Магний-воздушный первичный источник тока
Разработан, изготовлен и испытан новый магний-воздушный первичный источник тока 3,0-ВМБ-7,5, превосходящий известные по энергетическим показателям.
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2007 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52890 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Магний-воздушный первичный источник тока / С.Д. Короленко, Ф.В. Макордей, Л.Д. Коноваленко, И.Н. Барба, Л.И. Короленко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 26-29. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859647561659318272 |
|---|---|
| author | Короленко, С.Д. Макордей, Ф.В. Коноваленко, Л.Д. Барба, И.Н. Короленко, Л.И. |
| author_facet | Короленко, С.Д. Макордей, Ф.В. Коноваленко, Л.Д. Барба, И.Н. Короленко, Л.И. |
| citation_txt | Магний-воздушный первичный источник тока / С.Д. Короленко, Ф.В. Макордей, Л.Д. Коноваленко, И.Н. Барба, Л.И. Короленко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 26-29. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Разработан, изготовлен и испытан новый магний-воздушный первичный источник тока 3,0-ВМБ-7,5, превосходящий известные по энергетическим показателям.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:29:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6
26
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
06.06 2007 ã.
Îïïîíåíò ä. ò. í. Ñ. Þ. ËÓÇÈÍ
(Ïðåäñòàâèòåëüñòâî «Ïðîñîôò», ã. Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Ñ. Ä. ÊÎÐÎËÅÍÊÎ, ê. õ. í. Ô. Â. ÌÀÊÎÐÄÅÉ,
Ë. Ä. ÊÎÍÎÂÀËÅÍÊÎ, È. Í. ÁÀÐÁÀ,
ê. õ. í. Ë. È. ÊÎÐÎËÅÍÊÎ
Óêðàèíà, Îäåññêèé íàö. óíèâåðñèòåò èì. È. È. Ìå÷íèêîâà,
Îäåññêàÿ íàö. àêàäåìèÿ ïèùåâûõ òåõíîëîãèé
E-mail: stankor@paco.net
Ðàçðàáîòàí, èçãîòîâëåí è èñïûòàí íî-
âûé ìàãíèé-âîçäóøíûé ïåðâè÷íûé èñòî÷-
íèê òîêà 3,0-ÂÌÁ-7,5, ïðåâîñõîäÿùèé èç-
âåñòíûå ïî ýíåðãåòè÷åñêèì ïîêàçàòåëÿì.
Äëÿ ýíåðãîïèòàíèÿ ðàçëè÷íîé ïðîìûøëåííîé è
áûòîâîé òåõíèêè èñïîëüçóþòñÿ ñîëåâûå è ùåëî÷íûå
õèìè÷åñêèå èñòî÷íèêè òîêà (ÕÈÒ) ðàçëè÷íûõ ìî-
äèôèêàöèé. Èõ îñíîâíîé íåäîñòàòîê � âñëåäñòâèå
òàê íàçûâàåìîãî «ñàìîðàçðÿäà» îíè î÷åíü áûñòðî
ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ òåðÿþò ñâîþ ýëåêòðè÷åñêóþ
åìêîñòü.
Ðàçðàáîòàí ïðèíöèïèàëüíî íîâûé òèï ÕÈÒ �
ìåòàëëî-âîçäóøíûé [1]. Òàêèå èñòî÷íèêè èìåþò íå-
îãðàíè÷åííûé ñðîê õðàíåíèÿ è îòäàþò ïðàêòè÷åñêè
100% çàëîæåííîé åìêîñòè ïîñëå äåñÿòêîâ ëåò õðà-
íåíèÿ.
Ïðåäëîæåííàÿ íîâàÿ ìîäèôèêàöèÿ àêòèâèðóåìî-
ãî ìàãíèé-âîçäóøíîãî èñòî÷íèêà òîêà 3,0-ÂÌÁ-7,5
îòíîñèòñÿ ê ïåðâè÷íûì ýëåìåíòàì, îòëè÷èòåëüíûì
ïðèçíàêîì êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîõèìè÷åñêàÿ íå-
îáðàòèìîñòü, ñâÿçàííàÿ ñ íåîáðàòèìîñòüþ ýëåêòðîõè-
ìè÷åñêîé ðåàêöèè íà îäíîì èëè îáîèõ ýëåêòðîäàõ.
Äàííûå ýëåìåíòû è áàòàðåè ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ îä-
íîðàçîâîãî íåïðåðûâíîãî èëè ïðåðûâèñòîãî ðàçðÿ-
äà (îäíàêî âîçìîæíî ìíîãîêðàòíîå èñïîëüçîâàíèå
êàòîäîâ èñòî÷íèêà).
