорожки выполнены гальваническим методом на пористой подложке.

10. Электродная пластина по любому из пп.4-9, в которой с другой стороны подложки расположены третья и четвертая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, которые представляют собой электроды, образуют клеммы батареи другой полярности и покрыты электрохимически активной аккумуляторной пастой, при этом паста, покрывающая первую и вторую дорожки, имеет полярность, противоположную полярности пасты, покрывающей третью и четвертую дорожки.

11. Батарея, содержащая несколько электродных пластин по п.10, в которой клеммы первой, второй, третьей и четвертой дорожек электрически соединены так, что образуются две отрицательные и две положительные клеммы батареи.

12. Электрохимическая ячейка, состоящая из пористой подложки, с одной стороны которой расположены первая и вторая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, которые представляют собой электроды батареи, подключены к положительным клеммам батареи и покрыты первым слоем электрохимически активной пасты, при этом упомянутый первый слой электрохимически активной пасты и первая и вторая дорожки образуют анод ячейки, а с другой стороны подложки расположены третья и четвертая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, которые подключены к отрицательным клеммам и покрыты вторым слоем пасты, при этом упомянутый второй слой электрохимически активной пасты и третья и четвертая дорожки образуют катод ячейки.

13. Электродная пластина по любому из пп.1, 2, 4-10, содержащая более двух дорожек, позволяющих подключать к соответствующим зарядным и/или разрядным клеммам более двух зарядных устройств и/или более двух устройств-потребителей энергии.

14. Способ изготовления электродной пластины электрохимической ячейки, согласно которому формируют первый слой электрохимически активной пасты, располагают на этом слое первый и второй токопроводящие электроды с электроизоляцией и дополнительно покрывают упомянутые электроды вторым слоем пасты, чтобы погрузить их в нее.

15. Способ по п.14, в котором упомянутый слой пасты формируют в литейной форме, затем размещают в этом слое электроды и дополнительно покрывают их пастой.

16. Топливная ячейка, которая может генерировать электричество из подаваемого в нее водорода и кислорода, а также выделять водород и кислород при подаче электропитания на ячейку, при этом ячейка выполнена с использованием электродных пластин по любому из пп.1, 2, 4-10.

17. Электродная пластина по п.1 или 2, в которой материал первой дорожки, которая используется для зарядки, имеет большую проводимость, чем материал второй дорожки, которая используется для разрядки.

18. Способ эксплуатации электрохимической ячейки по п.3, который включает зарядку ячейки такую, что газообразный водород и кислород выделяется в виде пузырьков, которые собираются.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Предлагается электродная пластина электрохимической ячейки, содержащая порцию электрохимически активной пасты, в которую погружены два и более токопроводящих электрода с электроизоляцией. Из пасты выступают клеммы, которые электрически соединены с электродами. Порция пасты может быть самонесущей либо исполняться в виде слоя, нанесенного на одну из поверхностей пористой подложки. Паста с одной стороны подложки может иметь положительный заряд, а паста с другой стороны подложки - отрицательный заряд, при этом пластина будет являться ячейкой.(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ХУМАН ЯН ПЕТРУС (ZA) 016661 Область изобретения Настоящее изобретение относится к устройствам для накопления электроэнергии. Предшествующий уровень техники В настоящее время широко используются свинцово-кислотные батареи. Они применяются в транспортных средствах, где необходимо обеспечивать сильный стартовый ток в течение короткого времени. Также эти батареи используются в установках, для которых нужно обеспечивать резервное питание на случай отказа основного источника питания, однако размер установки недостаточно большой, чтобы оправдать установку резервного генератора. Также такие батареи при использовании в больших количествах обеспечивают питание электромоторов транспортных средств доставки, которые перемещаются на небольшие расстояния. Свинцово-кислотные батареи претерпели некоторые изменения и усовершенствования за период их существования, однако кардинальных отличий современных батарей от самых первых моделей нет. Для других областей