Pełna treść artykułu jest dostępna dla zarejestrowanych użytkowników.

Akumulatory wysokotemperaturowe

19.9.2018, , Źródło: Wydawnictwo Verlag Dashofer Sp. z o.o.

Wysokotemperaturowymi nazywa się ogniwa (akumulatory), których temperatura w czasie pracy jest wyższa od temperatury otoczenia. Ich podstawowymi parametrami są: wysoka energia i moc właściwa na jednostkę masy lub objętości. Ich materiał reaktywny powinien mieć niewielką masę i powinien być łatwo dostępny w dużych ilościach. Wymagania te najlepiej spełniają lit i sód. Są one najlżejszymi metalami chemicznie aktywnymi i powszechnie występują w przyrodzie. Ze względu na dużą reaktywność metale alkaliczne nie mogą być stosowane w połączeniu z elektrolitami w postaci roztworów wodnych. Zastosowanie elektrolitów na bazie rozpuszczalników organicznych używanych w ogniwach litowych jest ograniczone ze względu na ich niewielkie przewodnictwo elektryczne. Rozwiązaniem są elektrolity ze stopionych soli i stałych przewodników jonowych. Mogą one pracować tylko w temperaturach pozwalających na ich utrzymanie w stanie ciekłym i zapewniających odpowiednio duże przewodnictwo elektryczne. W tych warunkach temperaturowych również elektrody znajdują się w stanie ciekłym. Powoduje to konieczność ograniczenia ich styku z elektrolitem.

Ogniwa ze stałym elektrolitem

W większości ogniw wysokotemperaturowych ze stałym elektrolitem elektrodą ujemną jest stopiony sód. Elektrodą dodatnią jest siarka oraz siarczki albo chlorki. Ich działanie zależy od przewodzenia jonów sodowych w elektrolicie. Działają one prawidłowo w przedziale temperatur 200o C do 400oC. Podstawą układu jest Na-β-Al2 O3 czyli ceramiczny elektrolit o składzie Na2O . 11Al2O3 nazywany „beta-aluminą“. Aktualnie stosowanym elektrolitem jest glinian sodu, w którym nośnikiem ładunku są jony sodowe. Przewodnictwo właściwe takiego elektrolitu w temperaturze 300oC wynosi około 10

[Ω-1cm-1]. Powszechnie stosowany β-Al2O3 składa się z Na2O . 6 Al2O3 z dodatki3em do 2% wagowych MgO lub LiO2 w celu stabilizacji struktury i zwiększenia przewodnictwa. W ogniwie zachodzi w temperaturze 350oC reakcja rozładowania wg równania:

2Na + xS → Na2Sx

Na początku rozładowania elektrodą

 

Używamy plików cookie, żeby ciągle poprawiać jakość witryny.
Dowiedz się więcej.