Àêòèâèðóåìûé èñòî÷íèê ìîæåò äëèòåëüíîå âðå-
ìÿ íàõîäèòüñÿ â íåðàáî÷åì ñîñòîÿíèè, ïîñêîëüêó
ýëåêòðîëèò â êîðïóñå îòñóòñòâóåò, è íå âîçíèêàþò
óñëîâèÿ äëÿ ïðîòåêàíèÿ íåæåëàòåëüíûõ ðåàêöèé. Â òà-
êèõ ÕÈÒ ñàìîïðîèçâîëüíàÿ ïîòåðÿ åìêîñòè (î÷åíü
íåçíà÷èòåëüíàÿ) ñâÿçàíà ãëàâíûì îáðàçîì ñ òâåðäî-
ôàçíûìè ïðîöåññàìè äåãðàäàöèè ýëåêòðîäíûõ ìà-
òåðèàëîâ, ñêîðîñòü êîòîðûõ çíà÷èòåëüíî íèæå, ÷åì
ñêîðîñòü ðåàêöèè íà ãðàíèöå ðàçäåëà ôàç «ýëåê-
òðîä�ðàñòâîð».
Ïðåäëîæåííûé òèï èñòî÷íèêà òîêà îòíîñèòñÿ ê
âîäîàêòèâèðóåìûì. Ýëåêòðîëèòîì ñëóæèò ëèáî âîäà
(â íåêîòîðûõ ìîäèôèêàöèÿõ ÕÈÒ ñóõàÿ ñîñòàâëÿþ-
ùàÿ ýëåêòðîëèòà NaCl ïðåäâàðèòåëüíî îñàæäåíà è
íàõîäèòñÿ â öåëëþëîçíîì ýëåêòðîëèòîíîñèòåëå),
ëèáî âîäíûé ðàñòâîð ïîâàðåííîé ñîëè. Ïðåèìóùå-
ñòâî òàêîãî ýëåêòðîëèòà � äîñòóïíîñòü è íåàãðåñ-
ñèâíîñòü.
Òîêîîáðàçóþùàÿ àíîäíàÿ ðåàêöèÿ ñâîäèòñÿ ê
èîíèçàöèè ìàãíèÿ:
ÌÀÃÍÈÉ-ÂÎÇÄÓØÍÛÉ ÏÅÐÂÈ×ÍÛÉ ÈÑÒÎ×ÍÈÊ ÒÎÊÀ
Mg0+½Î2+Í2Î=Mg(OH)2;
Mg0�2e=Mg2+, Å0=�2,34 Â.
Ìàãíèé â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè � ïàññèâíûé ìå-
òàëë. Òîêîîáðàçóþùàÿ àíîäíàÿ ðåàêöèÿ ñòàíîâèòñÿ
âîçìîæíîé ïðè ÷àñòè÷íîì ðàçðóøåíèè ïàññèâèðó-
þùåé ïëåíêè ïîä äåéñòâèåì õëîð-èîíîâ [2]. Äåïàñ-
ñèâàöèÿ ïî ìåðå ðîñòà òîêà óñèëèâàåòñÿ. Ïîñêîëüêó
ïðè ðàçðÿäå ïîâåðõíîñòü ìàãíèÿ ïåðåõîäèò â àêòèâ-
íîå ñîñòîÿíèå, ðåàëèçóåòñÿ ýëåìåíò «ìàãíèé�âîäà»
ïðè ðàçíîñòè ñòàíäàðòíûõ ýëåêòðîäíûõ ïîòåíöèà-
ëîâ áîëåå 1,5 Â. Â ðåçóëüòàòå íà ýëåêòðîäíîé ïîâåðõ-
íîñòè îäíîâðåìåííî ñ ðàçðÿäîì ïðîòåêàåò ñàìîðàç-
ðÿä ìàãíèÿ, êîòîðûé ñóììèðóåòñÿ èç äâóõ ñîïðÿæåí-
íûõ ðåàêöèé � àíîäíîãî ðàñòâîðåíèÿ ìàãíèÿ è êà-
òîäíîãî âîññòàíîâëåíèÿ âîäû.