применения, например для питания электронного оборудования, не требующего высоких электрических токов, были созданы литий-ионные и никель-кадмиевые батареи. Все вышеупомянутые батареи принадлежат к так называемому аккумуляторному (вторичному) типу, что означает, что их можно перезаряжать. В описании патента по заявке автора настоящего изобретения PCT/IB2006/002784 (опубликованной как WO 2007/042892 от 19 апреля 2007 г.) представлена батарея для накопления электроэнергии, имеющая положительные и отрицательные клеммы зарядки, а также положительные и отрицательные клеммы разрядки. В конструкции батареи используются свинцовые пластины с нанесением положительной и отрицательной пасты. Батарею можно одновременно заряжать и разряжать. При установке батареи в транспортных средствах зарядные клеммы подсоединяют к альтернатору, а разрядные клеммы - к электрооборудованию транспортного средства. Перед настоящим изобретением поставлена задача создания батареи для накопления электроэнергии, имеющей новую конструкцию и позволяющей наряду с устройством, описанным в вышеуказанной заявке PCT, одновременно производить зарядку и разрядку упомянутой батареи. Краткое описание изобретения Настоящее изобретение предусматривает электродную пластину электрохимической ячейки, содержащую первую и вторую токопроводящие дорожки, представляющие собой электроды, которые, за исключением токоотвода каждой дорожки, погружены в сформированную массу электрохимически активной аккумуляторной пасты и физически отделены друг от друга посредством упомянутой пасты, что исключает прямой электрический контакт между первой и второй дорожками. В предпочтительном варианте осуществления изобретения у каждой дорожки имеется первичная электродная полоска, из которой продолжаются несколько вторичных электродных полосок, расположенных параллельно на определенном расстоянии друг от друга, при этом вторичные полоски дорожек перекрываются таким образом, что вторичные полоски первой дорожки чередуются с вторичными дорожками второй дорожки. Для образования электрохимической ячейки используются две электродные пластины, соответствующие приведенному выше описанию, электрохимически активная паста одной пластины имеет положительный заряд, а второй - отрицательный, при этом пластины расположены рядом друг с другом и разделены пористой электроизоляционной перегородкой. Изобретение также предусматривает электродную пластину электрохимической ячейки, состоящую из пористой подложки, с одной стороны которой расположены первая и вторая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, каждая из которых представляет собой электрод и подключена к соответствующей по полярности клемме батареи, при этом также имеется слой электрохимически активной пасты, покрывающий упомянутые дорожки. Дорожки на подложке могут быть выполнены прессованием или иным формующим способом, а затем закреплены на упомянутой подложке. Такие дорожки могут быть расположены в желобках на подложке. Также дорожки могут быть выполнены путем стравливания металлического покрытия подложки так, чтобы оставшийся металл имел форму дорожек. Остаточный металл может быть покрыт кислотоупорным металлом. Кроме того, дорожки могут быть выполнены гальваническим методом на пористой подложке. Для образования ячейки с другой стороны подложки электродной пластины могут быть расположены третья и четвертая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, которые представляют собой электроды, подсоединены к соответствующим клеммам батареи и покрыты электрохимически активной аккумуляторной пастой, при этом паста, покрывающая первую и вторую дорожки, имеет полярность, противоположную полярности пасты, покрывающей третью и четвертую дорожки. Для образования батареи клеммы первой, второй, третьей и четвертой дорожек электрически соединены друг с другом соответствующим образом, при этом получаются две отрицательные и две положительные клеммы батареи. Настоящее изобретение также предусматривает электрохимическую ячейку, состоящую из пористой подложки, с одной стороны которой расположены первая и вторая токопроводящие дорожки с элек-1 016661 троизоляцией, которые представляют собой электроды батареи, подключены к положительным клеммам батареи и покрыты первым слоем электрохимически активной пасты, при этом упомянутый первый слой электрохимически активной пасты и первая и вторая дорожки образуют анод ячейки, а с другой стороны подложки расположены третья и