Mangán-cink elem. (1) fém kupak, (2) grafit elektróda ("+"), (3) cink csésze (" "), (4) mangán-oxid, (5) elektrolit, (6) fém érintkező. Mangán cink elem, ... ... Wikipédia

RC 53M (1989) A higany-cink cella ("RC típusú") egy galvánelem, amelyben a cink az anód ... Wikipédia

Oxyride Battery Az Oxyride™ akkumulátorok a Panasonic által kifejlesztett eldobható (nem újratölthető) akkumulátorok márkanevei. Kifejezetten nagy fogyasztású készülékekhez készültek... Wikipédia

A normál Weston-cella, a higany-kadmium cella egy galvánelem, amelynek EMF-je nagyon stabil az idő múlásával, és esetről esetre reprodukálható. Referencia feszültségforrásként (ION) vagy feszültségszabványként használják ... ... Wikipédia

Az STs 25 Silver-cink akkumulátor egy másodlagos kémiai áramforrás, olyan akkumulátor, amelyben az anód ezüst-oxid, sűrített por formájában, a katód keverék ... Wikipédia

Különböző méretű miniatűr elemek A miniatűr elemet, egy gombméretű elemet először az elektronikus karórákban használták széles körben, ezért ... Wikipédia

A higany-cink cella („RC típusú”) egy galvánelem, amelyben az anód cink, a katód higany-oxid, az elektrolit pedig kálium-hidroxid oldat. Előnyök: állandó feszültség és hatalmas energiaintenzitás és energiasűrűség. Hátrányok: ... ... Wikipédia

Mangán-cink elektrokémiai cella, amely katódként mangán-dioxidot, anódként porított cinket, elektrolitként pedig lúgos oldatot, általában kálium-hidroxidot használ. Tartalom 1 Feltalálás története ... Wikipédia

A nikkel-cink akkumulátor kémiai áramforrás, amelyben a cink anód, a kálium-hidroxid lítium-hidroxiddal elektrolitként és a nikkel-oxid katódként. Gyakran NiZn-ként rövidítik. Előnyök: ... ... Wikipédia

A kompakt cink-levegő akkumulátorok tömegpiacra lépése jelentősen megváltoztathatja a helyzetet a hordozható számítógépek és digitális eszközök kis méretű autonóm tápegységei piaci szegmensében.

energia probléma

az elmúlt években pedig jelentősen megnőtt a hordozható számítógépek és a különféle digitális eszközök flottája, amelyek közül sok egészen a közelmúltban jelent meg a piacon. Ez a folyamat a mobiltelefonok növekvő népszerűsége miatt jelentősen felgyorsult. A hordozható elektronikai eszközök számának gyors növekedése viszont komoly növekedést okozott az autonóm villamosenergia-források iránti keresletben, különösen a különféle típusú elemek és akkumulátorok iránt.

Az azonban, hogy nagy számú hordozható eszközt kell akkumulátorral ellátni, csak az egyik oldala a problémának. Így a hordozható elektronikai eszközök fejlődésével a rögzítőelemek sűrűsége és a bennük használt mikroprocesszorok teljesítménye nő - mindössze három év alatt egy nagyságrenddel nőtt a használt PDA-processzorok órajele. Az apró monokróm képernyőket felváltják a nagy felbontású, nagyobb képernyőméretű színes kijelzők. Mindez az energiafogyasztás növekedéséhez vezet. Emellett a hordozható elektronika területén egyértelmű tendencia mutatkozik a további miniatürizálás felé. A fenti tényezőket figyelembe véve nyilvánvalóvá válik, hogy a használt akkumulátorok energiaintenzitásának, teljesítményének, tartósságának és megbízhatóságának növelése az egyik legfontosabb feltétele a hordozható elektronikai eszközök továbbfejlesztésének.

A megújuló autonóm energiaforrások problémája nagyon akut a hordozható PC-k szegmensében. A modern technológiák lehetővé teszik olyan laptopok létrehozását, amelyek funkcionalitás és teljesítmény tekintetében gyakorlatilag nem alacsonyabbak a teljes értékű asztali rendszereknél. A kellően hatékony autonóm energiaforrások hiánya azonban megfosztja a laptop felhasználókat az ilyen típusú számítógépek egyik fő előnyétől - a mobilitástól. A lítium-ion akkumulátorral felszerelt modern laptopok jó mutatója a körülbelül 4 óra 1 akkumulátor-élettartam, de ez nyilvánvalóan nem elegendő a mobil körülmények között végzett teljes értékű munkához (például egy Moszkvából Tokióba tartó járat kb. 10 óra, és Moszkvából Los Angelesbe). Angeles - majdnem 15).

A hordozható számítógépek hosszabb akkumulátor-élettartamának problémájára az egyik megoldás az, ha a ma már általánosan elterjedt nikkel-fémhidrid és lítium-ion akkumulátorokról a vegyi üzemanyagcellákra kell áttérni 2 . A hordozható elektronikai eszközökben és PC-kben való alkalmazás szempontjából a legígéretesebbek az alacsony üzemi hőmérsékletű üzemanyagcellák - ilyenek a PEM (Proton Exchange Membrane) és a DMCF (Direct Methanol Fuel Cells). Ezekhez az elemekhez metil-alkohol (metanol) 3 vizes oldatát használják üzemanyagként.

Ebben a szakaszban azonban túl optimista lenne a kémiai üzemanyagcellák jövőjét kizárólag rózsaszín színekkel leírni. A tény az, hogy legalább két akadály áll az üzemanyagcellák tömegeloszlásának útjában a hordozható elektronikai eszközökben. Először is, a metanol meglehetősen mérgező anyag, ami fokozott követelményeket támaszt az üzemanyag-patronok tömítettségével és megbízhatóságával szemben. Másodszor, az alacsony üzemi hőmérsékletű üzemanyagcellákban a kémiai reakciók elfogadható sebességének biztosítása érdekében katalizátorokat kell használni. A PEM és DMCF cellák jelenleg platinából és ötvözeteiből készült katalizátorokat használnak, de ennek az anyagnak a természeti erőforrásai csekélyek és költsége magas. Elméletileg lehetséges a platina helyettesítése más katalizátorokkal, de eddig egyik ilyen irányú kutatásban részt vevő csapat sem tudott elfogadható alternatívát találni. Manapság az úgynevezett platinaprobléma a legkomolyabb akadálya az üzemanyagcellák hordozható PC-kben és elektronikai eszközökben való széles körű elterjedésének.

1 Ez a normál akkumulátor működési idejét jelenti.

2 Az üzemanyagcellákról további információk találhatók az „Üzemanyagcellák: a remény éve” című cikkben, amely a 2005. 1. számban jelent meg.