Ñ ðîñòîì òîêà ñêîðîñòü ñàìîðàçðÿäà óâåëè÷èâà-
åòñÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî àíîäíûé ñòàíäàðò-
íûé ïîòåíöèàë ìàãíèÿ îêàçûâàåòñÿ íèæå îæèäàåìî-
ãî (â ìîðñêîé âîäå îêîëî 1,5 Â). Äëÿ ñìåùåíèÿ ïî-
òåíöèàëà â îòðèöàòåëüíóþ ñòîðîíó íåîáõîäèìî ìî-
äèôèöèðîâàòü ìàãíèé äëÿ óìåíüøåíèÿ ïåðåíàïðÿ-
æåíèÿ òîêîîáðàçóþùåé ðåàêöèè èëè óâåëè÷åíèÿ
ïåðåíàïðÿæåíèÿ âîññòàíîâëåíèÿ âîäîðîäà. Òàêàÿ
ìîäèôèêàöèÿ ïîëó÷åíà ëåãèðîâàíèåì ìàãíèÿ öåðè-
åì, ÷òî ïðèâåëî ê óâåëè÷åíèþ ïåðåíàïðÿæåíèÿ âî-
äîðîäà (ñïëàâ ÌÀ-8Ì ñ 2�3%-íûì ñîäåðæàíèåì öå-
ðèÿ).
Ïî ýòîé æå ïðè÷èíå ïðè ðàçðÿäå ÕÈÒ êîýôôèöè-
åíò èñïîëüçîâàíèÿ ìàãíèÿ êîëåáëåòñÿ îò 50 äî 85%.
Ïðè ðàçðÿäå ïðîèñõîäèò ýíåðãè÷íîå âûäåëåíèå òåï-
ëîòû, â êîòîðóþ ïåðåõîäèò èçìåíåíèå õèìè÷åñêîé
ýíåðãèè ïðè êîððîçèè ìàãíèÿ. Ïîâûøåíèå òåìïåðà-
òóðû óñêîðÿåò ñàìîðàçðÿä. Îäíàêî áëàãîäàðÿ ñàìî-
ðàçîãðåâó âîäîàêòèâèðóåìûé èñòî÷íèê ìîæíî ýêñ-
ïëóàòèðîâàòü ïðè òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåé àòìîñôå-
ðû äî �50°Ñ.
Ìàãíèé-âîçäóøíûå ýëåìåíòû îòëè÷àþòñÿ îò äðó-
ãèõ ýëåìåíòîâ ñ ìàãíèåâûì àíîäîì îðèãèíàëüíûì
ïîëîæèòåëüíûì ýëåêòðîäîì [3]. Àêòèâíûì âåùå-
ñòâîì êàòîäà ñëóæèò êèñëîðîä âîçäóõà, êîòîðûé ïðè
ðàçðÿäå âîññòàíàâëèâàåòñÿ äî ÎÍ�-èîíîâ.
Íàçíà÷åíèå ïîëîæèòåëüíîãî ýëåêòðîäà � ñîçäàòü
íåîáõîäèìûå óñëîâèÿ äëÿ ïðîòåêàíèÿ òîêîãåíåðèðó-
þùåé ðåàêöèè
Î2+2å�+Í2Î→ÍÎ2
�.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6
27
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äëÿ ýòîãî ðàçðàáîòàí ýëåêòðîä (êàòîä), èìåþùèé
ïîðèñòóþ ñòðóêòóðó, îáëàäàþùèé âûñîêîé ýëåêòðè-
÷åñêîé ïðîâîäèìîñòüþ è ýëåêòðîêàòàëèòè÷åñêèìè
ñâîéñòâàìè, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò àäñîðáöèþ ìî-
ëåêóë êèñëîðîäà íà ïîâåðõíîñòè ïîð, ñìî÷åííûõ
ýëåêòðîëèòîì, è ïîñëåäóþùèå àòîìèçàöèþ è ðàçðÿä
êèñëîðîäà [4�7].
Ñòðóêòóðà ýëåêòðîäà õàðàêòåðèçóåòñÿ îïðåäåëåí-
íûì ñîîòíîøåíèåì ãàçîâûõ è æèäêîñòíûõ ïîð, ïðè-
÷åì ýëåêòðîä íå ïðîïèòûâàåòñÿ ðàñòâîðîì ýëåêòðî-
ëèòà íàñêâîçü, èíà÷å åãî ýëåêòðîõèìè÷åñêàÿ ýôôåê-
òèâíîñòü óïàäåò. Ñ ýòîé öåëüþ êàòîä äëÿ èñòî÷íèêà
äåëàåòñÿ äâóõñëîéíûì, ãèäðîôèëüíûì ñî ñòîðîíû
íîñèòåëÿ (â êîòîðîì óäåðæèâàåòñÿ ýëåêòðîëèò � âîä-
íûé ðàñòâîð ïîâàðåííîé ñîëè) è ãèäðîôîáíûì, îá-
ðàùåííûì ê âîçäóøíîìó ñåïàðàòîðó (ïîñðåäñòâîì
ïîñëåäíåãî îñóùåñòâëÿåòñÿ ðàâíîìåðíûé ïîäâîä
êèñëîðîäà âîçäóõà ê ãðàíèöå òðåõ ôàç: òâåðäîå
òåëî�ýëåêòðîëèò�ãàç).