четвертая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, которые подключены к отрицательным клеммам и покрыты вторым слоем пасты, при этом упомянутый второй слой электрохимически активной пасты и третья и четвертая дорожки образуют катод ячейки. Изобретение также предусматривает электродную пластину электрохимической ячейки, состоящую из подложки, с одной стороны которой расположена первая токопроводящая металлическая дорожка,которая подключена к первой клемме батареи и покрыта положительной электрохимически активной пастой, а с другой стороны подложки располагается вторая токопроводящая металлическая дорожка,которая подключена ко второй клемме батареи и покрыта отрицательной электрохимически активной пастой. Для того чтобы можно было использовать два и более зарядных устройства и питать два и более устройства-потребителя энергии, предусматривают более двух дорожек для подсоединения к соответствующим зарядным и/или разрядным клеммам. Изобретение также предусматривает способ изготовления электродной пластины электрохимической ячейки, согласно которому формируют слой электрохимически активной пасты, располагают на этом слое первый и второй токопроводящие электроды с электроизоляцией и дополнительно покрывают упомянутые электроды пастой, чтобы погрузить их в нее. Упомянутый слой пасты можно сформировать в литейной форме, затем разместить на пасте электроды и дополнительно покрыть их пастой. Краткое описание чертежей Для более полного понимания и демонстрации осуществления настоящего изобретения ниже приводится его подробное описание со ссылкой на приложенные чертежи, на которых изображено: фиг. 1 - наглядное изображение корпуса батареи; фиг. 2 - вертикальный вид спереди электродной пластины ячейки; фиг. 3 - разрез фиг. 2 по линии III-III, демонстрирующий модифицированную конструкцию; фиг. 4 - наглядное изображение электродной пластины из фиг. 2; фиг. 5 - наглядное изображение упомянутых электродных пластин в собранном виде, образующих аккумуляторную ячейку; фиг. 6 - наглядное изображение трех аккумуляторных ячеек; фиг. 7 - наглядное изображение ячеек из фиг. 6 с установленными разъемами и клеммами; фиг. 8 - наглядное изображение дополнительной электродной пластины ячейки; фиг. 9 - изображение батареи, содержащей электродную пластину из фиг. 8; фиг. 10 - наглядное изображение дополнительного вида электродной пластины ячейки; фиг. 11 - изображение фрагмента электрода батареи и фрагмента позиционирующего элемента; фиг. 12 - разрез, изображающий получение электродной пластины из фиг. 10; фиг. 13 - вид с ребра дополнительной электродной пластины; фиг. 14 и 15 - изображение установок, оборудованных батареями согласно фиг. 9; фиг. 16 - изображение топливной ячейки. Лучший вариант осуществления изобретения На фиг. 1 изображен корпус батареи 10, состоящий из основания 12 с двумя вертикальными перегородками 14 и крышки 16 с семью отверстиями. После того как батарею заполняют электролитом, ряд отверстий 18 закрывают затычками (на фигуре не показано). Четыре клеммы батареи выступают через отверстия 20. После расположения ячеек (см. описание ниже) в отсеках, разграниченных перегородками 14 и стенками корпуса 10, крышку 16 приваривают к основанию 12 методом термосварки. На фиг. 2 изображена конструкция, содержащая подложку 22, выполненную из непроводящего материала. В качестве материала подложки можно использовать, например, материал, из которого изготавливают макетные платы (так называемые "Viroboard"). Такой материал поставляется в виде листов с множеством маленьких отверстий. Отверстия позволяют электролиту проникнуть в материал, который,таким образом, в рамках настоящего изобретения можно считать пористым. Также можно использовать материал с капиллярными свойствами, которые позволяют электролиту перемещаться по материалу. Подложка имеет прямоугольную форму, с четырьмя выступающими встроенными токоотводами 24, 26,28 и 30. Из дальнейшего описания будет ясно, что на фиг. 2 видна лишь небольшая часть подложки 22. На видимой стороне подложки 22 имеются две токопроводящие дорожки 32 и 34, каждая из которых представляет собой электрод батареи. Для большей наглядности дорожка 32 помечена штриховкой в одном направлении, дорожка 34 - штриховкой в другом направлении, а видимая часть подложки 22 оставлена без маркировки. Дорожка 32 занимает большую часть токоотвода 24 и продолжается по одному вертикальному краю и по нижнему горизонтальному краю подложки 22. Полоски 36 дорожки 32 выступают вертикально вверх на той части дорожки 32, которая продолжается по нижнему краю подложки.