3 A hidrogéngáz PEM cellák beépített konverterrel vannak felszerelve, hogy hidrogént állítsanak elő metanolból.

Levegő-cink elemek

Bár számos közlemény szerzője az üzemanyagcellák egyik altípusának tekinti a cink-levegő elemeket és akkumulátorokat, ez nem teljesen igaz. A cink-levegő cellák készülékének és működési elvének megismerése után, még általánosságban is, teljesen egyértelmű következtetést vonhatunk le, hogy helyesebb az autonóm energiaforrások külön osztályának tekinteni.

A cink levegőcella kialakítása tartalmaz egy katódot és egy anódot, amelyek lúgos elektrolittal és mechanikus szeparátorokkal vannak elválasztva. Katódként gázdiffúziós elektródát (GDE) használnak, melynek áteresztő membránja lehetővé teszi az oxigén kinyerését a rajta keringő légköri levegőből. Az „üzemanyag” a cink-anód, amely az elem működése során oxidálódik, az oxidálószer pedig a „lélegeztetőnyílásokon” bejutó légköri levegőből nyert oxigén.

A katódon oxigén elektroredukciós reakció megy végbe, amelynek termékei negatív töltésű hidroxidionok:

O 2 + 2H 2 O + 4e 4OH -.

A hidroxid ionok az elektrolitban a cink anódhoz mozognak, ahol a cink oxidációs reakciója elektronok felszabadulásával megy végbe, amelyek egy külső áramkörön keresztül visszatérnek a katódra:

Zn + 4OH – Zn(OH) 4 2– + 2e.

Zn(OH) 4 2– ZnO + 2OH – + H 2 O.

Nyilvánvaló, hogy a cink-levegő cellák nem tartoznak a kémiai üzemanyagcellák osztályozása alá: egyrészt fogyóelektródát (anódot) használnak, másrészt az üzemanyagot kezdetben a cellába helyezik, és nem kívülről táplálják. operáció közben.

A cinklevegő cella egyik cellájának elektródái közötti feszültség 1,45 V, ami nagyon közel áll az alkáli (alkáli) elemekéhez. Ha szükséges, a nagyobb tápfeszültség elérése érdekében több sorba kapcsolt cellát is össze lehet kötni egy akkumulátorba.

A cink meglehetősen elterjedt és olcsó anyag, így a cink-levegő elemek tömeggyártása során a gyártók nem tapasztalnak problémákat az alapanyagokkal. Ezenkívül még a kezdeti szakaszban az ilyen tápegységek költsége meglehetősen versenyképes lesz.

Az is fontos, hogy a levegő-cink elemek nagyon környezetbarát termékek. Az előállításukhoz felhasznált anyagok nem mérgezik a környezetet, feldolgozás után újra felhasználhatók. A levegő-cink elemek reakciótermékei (víz és cink-oxid) szintén teljesen biztonságosak az emberre és a környezetre - a cink-oxidot még a babapor fő összetevőjeként is használják.

A cink-levegő cellák működési tulajdonságai közül érdemes megemlíteni az olyan előnyöket, mint az alacsony önkisülési sebesség nem aktivált állapotban és a feszültség értékének kis változása a kisülés során (lapos kisülési görbe).

A levegő-cink elemek bizonyos hátránya, hogy a beáramló levegő relatív páratartalma befolyásolja az elem jellemzőit. Például egy cink-levegő elem esetében, amelyet 60%-os relatív páratartalom melletti működésre terveztek, és a páratartalom 90%-ra nő, az élettartam körülbelül 15%-kal csökken.

Az elemektől az akkumulátorokig

Az eldobható elemek a legkönnyebben megvalósítható cink-levegő cellák. Nagy méretű és teljesítményű (például járművek erőműveinek táplálására tervezett) cink-levegő cellák létrehozásakor a cink anód kazetták cserélhetővé tehetők. Ebben az esetben az energiatartalék megújításához elegendő a használt elektródákkal ellátott kazettát kivenni, és helyette újat beszerelni. Az elhasznált elektródák elektrokémiai módszerrel a szakosodott vállalkozásoknál újrahasznosíthatók.

Ha hordozható PC-kben és elektronikai eszközökben használható kompakt akkumulátorokról beszélünk, akkor a cserélhető cink anód kazettás opció gyakorlati megvalósítása az akkumulátorok kis mérete miatt lehetetlen. Ezért van az, hogy a jelenleg forgalomban lévő kompakt cink levegőcellák többsége eldobható. A kis méretű, egyszer használatos cink-levegő akkumulátorokat a Duracell, Eveready, Varta, Matsushita, GP, valamint a hazai Energia cég gyártja. Az ilyen tápegységek fő hatóköre a hallókészülékek, hordozható rádióállomások, fényképészeti berendezések stb.

Számos cég gyárt eldobható cink levegős akkumulátorokat.

Néhány évvel ezelőtt az AER gyártotta a Power Slice cink-levegő lapos akkumulátorokat hordozható számítógépekhez. Ezeket az elemeket a Hewlett-Packard Omnibook 600 és Omnibook 800 sorozatú notebookjaihoz tervezték; akkumulátoruk élettartama 8 és 12 óra között mozgott.

Elvileg lehetőség van újratölthető cink-levegő cellák (akkumulátorok) létrehozására is, amelyekben külső áramforrás csatlakoztatásakor az anódon cinkredukciós reakció lép fel. Az ilyen projektek gyakorlati megvalósítását azonban régóta hátráltatják a cink kémiai tulajdonságai által okozott komoly problémák. A cink-oxid jól oldódik lúgos elektrolitban, és oldott formában eloszlik az elektrolit térfogatában, távolodva az anódtól. Emiatt külső áramforrásról történő töltéskor az anód geometriája nagymértékben megváltozik: az oxidból redukált cink hosszú tüskék alakú szalagkristályok (dendritek) formájában rakódik le az anód felületén. A dendritek áthatolnak az elválasztókon, rövidzárlatot okozva az akkumulátor belsejében.

Ezt a problémát súlyosbítja az a tény, hogy a teljesítmény növelése érdekében a levegő-cink cellák anódjait zúzott cinkporból készítik (ez lehetővé teszi az elektróda felületének jelentős növelését). Így a töltési-kisütési ciklusok számának növekedésével az anód felülete fokozatosan csökken, ami negatív hatással van a cella teljesítményére.

A mai napig a Zinc Matrix Power (ZMP) érte el a legnagyobb sikert a kompakt cink-levegő akkumulátorok területén. A ZMP szakértői kifejlesztettek egy egyedülálló cinkmátrix technológiát, amely lehetővé tette az akkumulátorok töltése során felmerülő fő problémák megoldását. Ennek a technológiának a lényege egy polimer kötőanyag alkalmazása, amely biztosítja a hidroxidionok akadálytalan behatolását, ugyanakkor gátolja az elektrolitban oldódó cink-oxid mozgását. Ennek a megoldásnak köszönhetően legalább 100 töltési-kisütési cikluson keresztül elkerülhető az anód alakjának és felületének észrevehető változása.