 êà÷åñòâå ýëåêòðîêàòàëèçàòîðà (òâåðäàÿ ôàçà)
êèñëîðîäíîãî ýëåêòðîäà (êàòîäà) ñ ó÷åòîì íå ñëèø-
êîì âûñîêèõ ïëîòíîñòåé òîêà (100�250 À/ì2), ðåà-
ëèçóåìûõ â èñòî÷íèêå íîâîãî òèïà, èñïîëüçîâàëè óã-
ëåãðàôèòîâûé ìàòåðèàë � óãîëü òèïà ÊÀÄ (éîäíûé
èëè ìîëîòûé), äîïîëíèòåëüíî ïðîìîòèðîâàííûé 5%
êîáàëüòèòà êîáàëüòà, êîòîðûé îáëàäàåò äîñòàòî÷íûì
êàòàëèòè÷åñêèì äåéñòâèåì.
Ñòàíäàðòíûé ïîòåíöèàë êèñëîðîäíîãî ýëåêòðî-
äà íà 0,1�0,2 Â íèæå ðàâíîâåñíîãî èç-çà ïðîòåêà-
íèÿ ïîáî÷íîé ðåàêöèè.
Î2
� àäñ.+Í2Î→ÍÎ2 àäñ.+ÎÍ�;
ÍÎ2 àäñ.+å�→ÍÎ2
�.
Íàêîïëåíèå ïåðîêñèä-èîíà (ÍÎ2
�) â ýëåêòðîëèòå
çíà÷èòåëüíî ñíèæàåò êàòîäíûé ïîòåíöèàë. Ïîýòîìó
êàòîä äîëæåí áûòü êàòàëèòè÷åñêè àêòèâíûì ïî îò-
íîøåíèþ ê ðåàêöèè ðàçëîæåíèÿ ïåðîêñèä-èîíà íà
êèñëîðîä è ÎÍ�-èîí.
Êàòîä ïî êîíñòðóêöèè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñëîé
àêòèâíîãî, ïðîìîòèðîâàííîãî óãëÿ, ñîäåðæàùåãî
êàòàëèçàòîð è ãèäðîôîáèçèðóþùèå äîáàâêè (ñóñïåí-
çèÿ ïîëèòåòðàôòîðýòèëåíà â êîëè÷åñòâå 10�25% ïî
ñóõîìó âåùåñòâó), êîíòàêòèðóþùèé ñî ñâîáîäíûì
ýëåêòðîëèòîì. Ãèäðîôîáíûé ñëîé êàòîäà (âíåøíèé
ñëîé) âûïîëíåí èç ãèäðîôîáèçèðîâàííîé àöåòèëå-
íîâîé ñàæè, êîíòàêòèðóåò ñ âîçäóõîì, ïðîíèöàåì äëÿ
êèñëîðîäà è íåïðîíèöàåì äëÿ ýëåêòðîëèòà.
Äëÿ ïðèäàíèÿ ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ýëåêòðîä
àðìèðîâàí ñòàëüíîé íèêåëèðîâàííîé ñåòêîé, êîòî-
ðàÿ âûïîëíÿåò òàêæå ôóíêöèþ òîêîîòâîäà.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðè ðàçðàáîòêå õèìè÷åñêîãî
èñòî÷íèêà òîêà â êà÷åñòâå êðèòåðèåâ èñïîëüçóåòñÿ â
îáùåé ñëîæíîñòè îêîëî äâóõ äåñÿòêîâ ïàðàìåòðîâ
è ïîêàçàòåëåé, ñðåäè êîòîðûõ íàèáîëåå èíòåãðàëü-
íûìè ÿâëÿþòñÿ óäåëüíàÿ ýíåðãèÿ
ÕÈÒ
óä
ÕÈÒ
, Âò·÷/êã
jSV
W
g
τ
=
w
è óäåëüíàÿ ìîùíîñòü
ÕÈÒ
óä
ÕÈÒ
, Âò/êã,
jSV
N
g
=
w
 ýëåêòðîõèìè÷åñêîé ñèñòåìå «ìàãíèé�âîçäóõ»
íàïðÿæåíèå ðàçîìêíóòîé öåïè ñîñòàâëÿåò 1,5 Â,
óäåëüíàÿ ýíåðãèÿ � 120�130 Âò·÷/êã, óäåëüíàÿ ìîù-
íîñòü � 30�50 Âò/êã.