-2 016661 Дорожка 34 идет по токоотводу 26 и продолжается почти во всей ширине верхнего края подложки 22. Полоски 38 продолжаются вниз от той части дорожки 34, которая продолжается по верхнему краю подложки. Полоски 36 и 38 перекрываются, однако не соприкасаются друг с другом. Таким образом,обеспечивается электроизоляция дорожек друг от друга. С другой стороны подложки имеется идентичная структура дорожек, которые заканчиваются на токоотводах 28 и 30. Небольшие фрагменты этих дорожек видны под номерами 40 и 42 на фиг. 4. Для получения дорожек 32, 34, 40 и 42 можно использовать подложку, на каждой из сторон которой нанесен тонкий слой меди. На определенные участки слоев наносят защиту для сохранения меди, после чего медь на открытых участках стравливают. После снятия защиты оставшуюся медь покрывают кислотоупорным металлом, например свинцом, кадмием, литием, никелем, либо кислотоупорным металлическим гидридом. В процессе эксплуатации оставшуюся медь может разъесть, однако кислотоупорный металл останется. Затем поверхности подложки покрывают электрохимически активной оксидной пастой, например окисью свинца, кадмия, лития или никеля. При использовании свинца в качестве отрицательной электрохимически активной пасты можно применять окись свинца с углеродной сажей, известную как "Расширитель", а в качестве положительной электрохимически активной пасты - окись свинца без содержания углерода. Вышеупомянутые пасты полностью покрывают обе поверхности подложки, так что дорожки полностью погружены в пасту, за исключением фрагментов на токоотводах 24, 26, 28 и 30. Дорожки представляют собой электроды электродной пластины. Металл, образующий дорожки 32 и 34 положительного электрода, может иметь большую электропроводность, чем металл дорожек 40 и 42 отрицательного электрода. У электродных пластин, изображенных на фиг. 2-4, имеются оба электрода, а также электрохимически активная паста как положительная, так и отрицательная в результате чего электродные пластины имеют и анод, и катод и действуют как ячейки, генерирующие низкое напряжение. На фиг. 3 на обеих поверхностях подложки имеются желобки 44, в которых располагаются дорожки. Дорожки из фиг. 3 могут отливаться или формоваться каким-либо другим образом, а затем вдавливаться в желобки 44. Можно использовать подходящие методы закрепления дорожек, например взаимно соединяющиеся части желобков и дорожек. Если желобки подложки продолжаются на верхний и нижний края подложки, то дорожки можно не вдавливать, а задвигать в желобки. При этом часть дорожки 32 на токоотводе 24 должна заканчиваться на показанной пунктиром линии, чтобы дорожки не мешали друг другу при задвигании. Также дорожки могут отливаться или формоваться, а затем помещаться в углубление литьевой формы. После закрытия литьевой формы в узкую щель между дорожками вводят пластмассу для получения тонкой подложки 22. Для отливания подложки используют пористый пластик, позволяющий электролиту проникать сквозь материал. Перекрывающиеся полоски 36 и 38 дорожек 32, 34, 40 и 42 обеспечивают расположение основного объема пасты рядом с дорожкой. Хотя описанное расположение полосок и просто в исполнении, можно использовать любое другое расположение дорожек, обеспечивающее размещение основной массы обеих паст рядом с дорожками. Также можно гальваническим методом наносить на тонкую подложку из пористой синтетической пластмассы кислотоупорный металл, образуя, таким образом, дорожки. На фиг. 5 изображены пять электродных пластин из фиг. 2-4, расположенных рядом друг с другом и разделенных четырьмя пористыми кислотоупорными перегородками 46. Конструкция на фиг. 5 представляет собой ячейку; принято использовать именно этот термин. Фиг. 6 аналогична фиг. 5, но на ней изображены три ячейки С 1, С 2 и C3, которые в совокупности образуют батарею. На фиг. 7 ячейки тоже обозначены как C1, C2 и C3. Дорожки 32, которые продолжаются на токоотводы 24 ячеек C1 и C2, соединяются мостиком 48, а дорожки 34, которые оканчиваются на токоотводах 26 ячеек C1 и C2, соединяются мостиком 50. Дорожки 40, которые продолжаются на токоотводы 28 ячейки C1, соединяются мостиком 52, из которого выступает клемма 54. Аналогично, дорожки 42, которые продолжаются на токоотводы 30, соединяются мостиком 56, из которого выступает клемма 58. Мостики 60 и 62 соединяют положительные дорожки ячейки C3, из упомянутых мостиков 60 и 62 выступают клеммы 64 и 