A cink-levegő akkumulátorok előnyei a hosszú működési idő és a magas fajlagos energiaintenzitás, amely legalább kétszerese a legjobb lítium-ion akkumulátorokénak. A cink-levegő akkumulátorok fajlagos energiaintenzitása eléri a 240 Wh-t 1 kg tömegre, a maximális teljesítmény pedig 5000 W/kg.

A ZMP fejlesztői szerint ma már körülbelül 20 Wh energiakapacitású horgany-levegő akkumulátorokat lehet készíteni hordozható elektronikai eszközökhöz (mobiltelefonok, digitális lejátszók stb.). Az ilyen tápegységek minimális lehetséges vastagsága mindössze 3 mm. A laptopokhoz készült cink-levegő akkumulátorok kísérleti prototípusainak energiakapacitása 100-200 Wh.

A cinklevegő akkumulátor prototípusát a Zinc Matrix Power fejlesztette ki

A cink-levegő akkumulátorok másik fontos előnye az úgynevezett memóriaeffektus teljes hiánya. Más típusú akkumulátoroktól eltérően a cink-levegő cellák bármilyen töltési szinten újratölthetők energiakapacitásuk veszélyeztetése nélkül. Ezenkívül a lítium akkumulátorokkal ellentétben a cink levegőcellák sokkal biztonságosabbak.

Összegzésképpen nem lehet megemlíteni egy fontos eseményt, amely a cink-levegőcellák kereskedelmi forgalomba hozatalának szimbolikus kiindulópontja lett: tavaly június 9-én a Zinc Matrix Power hivatalosan is bejelentette stratégiai megállapodás aláírását az Intel Corporationnel. A megállapodás értelmében a ZMP és az Intel egyesíti erőit, hogy új laptop akkumulátor-technológiát fejlesszen ki. E munkák fő céljai között szerepel a laptopok akkumulátor-élettartamának akár 10 órára való növelése. A jelenlegi terv szerint az első, cink-levegő akkumulátorral felszerelt notebook modellek 2006-ban jelennek meg a forgalomban.

Hosszú távú hatókör levegő-cink elemek nem jutott túl az orvostudományon. A nagy kapacitás és a hosszú élettartam (inaktív állapotban) lehetővé tette számukra, hogy könnyen elfoglalják az eldobható hallókészülék-elemek rését. Az elmúlt években azonban az autógyártók nagymértékben megnőtt az érdeklődés e technológia iránt. Egyesek úgy vélik, hogy a lítium alternatíváját találták. így van?

Az elektromos járműhöz való lég-cink akkumulátort a következőképpen lehet elhelyezni: egy rekeszekre osztott tartályba elektródákat helyeznek, amelyeken a levegő oxigén adszorbeálódik és redukálódik, valamint speciális kivehető kazetták, amelyek anódos fogyóanyagokkal, jelen esetben cink granulátummal vannak feltöltve. . A negatív és pozitív elektródák közé elválasztó van elhelyezve. Elektrolitként kálium-hidroxid vizes oldata vagy cink-klorid oldata használható.

A katalizátorok segítségével kívülről bevezetett levegő a vizes elektrolitoldatban hidroxidionokat képez, amelyek oxidálják a cinkelektródát. A reakció során elektronok szabadulnak fel, amelyek elektromos áramot képeznek.

Előnyök

Egyes becslések szerint a világ cinkkészlete körülbelül 1,9 gigatonna. Ha most elindítjuk a cink fém világméretű gyártását, akkor pár éven belül egymilliárd, egyenként 10 kWh kapacitású levegő-cink akkumulátort lehet összeszerelni. Például a jelenlegi lítiumbányászati ​​körülmények között több mint 180 évbe telne ugyanennyi mennyiség létrehozása. A cink elérhetősége az akkumulátorok árát is csökkenti.

Az is nagyon fontos, hogy a levegő-cink cellák, amelyek a használt cink átlátható újrahasznosítási rendszerével rendelkeznek, környezetbarát termékek. Az itt használt anyagok nem mérgezik a környezetet és újrahasznosíthatók. A levegő-cink akkumulátorok reakcióterméke (cink-oxid) szintén teljesen biztonságos az emberre és környezetére nézve. Nem csoda, hogy a babapor fő összetevőjeként a cink-oxidot használják.

A fő előny, amelynek köszönhetően az elektromos járműgyártók reménykedve tekintenek erre a technológiára, a nagy energiasűrűség (2-3-szor nagyobb, mint a lítium-ioné). A Cink-Levegő energiaintenzitása már eléri a 450 Wh/kg-ot, de az elméleti sűrűsége 1350 Wh/kg is lehet!

Hibák

Mivel nem vezetünk cink-levegő akkumulátoros elektromos autókat, ennek vannak hátrányai. Először is, az ilyen cellákat nehéz újratölthetővé tenni elegendő számú kisütési/töltési ciklussal. A cink-levegő akkumulátor működése során az elektrolit egyszerűen kiszárad, vagy túl mélyen behatol a levegőelektróda pórusaiba. És mivel a lerakódott cink egyenetlenül oszlik el, elágazó szerkezetet alkotva, az elektródák között gyakran rövidzárlatok lépnek fel.

A tudósok megpróbálják megtalálni a kiutat. Az amerikai ZAI cég egyszerűen elektrolitcserével és friss cinkpatronok hozzáadásával oldotta meg ezt a problémát. Ehhez természetesen fejlett töltőállomási infrastruktúra szükséges, ahol az anódkazettában lévő oxidált aktív anyagot friss cinkre cserélik.

És bár a projekt gazdasági elemét még nem dolgozták ki, a gyártók azt állítják, hogy egy ilyen „díj” költsége lényegesen alacsonyabb lesz, mint egy belső égésű motorral ellátott autó tankolása. Ezenkívül az aktív anyag cseréjének folyamata legfeljebb 10 percet vesz igénybe. Még az ultragyorsak is csak a potenciáljuk 50%-át tudják pótolni ugyanabban az időben. A koreai Leo Motors cég tavaly már bemutatta elektromos teherautóján a ZAI cink-levegő akkumulátorokat.

Az elektrokémiai energiatárolási technológiák rohamosan fejlődnek. A NantEnergy olcsó cink-levegő energiatároló akkumulátort kínál.

Patrick Soon-Shiong kaliforniai milliárdos vezette NantEnergy bemutatta a cink-levegő akkumulátort, amely lényegesen olcsóbb lítium-ion társainál.