Âàæíåéøèì ïàðàìåòðîì, õàðàêòåðèçóþùèì èñ-
òî÷íèê, ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ åìêîñòü. Ïðè ðàçðÿ-
äå åìêîñòü ðàâíà Ñ=Iτ, ò. å. ïðîèçâåäåíèþ ñèëû òîêà
íà âðåìÿ åãî ïðîòåêàíèÿ. Ïðè ðàçðÿäå íà ïîñòîÿí-
íîå âíåøíåå ñîïðîòèâëåíèå R ïîñòåïåííî ïàäàåò òîê
è íàïðÿæåíèå (ïîëÿðèçàöèÿ) ÕÈÒ.  ýòîì ñëó÷àå
åìêîñòü ðàâíà ïðîèçâåäåíèþ ñðåäíåé (ñðåäíåâçâå-
øåííîé) ñèëû òîêà íà âðåìÿ åãî ïðîòåêàíèÿ:
0
d .C I
τ
= τ∫
Ñóùåñòâóåò ïðÿìàÿ çàâèñèìîñòü åìêîñòè ÕÈÒ îò
ìàññû àêòèâíûõ âåùåñòâ [8, ñ. 319]. Äëÿ îáåñïå÷å-
íèÿ åìêîñòè èñòî÷íèêà Ñ ìàññà àêòèâíîãî âåùåñòâà
ýëåêòðîäà äîëæíà ñîñòàâèòü
m=Cq,
ãäå q � ýëåêòðîõèìè÷åñêèé ýêâèâàëåíò àêòèâíîãî
âåùåñòâà.
Íà ïðàêòèêå àêòèâíîå âåùåñòâî ýëåêòðîäà ïðè
ðàçðÿäå èñïîëüçóåòñÿ íå ïîëíîñòüþ. Ôàêòè÷åñêè
åìêîñòü èñòî÷íèêà ñ ó÷åòîì èñïîëüçîâàíèÿ ìàññû
ýëåêòðîäà ðàâíà
èñï ,
m
C K
q
=
ãäå Êèñï � êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ (Êèñï<1).
Ïðè ðàñ÷åòå åìêîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê èñòî÷íè-
êîâ òîêà ïîëüçîâàëèñü ïðèáëèæåííûìè çíà÷åíèÿìè
Êèñï=50% è ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî ýêâèâàëåíòà âåùå-
ñòâà (Mg) � 0,45 ã/À·÷ [9, ñ. 392].
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ Ñôàêò=7,5 À·÷ íåîáõîäèìîå êîëè-
÷åñòâî ìàãíèÿ (ñïëàâà) â èñòî÷íèêå äîëæíî áûòü
m=6,75 ã, òîãäà ïðè òîëùèíå ýëåêòðîäà, ðàâíîé 1,5 ìì,
åãî ïëîùàäü ñîñòàâèò 0,0025 ì2. Ïðè Ñôàêò=7,5 À·÷
âðåìÿ ðàáîòû èñòî÷íèêà ñîñòàâèò 50 ÷ ïðè Iðàçð=0,15 À.
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíà ñõåìà ðàçðàáîòàííîãî èñ-
òî÷íèêà òîêà � ìàãíèé-âîçäóøíîé áàòàðåè íîâîãî
òèïà.
 ñõåìíî-êîíñòðóêòèâíîì îòíîøåíèè ðàçðàáî-
òàííûé èñòî÷íèê îòíîñèòñÿ ê ñèñòåìå «ìåòàëë�âîç-
äóõ» è ÿâëÿåòñÿ áàòàðååé. Èçäåëèå ìîæíî ðàçäåëèòü
íà ñëåäóþùèå óçëû:
� êðûøêà ñúåìíàÿ (ìíîãîêðàòíîãî èñïîëüçîâà-
íèÿ);
� ýëåêòðîõèìè÷åñêèé áëîê ñ òîêîâûâîäàìè «+»
è «�», âûïîëíåííûìè èç ìåäíîãî ïðîâîäà äèàìåò-
ðîì 1,0 ìì;
� êîðïóñ (ìíîãîêðàòíîãî èñïîëüçîâàíèÿ).