66. Мостики 68 и 70 соединяют положительные дорожки ячейки C2 с отрицательными дорожками ячейки C3. Для указания полярности пластин на фиг. 7 использованы знаки + и -. Клеммы 64 и 66 являются положительными зарядной и разрядной клеммами, соответственно, а клеммы 54 и 58 - отрицательными разрядной и зарядной клеммами соответственно. Материал, образующий электродные дорожки, используемые для зарядки, может иметь большую электропроводность, чем проводящий металл дорожек, используемых для разрядки. Электролитически активные пасты, которые покрывают дорожки, являются пористыми, что позволяет электролиту проникать сквозь пасту. Так как подложка 22 имеет отверстия или иным образом обес-3 016661 печена пористыми свойствами, электролит в итоге образует перемычку между двумя слоями пасты. Именно поэтому выше было сказано, что электродная пластина из фиг. 2, содержащая как отрицательную, так и положительную пасты, а также электролит, контактирующий с обеими пастами, сама представляет собой ячейку. Если от описанной в предыдущем разделе ячейки не требуется свойств одновременной разрядки и зарядки, дорожки 32 и 34 можно электрически соединить друг с другом и с единственной клеммой. Аналогично, дорожки 40 и 42 можно электрически соединить друг с другом и с единственной клеммой. Эксперименты показали, что при зарядке от солнечной панели батарея "саморегулируется", при этом на закате, когда подача солнечной энергии прекращается, батарея будет полностью заряжена. Эксперименты также показали, что при использовании для генерации зарядного тока источника солнечной или иной энергии можно получить "перезарядку", регулируя зарядные и разрядные токи. При этом в виде пузырьков выделяются газы водород и кислород, которые можно собрать. На фиг. 8 изображена дополнительная электродная пластина 72 ячейки. Подложка электродной пластины 72 тонкая, гибкая и пористая, ее можно скручивать до получения цилиндрической формы. Основное различие между электродной пластиной ячейки из фиг. 2 и электродной пластиной из фиг. 8 заключается в том, что пластина 72 имеет продолговатую прямоугольную форму (а не почти квадратную),и токоотводы под номерами 74, 76, 78 и 80 расположены по-другому. В отличие от токоотводов из фиг. 2, которые все выступают из одного края, на фиг. 8 из каждого из двух длинных противоположных краев подложки выступают по два токоотвода. Батарея из фиг. 9 имеет цилиндрический корпус 82, который с одного конца оканчивается клеммным узлом 84. Узел 84 включает в себя две клеммы 86 и 88, которые изолированы друг от друга и от остального корпуса посредством перегородок 90 и 92. С другого конца корпус оканчивается дополнительным клеммным узлом 94. Узел 94 тоже включает в себя две клеммы, 96 и 98, которые электрически изолированы друг от друга и от остального корпуса посредством перегородок 100 и 102. Токоотводы 74, 76, 78 и 80 подсоединяются к соответствующим клеммам 86, 88, 96 и 98. Таким образом, с одного конца корпуса получаются отрицательные зарядные и разрядные клеммы, а с другого положительные зарядные и разрядные клеммы. Изображенная на фиг. 10 электродная пластина 104 ячейки содержит прямоугольную массу 106 электрохимически активной аккумуляторной пасты, получение которой описано ниже со ссылкой на фиг. 12. В пасту погружены две дорожки 108 и 110, имеющие форму, как показано на фиг. 2. Дорожки располагаются в аккумуляторной пасте таким образом, чтобы предотвратить физический контакт между ними и соответственно исключить прямой электрический контакт. Токоотводы 112 и 114 дорожек выступают из верхнего края пасты. Дорожки можно отливать, формовать или собирать из отдельных фрагментов, которые привариваются друг к другу или скрепляются каким-либо иным способом. У батарей небольшого размера дорожки могут выполняться в виде тонких полосок из токопроводящего материала. У батарей большего размера дорожки могут выполняться в виде стержней большей толщины с прямоугольным или круглым поперечным сечением. Каждая встроенная в пасту дорожка представляет собой электрод. Для исключения прямого электрического контакта между дорожками можно использовать позиционирующие элементы. На фиг. 11 круглые стержни 116 и 118 образуют часть одной дорожки, а стержень 120 образует часть другой дорожки. Показанный на фигуре позиционирующий элемент 122 оборудован петлями 124 для захвата стержней и ремешками 126 для соединения петель 124. Элемент 122 выполнен из электроизолирующего материала, который устойчив к окислению