Cink-levegő energiatároló

A „szabadalom százai által védett” akkumulátort az energiaszektor energiatároló rendszereiben való használatra szánják. A NantEnergy szerint a költsége nem éri el a száz dollárt kilowattóránként.

A cink-levegő akkumulátor készüléke egyszerű. A töltés során az elektromosság a cink-oxidot cinkké és oxigénné alakítja. A cellában a kisülési fázisban a cink a levegő hatására oxidálódik. Egy műanyag tokba zárt akkumulátor nem sokkal nagyobb, mint egy aktatáska.

A cink nem ritka fém, és a lítium-ion akkumulátoroknál tárgyalt erőforrás-korlátokat a cink-levegő akkumulátorok nem befolyásolják. Ráadásul az utóbbiak gyakorlatilag nem tartalmaznak környezetre káros elemeket, a cink pedig nagyon könnyen újrahasznosítható újrahasznosítás céljából.

Fontos megjegyezni, hogy a NantEnergy készülék nem prototípus, hanem egy sorozatgyártású modell, amelyet az elmúlt hat évben „több ezer különböző helyen” teszteltek. Ezek az akkumulátorok "több mint 200 000 embert tápláltak Ázsiában és Afrikában, és több mint 1000 cellatoronyban használták őket szerte a világon".

Az energiatároló rendszer ilyen alacsony költsége lehetővé teszi „az elektromos hálózat teljes egészében szén-dioxid-mentes, éjjel-nappal működő rendszerré alakítását”, azaz teljes egészében megújuló energiaforrásokon alapuló rendszerré.

A cink-levegő akkumulátorok nem új keletűek, a 19. században találták fel, és a múlt század 30-as évei óta széles körben használják. Ezen áramforrások fő alkalmazási területe a hallókészülékek, hordozható rádióállomások, fényképészeti berendezések... Egy bizonyos tudományos és műszaki probléma a cink kémiai tulajdonságai miatt az újratölthető akkumulátorok létrehozása volt. Úgy tűnik, ezt a problémát mára nagyjából sikerült megoldani. A NantEnergy elérte, hogy egy akkumulátor több mint 1000 töltési és kisütési ciklust tudjon elvégezni a teljesítmény romlása nélkül.

A cég által meghatározott egyéb paraméterek mellett: 72 óra autonómia és 20 év rendszerélettartam.

A ciklusok számával és egyéb jellemzőivel kapcsolatban természetesen vannak tisztázandó kérdések. Egyes energiatárolási szakértők azonban hisznek a technológiában. A GTM tavaly decemberi felmérésében a válaszadók nyolc százaléka jelölte meg a cink akkumulátorokat, mint olyan technológiát, amely helyettesítheti a lítium-iont az energiatároló rendszerekben.

Korábban a Tesla vezetője, Elon Musk arról számolt be, hogy a cége által gyártott lítium-ion cellák (cellák) ára idén 100 dollár/kWh alá csökkenhet.

Sokszor hallani, hogy a változó megújuló energiaforrások, a nap- és szélenergia elterjedése állítólag lelassul (lelassul) az olcsó energiatárolási technológiák hiánya miatt.

Ez persze nem így van, hiszen az energiatárolás csak az egyik eszköze az energiarendszer agilitásának (rugalmasságának) növelésének, de nem az egyetlen eszköze. Ezen túlmenően, mint látjuk, az elektrokémiai energiatárolási technológiák rohamos ütemben fejlődnek. közzétett

Ha bármilyen kérdése van ebben a témában, tegye fel azokat projektünk szakembereinek és olvasóinak.

A találmány az elsődleges levegő-cink kémiai áramforrások (VTSKhIT) területére vonatkozik, és önálló tápegységként használható. A találmány szerint a folyékony lúgos elektrolitos VTSKhIT, amelyet közvetlenül a gyártás után vagy közvetlenül a használat előtt töltenek a VTSKhIT-be, pozitív és negatív áramvezető kapcsokkal ellátott tetős házat és dugóval lezárt töltőnyílást tartalmaz. , egy vagy több gázdiffúziós katód, amely elektromosan csatlakozik a pozitív pólushoz, és gázkamrákkal van felszerelve "lélegeztető" lyukrendszerrel, egy cinkpor brikett formájú cink anóddal, amely a negatív terminálhoz kapcsolódik, és egy elektródák közötti elválasztóval porózus dielektromos anyag, míg az anód több, egymáshoz képest hézagosan elhelyezett, elektromosan párhuzamosan elhelyezett lapos porózus brikettből készül, míg a brikett síkja a katódok felületére merőlegesen van a VCHIT-ben beépítve. Az anódbrikettek előállíthatók cinkporok száraz préselésével és expander elektrolitban olyan erővel történő duzzasztásával, amely biztosítja a brikett maximális sűrűségét, minimum 10-20% maradék porozitás mellett, és elektródák közötti elválasztóval burkolják. Minden leválasztóval ellátott anódbrikett két hullámos és perforált polimer anyagból készült pohár ülékébe kerül, miközben a csésze alja és a brikett felülete között üreg alakul ki, a hullámok iránya a brikett alján. csésze szöget zár be a hosszanti tengellyel. A VCHIT-be töltött elektrolit térfogata az anódban lévő cink teljes tömegéhez viszonyítva 0,4÷0,6 cm 3 /g. A "lélegző" lyukak fizikai paramétereit (metszet, hossz) a határáram értéke alapján választjuk ki, amely a névleges kisülési áram 3-4-szerese. A brikettek és a katódok közötti hézagokba kapilláris mátrix helyezhető el, amely erősen porózus elasztikus, lúgos elektrolitnak ellenálló hidrofil anyagból készül, amelynek pórusmérete nagyobb, mint a kisütt anódbrikett pórusmérete, és a a teljes pórustérfogat nagyobb, mint a VCHIT-be töltött elektrolit térfogata. A katód szorosan csatlakozik a kapilláris mátrixhoz, és úgy készül, hogy egy részlegesen hidrofóbizált korompor és aktív szén keverékét a rácsra préselik. A találmány műszaki eredménye az aktív tömeg kihasználtságának növelése. 6 w.p. f-ly, 2 ill.

Rajzok a 2349991 számú RF szabadalomhoz

A találmány az elsődleges levegő-cink kémiai áramforrások (VTSKhIT) területére vonatkozik, és önálló tápegységként használható.

Pozitív elektródát (katódot) tartalmazó ismert elsődleges VCHIT, amelyet korom (korom, grafit) és mangán-dioxid por brikettjeinek préselésével állítanak elő lúgos elektrolit keverék hozzáadásával ("Liman" akkumulátor, TU 16-729.374-82 specifikáció, ILEV. 563212.003 AZ). Ennek a jól ismert VCHIT-nek a hátránya az alacsony áramsűrűség folyamatos kisülési módban.