Ýëåêòðîõèìè÷åñêèé áëîê ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
êîíñòðóêòèâíî çàêîí÷åííûé óçåë, ñîñòîÿùèé èç äâóõ
ãäå j �
S �
ÕÈÒV
w
�
τ �
gÕÈÒ �
ïëîòíîñòü òîêà, À/ì2;
ïîâåðõíîñòü ýëåêòðîäà, ì2;
ñðåäíåå íàïðÿæåíèå ðàçðÿäà, Â;
âðåìÿ ðàçðÿäà, ÷;
ìàññà ÕÈÒ.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6
28
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ýëåêòðè÷åñêè ñîåäèíåííûõ ïîñëåäîâàòåëüíî ýëåìåí-
òîâ ñ íàïðÿæåíèåì ðàçîìêíóòîé öåïè 3,0 Â.  êà÷å-
ñòâå àêòèâíîãî âåùåñòâà îòðèöàòåëüíîãî ýëåêòðîäà
èñïîëüçóþòñÿ ïëàñòèíû (ìîäèôèöèðîâàííûå) ñïëà-
âà ìàãíèÿ òèïà ÌÀ-8Ì.
 êà÷åñòâå òîêîîòâîäà ïîëîæèòåëüíîãî ýëåêòðîäà
ïðèìåíÿåòñÿ ñòàëüíàÿ íèêåëèðîâàííàÿ ñåòêà (ðàçìåð
ÿ÷åéêè ≈0,4 ìì). Íà îäíó ñòîðîíó åå íàíåñåíà (ìåòî-
äîì ïðåññîâàíèÿ èëè ïðîêàòêè) àêòèâíàÿ óãëåãðàôè-
òîâàÿ êàòàëèòè÷åñêàÿ (ïðîìîòèðîâàííàÿ) ìàññà, íà
äðóãóþ � ñëîé èç àöåòèëåíîâîé ñàæè, ãèäðîñîðáè-
ðîâàííîé 30%-íîé ñóñïåíçèåé ïîëèòåòðàôòîðýòèëå-
íà. Èñïîëüçóþòñÿ ñïåöèàëüíûå òåõíîëîãè÷åñêèå
ïðèåìû äëÿ ôèêñàöèè ñëîåâ íà ìåòàëëè÷åñêîé ïîä-
ëîæêå.
Êîíñòðóêòèâíàÿ êëàññèôèêàöèÿ ýëåêòðîäà � òî-
êîâåäóùèé êàðêàñ îòêðûòîãî òèïà. Âûáîð ýòîãî òèïà
ýëåêòðîäà îáóñëîâëåí òåì, ÷òî àêòèâíàÿ ìàññà îáëà-
äàåò ñâÿçóþùèìè ñâîéñòâàìè è äîñòàòî÷íûì ñöåï-
ëåíèåì ñ ñàæåé.
 áàòàðåå èñïîëüçóåòñÿ ãàçîâûé ñåïàðàòîð � ðàç-
äåëèòåëü èç ïîëèýòèëåíà, îáëàäàþùèé õèìè÷åñêîé
ñòîéêîñòüþ ïî îòíîøåíèþ ê ýëåêòðîëèòó.
Ïðèìåíÿåìûé â íîâîé ìîäèôèêàöèè ÕÈÒ ýëåê-
òðîëèòîíîñèòåëü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìàòðèöó èç öåë-
ëþëîçû ñ ìàêðîïîðèñòîé ñòðóêòóðîé è ìàêñèìàëü-
íûìè ðàçìåðàìè ïîð ïîðÿäêà 80�300 ìêì. Â âû-
áðàííîé êîíñòðóêöèè áàòàðåè îòðèöàòåëüíûå è ïîëî-
æèòåëüíûå ýëåêòðîäû ðàñïîëîæåíû ïëîñêîïàðàë-
ëåëüíî. Ïîñêîëüêó â áàòàðåå èñïîëüçóþòñÿ äâà ýëå-
ìåíòà, òî ñ öåëüþ îïòèìàëüíîãî èñïîëüçîâàíèÿ îáúå-
ìà êîðïóñà îíè ðàñïîëàãàþòñÿ ãèäðîçàïîðíûìè ñëî-
ÿìè ïîëîæèòåëüíûõ ýëåêòðîäîâ äðóã ê äðóãó è ðàç-
äåëåíû ìåæäó ñîáîé ãàçîâûì ñåïàðàòîðîì.