от аккумуляторной пасты и электролита, с которыми он соприкасается. Электродная пластина из фиг. 10 может изготавливаться в прямоугольной литейной форме 128,аналогичной форме, изображенной на фиг. 12. Литейная форма имеет основание 130 с нижней частью стенки 132 и съемной верхней частью стенки 134. Сначала в литейную форму помещают слой пасты толщиной где-то в половину толщины массы, составляющей готовую аккумуляторную пластину, при этом слой зачищают по уровню верхнего края нижней части стены 132. Затем на слой пасты помещают две дорожки, располагая их таким образом, чтобы они не соприкасались друг с другом. Токоотводы 112 и 114 выступают за пределы части стены 132. Часть 134 кладут на часть 132, после чего литейную форму заполняют пастой до уровня верхних краев стен части 134, чтобы погрузить дорожки в пасту. Часть 134 имеет такую форму, чтобы вписываться в пространство между выступающими токоотводами 112 и 114. Ясно, что более крупные батареи, которые используются, например, в качестве источника резервного питания, будут являться более массивными конструкциями нежели, например, батареи, используемые в транспортных средствах. В вышеописанных вариантах осуществления изобретения дорожки, которые представляют собой электроды, лежат в одной плоскости. Однако в более крупных батареях паста в составе электродной пластины имеет достаточную толщину, чтобы можно было располагать дорожки в-4 016661 толще массы на должном расстоянии друг от друга. На фиг. 13 электрически изолированные электроды 136 и 138 расположены рядом друг с другом в толще 140 электрохимически активной пасты. Фактический срок службы батареи часто заканчивается по причине окисления электродов. За исключением случая, когда проходящий через батарею ток постоянно был выше расчетного значения, паста, как правило, остается вс еще пригодной к эксплуатации. Поэтому в предлагаемом изобретении можно предусмотреть электроды, которые при окислении можно будет заменить на исправные. Для этого пасту заливают поверх пластиковых или металлических форм, которые сужаются таким образом, чтобы после затвердения пасты их можно было с легкостью вынуть. После этого в пасте остаются сужающиеся полости, в которые можно вставить металлические электроды. При необходимости такие электроды можно будет вынуть и заменить. Во всех вышеописанных вариантах электродных пластин ячейки в каждой порции пасты имеются два электрода. Однако в порцию пасты можно встроить и более двух электродов с пропорциональным увеличением числа клемм. Что касается зарядки, при наличии двух зарядных электродов можно подключать к батарее для зарядки два и более источника питания. На разрядной стороне электроды можно использовать для предоставления различных выходов мощности. Согласно еще одному способу изготовления между двумя валиками сверху вниз проводят сетку из пористой подложки. На поверхности каждого валика имеется трафарет желобков, соответствующий дорожкам, которые требуются для подложки. Свинец подается в пространство между валиками по обеим сторонам подложки. Валики изготавливаются из материала, к которому свинец не прилипает, а подложка из материала, к которому свинец будет прилипать. При повороте валиков свинец будет заполнять желобки и переноситься на обе поверхности подложки. На фиг. 14 изображена установка, оборудованная вышеописанной батареей. Батарея обозначена как"B". Числом 142 обозначен источник зарядного постоянного тока 12 В. В качестве такого источника может быть использован альтернатор (генератор переменного тока) с выпрямителем и, при необходимости, трансформатором. Корпус альтернатора не заземлен, но закреплен так, чтобы изолировать его от опоры 144, на которой он устанавливается. Под номером 146 изображена изоляционная прокладка. В качестве опоры может использоваться металлический корпус транспортного средства. Положительная и отрицательная клеммы источника 142 зарядного постоянного тока подсоединяются к клеммам батареи 64 и 58 соответственно. Механизмы-потребители энергии условно обозначены номером 148 и могут представлять собой,например, все устройства транспортного средства, которые потребляют энергию. Топливный насос является основным потребителем энергии при запущенном транспортном средстве, а в ночное время значительное количество энергии уходит на фары. Механизмы 148 параллельно подключаются к клеммам батареи 66 и 54. Ясно, что в изображенной установке механизмы-потребители энергии 148 получают энергию от батареи В, а не