Az ismert VTSCHIT-ok közül műszaki lényegében és elért műszaki eredményében a legközelebb a folyékony lúgos elektrolitos VTSCHIT áll a cellába, közvetlenül a gyártás után vagy közvetlenül a használat előtt töltve, pozitív és negatív áramvezető kapcsokkal ellátott tetős házzal. és egy dugóval lezárt töltőnyílás, egy vagy több gázdiffúziós katód hermetikusan a cellatestbe szerelve, elektromosan kapcsolódik a pozitív terminálhoz, gázkamrákkal és "lélegeztető" lyukrendszerrel felszerelt, cink anód a negatív terminálra csatlakoztatott cinkpor brikett és egy porózus dielektromos anyagból készült elektródák közötti elválasztó (lásd: http://www.itpower.co.uk/investire/zmcrep/pdf: WP jelentés "Investigation on Storage Technologies for Intermittent Renewable" Energies", Tárolástechnikai jelentés, WPST9-Metal-air systems. Materials 2002. ). A megadott VCHIT hátrányai a következők:

Az anódbrikett vastagságának (vagy tömegének) korlátozása, amely egy bizonyos érték elérése után kiegyenlítő áramok megjelenéséhez vezet az anódbrikett belsejében, amely az elem fő kisülési árama mellett további feloldódáshoz vezet. cink az anód frontális zónájában, és ugyanennyi cink elektrokémiai lerakódása a mély vagy hátsó rétegekben. A cinklerakódás zónájában az anód porozitása csökken, és ott csökken az elektrolit fajlagos tartalma. Ez a jelenség a cink passziválásához vezet az anód mélyrétegeiben, és az anód anyagának egyes szakaszait kizárja az elem működéséből;

A negatív elektródában lévő anódanyag (cink) nem hatékony felhasználása a nagy fajlagos felületű cinkpor használata miatt. Az ilyen porokat fokozott önkisülés jellemzi, ami hosszú üzemidő (több ezer óra) alatt jelentős (akár 30%-os) aktív anódanyag mennyiségének inproduktív elvesztéséhez vezet.

A találmány műszaki eredménye az aktív tömeg kihasználtságának növelése és ennek köszönhetően a VCHIT fajlagos kapacitásának növelése.

A megadott műszaki eredményt úgy érik el, hogy a folyékony alkáli elektrolitos cink-levegő primer kémiai áramforrás (VTsKhIT) folyékony lúgos elektrolittal, közvetlenül a gyártás után vagy közvetlenül használat előtt a VTSKhIT-be újratöltött, pozitív és negatív fedéllel ellátott házat tartalmaz. áramvezető kapcsok és egy dugóval lezárt töltőnyílás, egy vagy több gázdiffúziós katód, amely elektromosan csatlakozik a pozitív kivezetéshez, és gázkamrákkal van felszerelve "lélegeztető" lyukrendszerrel, egy cink-anód cinkpor brikett formájában a negatív kapocsra kötve, és porózus dielektromos anyagból készült elektródközi leválasztó, míg az anód több egymáshoz képest réssel elhelyezett lapos porózus brikettből készül, elektromosan párhuzamosan kapcsolva, míg a brikettek síkjai a a VTsKhIT merőleges a katódok felületére. A VCHIT ezen megvalósítása lehetővé teszi az aktív tömeg és a fajlagos kapacitás kihasználási tényezőjének növelését.

Az anódbrikettet célszerű cinkporok száraz préselésével és expanderrel az elektrolitban olyan erővel duzzasztani, amely biztosítja a brikett maximális sűrűségét minimum 10-20%-os maradék porozitás mellett, és becsomagolva. elektródák közötti elválasztó. A brikett ilyen gyártásával korlátozható az elektrolit áramlása a brikett mélyén, és ezáltal csökkenthető a cink korróziója a cella működése során. A brikettben lévő cink felületi rétegei rendelkezésre állnak a kezelőelem kisülési folyamataihoz. Amint az anódbrikettek felületi cinkrétegei az expander elektrolit duzzadása miatt fellépnek, a brikettek porozitása ebben a zónában megnő. A porozitás növekedése hozzájárul az elektrolit további mélyen a brikettbe való behatolásához és az anódkisülési folyamat normál áthaladásához. A brikett körüli elválasztó használata megakadályozza az anódbrikettek elszíneződését, ami akkor lehetséges, ha az expander megduzzad.

Az egyes anódbrikettet leválasztóval célszerű két hullámos és perforált polimer anyagú pohár ülékébe elhelyezni, miközben a csésze alja és a brikett felülete között üreget alakítanak ki, a hullámok iránya a a csésze alja szöget zár be a csésze hossztengelyével. A brikettek ilyen elrendezése a VCHIT-ben hozzájárul az elektrolit megfelelő ionvezetőképességének fenntartásához a brikett mentén az anódkisülés teljes időtartama alatt. Ez a vezetőképesség kiküszöböli vagy drasztikusan csökkenti a kiegyenlítő áramok hatását a brikettekben, és hozzájárul a cink szinte teljes felhasználásához az anódban a HTCC működése során.

Célszerű, hogy a VCHIT-be töltött elektrolit térfogata az anódban lévő cink teljes tömegéhez viszonyítva 0,4÷0,6 cm 3 /g legyen. Az elektrolit és a cink közötti, a gyakorlatban megállapított arány lehetővé teszi a VTSKhIT térfogatának maximalizálását vagy a maximális kapacitás elérését.

A névleges kisülési áramot biztosító "lélegeztető" lyukak fizikai paramétereit (keresztmetszet, hossz) célszerű a korlátozó kisülési áram nagyságaként (1/3-1/4) meghatározni. Ezt az arányt az határozza meg, hogy a kisülési áram nagysága az elem terhelésén kívül a munkaelembe belépő oxigén mennyiségétől is függ. A katódon lévő levegő hiányában a korlátozó áram akkor valósul meg, amikor állandó elektromos terhelés mellett a kisülési áram és a VCHIT feszültsége egyszerre csökken. Az elem túlzott levegőellátása nem vezet a VCHIT feszültség növekedéséhez, hanem növeli az elem tömegátvitelét a környezettel. Ebben az esetben vagy az elektrolit kiszáradása lehetséges, ha a cella körül száraz levegő, és a HTSCIT meghibásodása, vagy az elektrolit túlzott légköri nedvességfelvétele, ha nedves levegő van körülötte, ami elektrolit szivárogni a cellából. Mindkét eset nem szabványos a VCHIT számára. A VCHIT-be belépő levegő mennyiségének mértéke a korlátozó áram értéke, amelyet a "lélegeztető" lyukak paraméterei határoznak meg (metszet, hossz). A gyakorlatban a "lélegző" lyukak paramétereinek megváltoztatásával a korlátozó áram értéke kerül kiválasztásra, amelynek 3-4-szer nagyobbnak kell lennie, mint a VCHIT névleges kisülési árama.