Êîíñòðóêöèÿ ýëåêòðîäîâ ïðåäïîëàãàåò èçãîòîâëå-
íèå òîêîñúåìà â âèäå âûñòóïàþùåé çà ðàáî÷óþ ïî-
âåðõíîñòü êîíòàêòíîé ÷àñòè è ïðèâàðêó (ïàéêó) ê íèì
ãèáêèõ ïðîâîäîâ äëÿ ïåðåäà÷è ýëåêòðîýíåðãèè.
 êà÷åñòâå ýëåêòðîëèòà èñïîëüçîâàí 10%-íûé ðàñ-
òâîð ïîâàðåííîé ñîëè.
Êîðïóñ èçäåëèÿ êîðîá÷àòîãî òèïà âûïîëíåí èç
ïîëèýòèëåíà âûñîêîãî äàâëåíèÿ ñ îòâåðñòèÿìè íà
áîêîâûõ ñòåíêàõ, ÷åðåç êîòîðûå ïðè àêòèâàöèè áà-
òàðåè ïîñòóïàåò ýëåêòðîëèò, à ïî îêîí÷àíèè àêòèâà-
öèè ñëèâàþòñÿ åãî èçëèøêè. Ýòè æå îòâåðñòèÿ ñëó-
æàò äëÿ äîñòóïà âîçäóõà, èñïîëüçóåìîãî â êà÷åñòâå
îêèñëèòåëÿ ïðè ðàçðÿäå áàòàðåè. Êðûøêà òàêæå âû-
ïîëíåíà èç ïîëèýòèëåíà, â íåé èìåþòñÿ äâà îòâåð-
ñòèÿ äëÿ òîêîâûâîäîâ «+» è «�» ê ïîòðåáèòåëþ ýëåê-
òðîýíåðãèè. Êðûøêà ñúåìíàÿ, çàùåëêèâàåòñÿ íà êîð-
ïóñå.
 òàáëèöå ïðèâåäåíû îñíîâíûå òåõíè÷åñêèå äàí-
íûå ðàçðàáîòàííîãî èñòî÷íèêà òîêà.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû ðàçðÿäíûå õàðàêòåðèñòèêè
(èçìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêîâ òîêà âî âðåìå-
íè) ïðåäëàãàåìîãî ÕÈÒ è íåêîòîðûõ òèïîâ ïåðâè÷-
íûõ èñòî÷íèêîâ òîêà (êàê ñîëåâûõ, òàê è ùåëî÷íûõ),
ïî ñâîèì ìàññîâûì è ãàáàðèòíûì õàðàêòåðèñòèêàì
áëèçêèõ ê ïðåäëàãàåìîìó è âûïóñêàåìûõ â íàñòîÿ-
ùåå âðåìÿ ïðîìûøëåííîñòüþ. Êðèâûå ñíÿòû êàê íà
«ñâåæèõ» ýëåìåíòàõ è áàòàðåÿõ, òàê è ïîñëå ðàçëè÷-
íûõ ñðîêîâ èõ õðàíåíèÿ (áåç ðàçðÿäà â äàííûé ïå-
ðèîä âðåìåíè).
Êàê ñëåäóåò èç ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòîâ, íîâàÿ
ìîäèôèêàöèÿ ìàãíèé-âîçäóøíîãî ïåðâè÷íîãî èñòî÷-
64
35
60
8
5
9
8
7
6
5
1
2
3
4
Ðèñ. 1. Âîçäóøíî-ìàãíèåâàÿ áàòàðåÿ 3,0-ÂÌÁ-7,5:
1 � àíîäû ÕÈÒ; 2 � îòâåðñòèå â êîðïóñå äëÿ ïðîïèòêè ýëåêòðî-
ëèòîì è åãî óäàëåíèÿ, à òàêæå ïîäâîäà Î2 âîçäóõà; 3 � ãàçîâûé
ñåïàðàòîð; 4 � êàòîäû ÕÈÒ; 5 � ãèáêèå òîêîîòâîäû; 6 � çíàêè
ïîëÿðíîñòè; 7 � êîðïóñ áàòàðåè; 8 � ìåõàíè÷åñêèå çàùåëêè
êðûøêè; 9 � êðûøêà
Íàèìåíîâàíèå ïàðàìåòðà Äàííûå
Ðîä òîêà Ïîñòîÿííûé
Ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå ðàçîìêíóòîé
öåïè, Â
3,0
Ìèíèìàëüíîå íàïðÿæåíèå â êîíöå
ýêñïëóàòàöèè, Â
1,8
Íîìèíàëüíûé òîê ðàçðÿäà, À 0,15
Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ðàáîòû, íå ìåíåå, ÷ 50,0
Ýëåêòðè÷åñêàÿ åìêîñòü áàòàðåè, íå ìåíåå,
À·÷
7,5
Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå, íå áîëåå, Îì 0,10
Ãàáàðèòíûå ðàçìåðû, íå áîëåå, ìì: 64×35×68
Ìàññà áàòàðåè, íå áîëåå, êã:
â ðåçåðâíîì ñîñòîÿíèè
â àêòèâèðîâàííîì ñîñòîÿíèè
0,07
0,15
Îñíîâíûå òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè âîçäóøíî-
ìàãíèåâîé áàòàðåè 3,0-ÂÌÁ-7,5
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6
29
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
íèêà òîêà ïðè îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ èñïûòàíèé (òåì-
ïåðàòóðà 20±5°Ñ, íàãðóçêà 0,15 À, ðåæèì ðàçðÿäà �
íåïðåðûâíûé) îáëàäàåò ïî÷òè â 5 ðàç áîëüøåé ýëåê-
òðè÷åñêîé åìêîñòüþ â ñðàâíåíèè ñ ðÿäîì «ñóõèõ»
ÕÈÒ.