напрямую от источника питания 142. Эксперименты показали, что транспортное средство, оборудованное электрической установкой из фиг. 14, потребляет меньше топлива за 100 км пробега, чем транспортное средство с традиционной схемой, в которой энергия напрямую берется из источника 142, а батарея лишь питает стартерный двигатель и предоставляет резервное питание для остального электрооборудования транспортного средства при выключенном двигателе и отсутствии подачи питания от источника 142. На фиг. 14 в качестве источника 142 может использоваться генерирующая электричество солнечная панель, батарея В может быть литий-ионной либо никель-кадмиевой, а механизмом 128 может быть какое-либо электронное оборудование, например сотовый телефон. Солнечная панель может крепиться к внешней стороне корпуса сотового телефона и на свету подавать зарядный ток к батарее B. В установке, изображенной на фиг. 15, имеются три последовательно подключенные батареи B1, B2 и B3, которые дают напряжение порядка 36 В. Под номером 150 обозначен бензиновый или дизельный двигатель, приводящий в действие источник 152 постоянного зарядного тока, например генератор или альтернатор. Выходные клеммы источника 152 параллельно подключаются к зарядным клеммам батарейB1, B2 и B3. Электромотор 154 приводится в действие батареями B1, B2 и B3 и параллельно подключается к разрядным клеммам. Установка, изображенная на фиг. 15, может использоваться для подачи питания к транспортному средству. На фиг. 16 под номером 156 обозначена топливная ячейка, которая может использоваться для получения электрической энергии из подаваемого в нее водорода и кислорода, либо использоваться для получения водорода и кислорода при подаче электропитания на ячейку, либо может быть двусторонней и использоваться для обеих целей. Топливная ячейка 156 имеет корпус с главными стенками 158, которые образуют отсек достаточного размера, чтобы поместить туда электродную пластину 160, описанную со ссылками на фиг. 1-4, или электродную пластину, описанную со ссылкой на фиг. 8. На узких торцевых стенках 162 имеются верти-5 016661 кальные ребра 164, в которые вставляются вертикальные края электродной пластины 160. Ребра 164 и вертикальные края вместе изолируют область с одной стороны электродную пластины 160 от области с другой стороны, предотвращая миграцию газов с одной стороны на другую. Верхний торец корпуса закрывается плотно прилегающей или герметически запечатываемой крышкой 166, в которой имеются два впускных и выпускных отверстия 168 для газа. Крышка 166 и верхний край электродной пластины 160 вместе образуют герметическую перегородку, обеспечивая изоляцию вышеупомянутых областей. В каждом из отверстий 168 имеется вертикальная перегородка, которая подразделяет отверстие на сегменты. Каждый из сегментов отверстия 168 сообщается с одной из вышеупомянутых областей соответственно; при этом перегородка не дает газам внутри отверстия смешиваться. В крышке имеются два канала, каждый из которых ведет в один из сегментов отверстия 168. Противоположные поверхности электродной пластины выступают в роли анода и катода, при этом при протекании тока выделяются водород и кислород. Выделяемые газы выходят из корпуса через сегменты отверстия 168 в вышеупомянутые каналы. В корпусе с несколькими параллельными стенками 158 (см. фиг. 16) могут содержаться несколько ячеек 156, изображенных на фиг. 16. Таким образом, получаются несколько отсеков. В крышке есть отверстия и каналы, позволяющие направлять выделяемый кислород к одному общему выпускному отверстию, а водород - к другому. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электродная пластина электрохимической ячейки, состоящая из подложки, с одной стороны которой расположены первая и вторая токопроводящие дорожки, представляющие собой электроды, причем каждая из дорожек заканчивается токоотводом, при этом дорожки, за исключением токоотвода каждой дорожки, погружены в сформированную массу электрохимически активной аккумуляторной пасты и физически отделены друг от друга посредством упомянутой пасты, что исключает прямой электрический контакт между первой и второй дорожками. 2. Электродная пластина по п.1, в которой у каждой токопроводящей дорожки имеется первичная электродная полоска, из которой продолжаются несколько вторичных электродных полосок, расположенных параллельно на определенном расстоянии друг от друга, при этом вторичные полоски дорожек перекрываются таким образом, что вторичные полоски первой дорожки чередуются с вторичными дорожками второй дорожки. 