A VCHIT egy olyan változata, amelyben a perforált és hullámos fóliaanyagból készült csészék helyett a brikettek és a katódok közé kapilláris mátrix került, amely lúgos elektrolitnak ellenálló, erősen porózus elasztikus hidrofil anyagból készült. A kapilláris mátrix pórusmérete nagyobb legyen, mint a kisütt anódbrikett pórusmérete, és a teljes pórustérfogatnak nagyobbnak kell lennie, mint a VCHIT-be töltött elektrolit térfogata. Ha ezek a feltételek teljesülnek, akkor a kapilláris (elektrolit) mátrixban olyan mennyiségű elektrolit jelenléte biztosított, amely a VTSKhIT kisülés bármely szakaszában magas elektrolit vezetőképességet, az anódbrikettben pedig az optimális fajlagos elektrolitmennyiséget (0,4-0,6 cm) biztosítja. 3/g).

A kapilláris mátrix használatának fő jellemzője az a lehetőség, hogy katódokat telepítsenek az elembe anélkül, hogy a gázkamrákat hermetikusan elválasztanák az anódoktól. A hidrofil elektrolit mátrix a kapilláris nyomás erői miatt (a hidrofil mátrixban a nyomás negatív), a teljes elektrolit benne van a mátrixban, nem folyik ki belőle, és így biztosítja annak hiányát a gázkamrákban a katódok és a VTsKhIT ingyenes levegőellátásának lehetősége.

A szabad elektrolit hiánya a cella anódkamrájában lehetővé teszi olyan katódok alkalmazását, amelyekben nincs folyadékzáró hidrofób réteg. Az ilyen katódnak csak egy aktív rétege van, amelyen a légköri oxigén redukciójának elektrokémiai reakciója megy végbe. Célszerű, hogy a katód szorosan illeszkedjen a kapilláris mátrixhoz, és a korom és az aktív szén porok részlegesen hidrofóbizált keverékének rácsára préselésével készüljön. Az ilyen típusú elektródák vékonyabbak, ami lehetővé teszi az anódkamra térfogatának növelését, és ennek következtében a VTSKhIT kapacitásának növelését.

A technika állása szerinti elemzés azt mutatta, hogy az igénypontokban meghatározott lényeges jellemzők igényelt halmaza nem ismert. Ez arra enged következtetni, hogy megfelel az „újdonság” kritériumának.

Annak ellenőrzésére, hogy az igényelt találmány megfelel-e a „feltalálói lépés” kritériumának, további keresést végeztünk az ismert műszaki megoldások után, hogy azonosítsuk azokat a jellemzőket, amelyek egybeesnek az igényelt műszaki megoldás azon jellemzőivel, amelyek megkülönböztethetők a prototípustól. Megállapítást nyert, hogy az igényelt műszaki megoldás nem következik kifejezetten a technika állásából. Ezért az igényelt találmány megfelel a „találói lépés” kritériumának.

A találmány lényegét rajzok és a VCHIT tervezési leírása illusztrálják.

Az 1. ábra a találmány szerint készült VCHIT kivitelt mutatja.

A 2. ábra a VTsHIT kapilláris mátrixú kialakításának egy változatát mutatja.

A katódok (2) hermetikusan vannak felszerelve az elemházba (1), annak ellentétes oldalfalaiba. A katódok kialakítása is hasonló a prototípus katódjaihoz. Az elemben lévő katódok aktív réteggel helyezkednek el az elem belsejében. A cellaházba úgy vannak felszerelve, hogy a ház fala és a katód között 16 kamrák vannak kialakítva. Ezek a kamrák szükségesek a levegő egyenletes eloszlásához a katód teljes felületén. Mindegyik légkamra a környező atmoszférával van összekötve legalább két "lélegeztető" lyukkal (13), amelyek az alsó és felső részében helyezkednek el. A légkamrában a katód és a cellafal közé távtartók (4) vannak beépítve, amelyek megakadályozzák a katód belső nyomás miatti elhajlását. A katód aktív rétegét elektródák közötti elválasztó (3) védi az anóddal való érintkezéstől. A cink és expanderporok (keményítő, karboximetil-cellulóz, karbopol) száraz préselésével készült anódbrikettek (6) áramgyűjtőkkel (15) vannak felszerelve, amelyek mindegyik brikett közepén helyezkednek el. Mindegyik brikett dielektromos anyagból, például nem szőtt polipropilénből készült porózus elválasztóval (7) van becsomagolva. Az anódbrikettek függőlegesen vannak beépítve az elem belső térfogatába, köztük résekkel, és merőlegesen helyezkednek el a katódok felületére. Minden anódbrikett (6) elválasztóval (7) két hullámos és perforált polimer anyagból készült csészébe (14) kerül, amelyekben van egy leszállófelület a brikett lerakásához, valamint egy további üreg, amely kamrát hoz létre az alja és a perforált polimer anyagból. a brikett felülete; a csésze alján lévő hullámok iránya szöget (12) zár be (körülbelül 45°-os) annak hossztengelyéhez képest. A csésze üregének mélysége biztosítja a csészékben lévő anódbrikettek sűrű betömődését az elem (5) belső térfogatába.

Az anódbrikettek felülről egy belső burkolattal (8) vannak lefedve. Az egész elem burkolattal (9) van ellátva, amelyen az elektródák áramvezetékei vannak, egy töltődugó (11) és egy folyékony elektrolit szintcsappantyú (10). A burkolat (9) hermetikusan van felszerelve az elemtestre. Az elem kialakítása lehetőséget ad tartalék felhasználására. A VCHIT szárazon töltve készül, és a töltődugón keresztül folyékony lúgos elektrolittal történő feltöltéssel aktiválódik. Elektrolit nélkül, lezárt „lélegző” lyukakkal, a cella minőségromlás nélkül több évig is tárolható. A VTSKhIT a következőképpen működik. Az elemnek a dugóval (11) lezárt töltőnyíláson keresztül történő feltöltése után folyékony lúgos elektrolittal és annak a "lélegeztető" lyukak kinyitásával történő konzerválása után feszültség jelenik meg az elem kimeneti kapcsain.

