Химические источники тока с литиевым электродом - Кедринский И.А.
Скачать (прямая ссылка):
t — время в с между Мк и MwГ
V — объем системы в литрах. Задействование (активация) источников производится введением электролита требуемой концентрации, который может храниться в виде готового раствора, либо в виде сухого продукта или высококонцентрированного раствора, В последних вариантах требуется разведение электролита перед введением до нужной концентрации.
Дезактивацию осуществляют либо продувкой аргоном, либо за счет вытеснения электролита выделяющимся водородом при закрытом клапане сброса водорода, Контрольная система поддерживает силовое напряжение на рабочем уровне, Контрольный орган, имеющий заданный диапазон вольтажа, даст команду на открытие клапана разбавляющей воды при падении напряжения ниже порогового уровня или его закрытие при повышении напряжения выше номинального. Регулировка выходной мощности производится по этому принципу в соответствии с заданной программой или по внешней команде. На необходимость увеличения потребляемой мощности источник тока может отреагировать в течение нескольких секунд, увеличивая скорость подачи разбавляющей воды. Чем меньше объем электролита и выше скорость подачи, тем быстрее реагирование. Уменьшение мощности происходит медленнее, так как связано с растворением лития и накоплением гидроокиси. Выгоднее иметь в ХИТ меньший объем электролита.
Кроме этого, контрольная система дает команды на запуск и остановку работы ХИТ в нужной последовательности, а также может производить аварийную дезактивацию, например по ^сигналу от датчика, если температура электролита превышает допустимый уровень (порядка 40—500C).
9.1.6. Энергетические и массогабаритные характеристики различных источников тока. Основываясь на результатах испытаний макетов, оценены [6] возможные энергохарактеристики и расчетные весогабаритные показатели силовых мо-
€0
аз
H
о
X T S
«с о
ев а.
і {
т й *
ч Б < Q 3 од .pt о s
«* 5 « Ь g f g ^
со да
ex s
X я
3CQ
5 w
CQ
СО О
О ?
я о
со
196
Таблица 9.4
Расчетные данные для некоторых ХИТ морского применения
Показатель
..!именение
Гидроакустический буй
Торпедная мишень
Погружные аппараты
Напряжение, В 50 240" 115
Мощность, кВт:
максимальная 0,55 96 30
минимальная 0,01 8 3
Время работы, ч 20 8 30
Энергия, кВт-ч 5 96 165
Емкость, А-ч S Ток нагрузки, А 100 400 1435
50 48
средний 5
максимальный 11 400 260
Поверхность электрода, см2 130 1316 968
Плотность тока, мА/см2:
средняя 28 38 50
максимальная 60 300 270
Толщина анода, мм 15,5 3,81 17,8
Масса анода, г f 150 265 915
Количество блоков в батарее, шт. 4 3 4
Количество электродов в блоке, шт. 9 67 21
Количество электродов в батарее, шт. 36 201 84
Масса лития в батарее, кг 5,4 53,3 ^ 76,1
Общий сухой вес батарей, кг 49 429 408
Диаметр, см 30,5 52 56
Длина, см 63,5 * 183 472
Объем, л 46 390 1160
Удельная мощность по объему, Вт/л:
максимальная 12 246 26
средняя 5,5 31 4,7
Удельна^ мощность по массе, Вт/кг:
максимальная 11 224 74
средняя 5,1 28 13,5
Удельная энергия, Вт-ч/л 109* 246 112
Вт-ч/кг 102 224. 404
Трудозатраты, дол. 69 387 162
Стоимость материалов, дол. 120 1175 1680
Общая стоимость, дол. 189 1562' 1842 .'
Стоимость 1 Вт-ч, дол. 37,8 16,27 11,16
198
дулей источников тока для различного морского применения. При оценке удельных энергетических параметров *ХИТ со
всеми системами считается [6], что они уменьшается на 10—20%, но фактически эти параметры уменьшаются на величину существенно большую и зависят от конкретной конструкции и условий использования источника (табл. 9.3).
Для ХИТ меньшей мощности с более длительным функционированием (большей массой запасаемого лития) доля веса и объема на систему обслуживания будет существенно меньше по сравнению с мощными короткоразрядными источниками тока, в которых необходимость интенсивного отвода продуктов реакции и подачи реагентов потребует создания более крупных агрегатов систем обслуживания, потребляющих к тому же большую долю генерируемой мощности.
Разработаны [21] конструкции некоторых морских источников тока, оценены веса, объемы, энергохарактеристики и стоимости изготовления источников. Эти показатели, а также некоторые другие, рассчитанные из имеющихся данных,' представлены в табл. 9.4.
Из всех источников тока батарея для гидроакустического буя доведена до уровня поставки потребителю [22]. Она предназначена для замены серебряно-цинковой батареи аналогичного назначения, IrIa источник тока в целом получена удельная энергия 160 Вт • ч/кг.
Эта батарея представляла собой силовой 10-элементный блок, который генерировал напряжение 12,5 В. Далее это напряжение преобразовывалось до - 50 В, так как было определено, что при таком варианте при переходе от 50 В до 12,5 В з блоке за счет уменьшения объема электролита, количества биполярных электродов, объема гидравлической системы обслуживания и токов утечки' достигается энергетический выигрыш.
Такая батарея предназначена для генерирования энергии на трех уровнях мощности 10, 200 и 450 Вт при плотностях тока 40, 180 и 280 мА/см2, которые реализуются в электролитах концентраций 4,4 М; 3,9 M и 3,4 M при 20+20C Скорость прокачки — 900 л/ч. Полученная энергия на литий составила соответственно 3533, 4429 и 4355 Вт-ч/кг.