3. Электрохимическая ячейка, состоящая из двух электродных пластин по любому из пп.1 или 2, в которой электрохимически активная паста одной пластины имеет положительный заряд, а второй - отрицательный, при этом пластины расположены рядом друг с другом и разделены пористой электроизоляционной перегородкой. 4. Электродная пластина электрохимической ячейки, состоящая из пористой подложки, с одной стороны которой расположены первая и вторая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, каждая из которых представляет собой электрод и которые образуют клеммы батареи одной полярности, при этом также имеется слой электрохимически активной пасты, покрывающий упомянутые дорожки. 5. Электродная пластина по п.4, в которой дорожки на подложке выполнены прессованием или иным формующим способом, а затем закреплены на упомянутой подложке. 6. Электродная пластина по п.5, в которой дорожки расположены в желобках на подложке. 7. Электродная пластина по п.4, в которой дорожки выполнены путем стравливания металлического покрытия подложки так, чтобы оставшийся металл имел форму дорожек. 8. Электродная пластина по п.7, в которой упомянутый оставшийся металл покрыт кислотоупорным металлом. 9. Электродная пластина по п.4, в которой дорожки выполнены гальваническим методомна пористой подложке. 10. Электродная пластина по любому из пп.4-9, в которой с другой стороны подложки расположены третья и четвертая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, которые представляют собой электроды, образуют клеммы батареи другой полярности и покрыты электрохимически активной аккумуляторной пастой, при этом паста, покрывающая первую и вторую дорожки, имеет полярность, противоположную полярности пасты, покрывающей третью и четвертую дорожки. 11. Батарея, содержащая несколько электродных пластин по п.10, в которой клеммы первой, второй, третьей и четвертой дорожек электрически соединены так, что образуются две отрицательные и две положительные клеммы батареи. 12. Электрохимическая ячейка, состоящая из пористой подложки, с одной стороны которой расположены первая и вторая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, которые представляют собой электроды батареи, подключены к положительным клеммам батареи и покрыты первым слоем электрохимически активной пасты, при этом упомянутый первый слой электрохимически активной пасты и первая и вторая дорожки образуют анод ячейки, а с другой стороны подложки расположены третья и чет-6 016661 вертая токопроводящие дорожки с электроизоляцией, которые подключены к отрицательным клеммам и покрыты вторым слоем пасты, при этом упомянутый второй слой электрохимически активной пасты и третья и четвертая дорожки образуют катод ячейки. 13. Электродная пластина по любому из пп.1, 2, 4-10, содержащая более двух дорожек, позволяющих подключать к соответствующим зарядным и/или разрядным клеммам более двух зарядных устройств и/или более двух устройств-потребителей энергии. 14. Способ изготовления электродной пластины электрохимической ячейки, согласно которому формируют первый слой электрохимически активной пасты, располагают на этом слое первый и второй токопроводящие электроды с электроизоляцией и дополнительно покрывают упомянутые электроды вторым слоем пасты, чтобы погрузить их в нее. 15. Способ по п.14, в котором упомянутый слой пасты формируют в литейной форме, затем размещают в этом слое электроды и дополнительно покрывают их пастой. 16. Топливная ячейка, которая может генерировать электричество из подаваемого в нее водорода и кислорода, а также выделять водород и кислород при подаче электропитания на ячейку, при этом ячейка выполнена с использованием электродных пластин по любому из пп.1, 2, 4-10. 17. Электродная пластина по п.1 или 2, в которой материал первой дорожки, которая используется для зарядки, имеет большую проводимость, чем материал второй дорожки, которая используется для разрядки. 18. Способ эксплуатации электрохимической ячейки по п.3, который включает зарядку ячейки такую, что газообразный водород и кислород выделяется в виде пузырьков, которые собираются.

МПК / Метки

МПК: H01M 4/86, H01M 4/02, H01M 4/04, H01M 10/12

Метки: накопления, электроэнергии, устройство

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-16661-ustrojjstvo-dlya-nakopleniya-elektroenergii.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство для накопления электроэнергии</a>

Похожие патенты