Amikor az elemet kisütésre bekapcsolják, elektrokémiai reakciók lépnek fel az elektródákon, amelyeket a jelen találmány bevezető részében ismertetünk. A környezetből a levegő a „lélegző” lyukakon keresztül először a katód gázkamrájába jut, majd a hidrofób folyadékzáró réteg pórusain keresztül történő diffúzió következtében behatol annak aktív rétegébe, ahol oxigénionizáció következik be. Az oxigén - a levegő nehéz komponensének - fogyasztása miatt a levegő összetétele megváltozik, sűrűsége csökken. Ennek köszönhetően a katód gázkamrájában alulról felfelé konvektív légáramlás jön létre. Az elszívott levegő a felső "lélegeztető" nyíláson keresztül távozik, ennek pótlására az alsó "légzés" lyukon keresztül a friss levegő egy része szívódik be a kamrába. Így a katód oxigénfogyasztása új levegőrészek folyamatos áramlását biztosítja az elektrokémiai reakciózónába. Lehetőség van egy másik „lélegző” lyukrendszerre is, amely a cella fedelét vagy a sejttest felső szintjét használja. Ebben a rendszerben a friss levegőt a katódgázkamrában elhelyezett csövön keresztül szívják be az elembe, amely összeköti a burkolatban vagy a ház felső részében lévő lyukat a katódgázkamra alsó szintjével. A kimenetek a burkolatban vagy a ház felső részében találhatók. A levegő konvektív mozgása a katódkamrában ebben a rendszerben hasonló lesz az előzőhöz. A konvektív légáram intenzitását az elem kisülésének elektrokémiai reakciója által bekövetkező oxigénfelvétel sebessége határozza meg, azaz. kisülési áram. Így automatikus kapcsolat jön létre a kisülési áram és a konvektív légáramlás nagysága között. Ennek a kölcsönös függésnek a mértékét a "lélegző" lyukak hidraulikus ellenállása (átmérője és hossza) határozza meg. Ezeknek a furatoknak a nem megfelelő keresztmetszete a konvektív légáramlás lelassulását idézi elő, és korlátozza az oxigén mennyiségét, vagy hasonló módon korlátozza az elem kisülési áramának mértékét. Ha a furatok keresztmetszete nagyobb, mint a névleges érték, akkor a kisülési áram nem növekszik, hanem a konvektív áramlás intenzitása, és ezzel együtt az elem környezettel való tömegátvitelének intenzitása. Ennek eredményeként a cellában lévő elektrolit térfogata megváltozhat. Vagy nő, ha a környezeti páratartalom meghaladja az átlagos (számított) értéket, vagy csökken szárazabb légkörben. A "lélegző" lyukak fizikai paramétereit (metszet, hossz) empirikusan választjuk ki a korlátozó áram értéke alapján, amely a névleges kisülési áram 3-4-szerese legyen.

A korlátozó áram értékét úgy határozzuk meg, hogy a kisülés alatti elem feszültsége állandó ellenállásra ne stabilizálódjon, hanem monoton csökkenjen.

Az anódnál a katódokhoz legközelebb eső cinkrészecskék oxidálódnak. Ezzel a folyamattal egyidejűleg az expander részecskék kölcsönhatásba lépnek az elektrolittal. Az expander megduzzad az elektrolitban, és megnövekszik a térfogata. A duzzadt expander részecskék szétnyomják a szomszédos cinkrészecskéket és növelik a helyi elektrolittartalmat, ami így csökkenti a felgyülemlett kisülési termék - cink-oxid - negatív hatását. A cink-oxid kicsapódik az elektrolit oldatból a kisülési zónában, amikor az túltelített cinketekkel. Tekintettel arra, hogy az anódbrikettek nyomás hatására addig préselték, amíg el nem érték a természetes maximális sűrűségüket, az anódbrikettek belső tartományai gyakorlatilag hozzáférhetetlenek az elektrolit számára. Ezek a "száraz" területek nem lépnek kölcsönhatásba az elektrolittal, ezért nincsenek kitéve korróziós folyamatoknak. A korróziós folyamatok csökkentésének további hatása az olvadékpermetezéssel nyert cinkpor alkalmazása. Az ilyen porok nem rendelkeznek nagy fajlagos felülettel, ezért az elektrolittal való kölcsönhatásuk sebességét nagymértékben alábecsülik. Az anódok kisülési folyamatai a külső rétegeiknek vannak kitéve, amelyek az elektrolitban lévő expander duzzadása miatt térfogatnövekednek, és fokozatosan kitöltik a csészék üregeit. Ahogy az anód kisülési zóna mélyül, az elektrolit ellenállása a kisütt zóna pórusaiban növekszik. A kisütési zóna pórusain áthaladó áramvezetékekkel párhuzamosan a szabad elektrolittal feltöltött brikettek között hézagok vannak. Ebben az esetben az ionkisülési áramot úgy osztják el az anódbrikettek között, hogy az anódbrikettek külső felületei kapcsolódnak a kisülési folyamathoz, és kisülésük a külső felületekről a brikettbe kerül. A brikettek vastagsága kisebb, mint a teljes méretük, ezért a kibocsátás a brikettek szélétől a közepéig történik. Ez a hatás feltételeket biztosít a cink teljes kiürítéséhez a brikettben. A térfogatnövekedő anódbrikettek a csészék teljes térfogatát a végsőkig kitöltik. A hullámok ferde elrendezése a csészék tengelyéhez képest garantáltan minimális hézagot hoz létre a szomszédos csészék között, ami megegyezik a hullámmagasság kétszeresével. A csészék hullámos aljának merevsége elegendő ahhoz, hogy a brikettek közötti minimális távolságot fenntartsa egészen a brikettben lévő cink teljes kiürüléséig. Az elektrolit vezetőképessége ebben a résben megőrzi a brikett elölről középre történő kisülési módját. Az anódbrikettek felfelé terjedését a belső burkolat (8) korlátozza. Ez a burkolat szabad teret tart a cella felső részében, amelyben további térfogatú elektrolit halmozódhat fel, amely például az elektrolit által a légkörből történő vízgőz felvétele miatt keletkezik, ha az utóbbi relatív páratartalmú. hosszabb ideig magasabb a cellák tervezett felhasználási területeire számítottnál.

Az elem kialakításának egy változata, amelyben az anódbrikettek leválasztóval vannak elhelyezve csészékben, a 2. ábrán látható kapilláris mátrixú kialakítás, amelyben a brikettek közötti résekben kapilláris mátrix van elhelyezve, ill. lúgos elektrolitnak ellenálló, erősen porózus elasztikus hidrofil anyagból készült katódok, amelyek pórusai nagyobbak, mint a kisütt brikett pórusmérete, és a pórustérfogat nagyobb, mint a cellába töltött elektrolit térfogata. Az anódbrikettek (6) közé kapilláris mátrixok (14) helyezkednek el, amelyek a cella működéséhez szükséges teljes elektrolittérfogatot tartják.

A mátrixban lévő elektrolitot kapilláris erők tartják vissza. A kapilláris mátrix használata növeli az áramforrás megbízhatóságát, mivel ebben az esetben megszűnik a gázkamra elektrolittal való feltöltésének alapvető lehetősége, amely a katód beágyazás tömítettségének megsértése miatt a katód gázkamrába kerülhet. egység a cellában. Amikor a gázkamrát elektrolittal megtöltik, a „lélegző” lyukak eltömődnek, és a levegő hozzáférése a katódhoz leáll. Az oxigén hiánya a katódban leállítja az áramtermelés elektrokémiai folyamatát, és így kikapcsolja a cellát. A mátrix anyaga nem vezető, és nem lép kémiai kölcsönhatásba az elektrolittal. Azt is lehetővé teszi, hogy a mátrix rugalmasan deformálódjon nyomóerő hatására. A mátrix pórusainak méretének olyannak kell lennie, hogy egyrészt az elektrolit térfogatát a cella felső részében olyan mennyiségben kell tartani, amely lehetővé teszi a cinkbrikett szomszédos szakaszainak kiürítését, másrészt pórusmérete nagyobb legyen, mint a kisütt zóna anódbrikettjében kialakuló pórusok. Ha ezeket a feltételeket betartják, a rendszer ionvezetőképessége megmarad: kapilláris mátrix - anódbrikett a brikett bármilyen mértékű kisütésekor. A kisülés során táguló anódbrikettek összenyomják a kapilláris mátrixokat és a mátrixokból az elektrolitot a brikettbe tolják. Egy ilyen eljárás az elektrolit térfogatát állandó szinten tartja a pórusos mátrix-brikett rendszerben. Kapilláris mátrix használatakor a katód szabadon (nem hermetikusan) beépíthető a cellatestbe, miközben biztosítja a mátrixhoz való szoros illeszkedést. A kapilláris mátrix elektrolit elnyelő tulajdonságát kihasználva lehetőség van a kapilláris mátrixhoz szorosan rögzített katód használatára, amelyet úgy készítenek, hogy a korom és az aktív szén porok részlegesen hidrofóbizált keverékét a rácsra préselik. Egy ilyen elektródát könnyebb gyártani, és nem kevésbé aktív az elem működése során. Az elektrolit szivárgás hiánya fizikai jelenséget - a kapilláris nyomást - biztosít, amelynek negatív értéke van a hidrofil mátrix számára. A kapilláris mátrixok használata szükségtelenné teszi a hullámos és perforált csészéket. A cella kisütése során az elektrolitot a porózus közegek rendszerének kapilláris egyensúlyának fizikai törvénye szerint folyamatosan a mátrix tartja, és ritkulási fokuk (térfogatfok) arányában adja át az anódbriketteknek. növekedés). Az elektrolit ellenállása egy erősen porózus mátrixban kisebb, mint az anódok kisülési zónájának pórusainak ellenállása. Emiatt a kisülési ionáram ugyanúgy oszlik el az anódbrikettek között, mint a szabad elektrolitos cellákban, amikor az anódbrikettek külső felületei kapcsolódnak a kisülési folyamathoz, és kisülésük a külső felületekről a brikett. A brikettek vastagságát viszonylag kicsire választják, így kisülésük szinte teljesen megtörténik magas cink hatásfokkal (KPI). A gyakorlatilag elért KPI értékek 0,92-0,95 között vannak. A jelen találmányban leírt nagykapacitású cink-levegőcella összes tervezési jellemzőjének felhasználása 500 Wh/kg és 1100 Wh/l fajlagos energiaszint elérését teszi lehetővé.

A fentiek alapján megállapítható, hogy az igényelt VCHIT a gyakorlatban is megvalósítható az igényelt műszaki eredmény elérésével, azaz. megfelel az „ipari alkalmazhatóság” kritériumának.

KÖVETELÉS

1. Levegő-cink elsődleges vegyi áramforrás (VTSKhIT) folyékony lúgos elektrolittal, közvetlenül a gyártás után vagy közvetlenül a használat előtt a VTSKhIT-be töltve, pozitív és negatív áramvezető kapcsokkal ellátott fedelű házzal és lezárt töltőnyílással dugóval, egy vagy több gázdiffúziós katóddal, amely elektromosan csatlakozik a pozitív pólushoz, és gázkamrákkal van felszerelve "lélegeztető" lyukrendszerrel, egy cinkpor brikett formájú cink anóddal, amely a negatív pólushoz kapcsolódik, és egy porózus dielektromos anyagból készült elektródák közötti leválasztó, azzal jellemezve, hogy az anód több, egymáshoz képest hézagosan elhelyezett lapos porózus brikettből áll, amelyek elektromosan párhuzamosan kapcsolódnak, miközben a brikett síkja a felületre merőlegesen van beépítve a VTsKhIT-be a katódok.

2. Az 1. igénypont szerinti VCHIT, azzal jellemezve, hogy az anódbrikettek cinkporok száraz préselésével és az elektrolitban olyan erővel duzzadó expanderrel készülnek, amely biztosítja a brikett maximális sűrűségét, minimális maradék porozitás mellett 10 % -20%, és elektródák közötti elválasztóval van bevonva.

3. Az 1. igénypont szerinti VCHIT, azzal jellemezve, hogy minden leválasztóval ellátott anódbrikett két hullámos és perforált polimer anyagú pohár ülékébe van elhelyezve, miközben a csésze alja és a brikett felülete között üreg van kialakítva. , a csésze alján lévő hullámok iránya szöget zár be a hossztengelyével.

4. Az 1. igénypont szerinti VCHIT, azzal jellemezve, hogy a VCHIT-be töltött elektrolit térfogata az anódban lévő cink teljes tömegéhez viszonyítva 0,4-0,6 cm3/g.

5. Az 1. igénypont szerinti VCHIT, azzal jellemezve, hogy a "lélegző" lyukak fizikai paraméterei (metszete, hossza) a határáram értéke alapján vannak kiválasztva, amely a névleges kisülési áram 3-4 értéke.

6. Az 1. igénypont szerinti VCHIT, azzal jellemezve, hogy a brikettek és a katódok közötti résekben kapilláris mátrix van elhelyezve, amely erősen porózus, rugalmas, alkálikus elektrolitnak ellenálló, hidrofil anyagból készül, amelynek pórusmérete nagyobb, mint a pórusméret a kisütt anódbrikettben, és a pórusok teljes térfogata nagyobb, mint a VCHIT-be töltött elektrolit térfogata.

7. Az 1. vagy 6. igénypont szerinti VCHIT, azzal jellemezve, hogy a katód szorosan illeszkedik a kapilláris mátrixhoz, és a korom és az aktív szén porok részlegesen hidrofobizált keverékének rácsára préselésével készül.