Åìêîñòü 7,5 À·÷ ïîëó÷åíà íà 50-ì ÷àñå ðàçðÿäà,
íàïðÿæåíèå ïðè ýòîì óïàëî äî 2,2 Â. Ñîãëàñíî [10],
äëÿ òàêèõ èñòî÷íèêîâ äîïóñêàåòñÿ ïàäåíèå íàïðÿ-
æåíèÿ äî 1,8 Â. Òàêèì îáðàçîì, ñ îäíîé äîïîëíè-
òåëüíîé àêòèâàöèåé (íà 25-ì�30-ì ÷àñå ðàçðÿäà)
âîçìîæíî èñïîëüçîâàíèå ýëåìåíòà åùå â òå÷åíèå 5�
10 ÷àñîâ ñ ïîëó÷åíèåì äîïîëíèòåëüíîé ýëåêòðè÷å-
ñêîé åìêîñòè 0,75�1,5 À·÷.
Íàèáîëåå áëèçêèì ïî õàðàêòåðèñòèêàì ê ðàçðà-
áîòàííîìó èñòî÷íèêó îêàçàëñÿ ìåäü-ìàãíèåâûé ýëå-
ìåíò «Ìàÿ÷îê» ïîãðóæåííîãî òèïà. Íî çà ñ÷åò òîãî,
÷òî â ýòîò ÕÈÒ çàêëàäûâàåòñÿ îãðàíè÷åííîå êîëè-
÷åñòâî àíîäíîãî ìàòåðèàëà, íàáëþäàåòñÿ ðåçêîå
ïàäåíèå åãî õàðàêòåðèñòèê íà 12-ì ÷àñå ðàçðÿäà (äî
2,2 Â, êðèâàÿ 2 íà ðèñ. 2). Äîñòàòî÷íîé åìêîñòüþ îá-
ëàäàåò ýëåìåíò 343 ñî ùåëî÷íûì ýëåêòðîëèòîì (êðè-
âàÿ 3). Äàæå ïîñëå 12 ìåñÿöåâ õðàíåíèÿ åãî õàðàêòå-
ðèñòèêè îêàçàëèñü íåñêîëüêî âûøå, íåæåëè ó ýëå-
ìåíòà 373, íî ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ áîëåå çíà÷èòåëü-
íîå (äî 2 Â è íèæå). Õàðàêòåðèñòèêè ñîëåâûõ ýëå-
ìåíòîâ 373 çíà÷èòåëüíî õóæå � êàê «ñâåæèå» (êðè-
âàÿ 4), òàê è ïîñëå 1 ãîäà õðàíåíèÿ (êðèâàÿ 5). Ýëå-
ìåíòû 373 è 343 (ìîäåëü Energycell), èñïûòàííûå â
îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ, ïîêàçàëè õàðàêòåðèñòèêè ïî
âðåìåíè ðàçðÿäà íå áîëåå 10�13 ÷àñîâ (ïðè íåïðå-
ðûâíîì ðàçðÿäå), íî ïðè ïàäåíèè íàïðÿæåíèÿ äî 0,8 Â,
÷òî íå óêëàäûâàåòñÿ â òðåáîâàíèÿ ãîñóäàðñòâåííûõ
ñòàíäàðòîâ. Òî åñòü ðàçðàáîòàííàÿ ìîäèôèêàöèÿ
ìàãíèé-âîçäóøíîãî èñòî÷íèêà òîêà ïî ñâîèì ãàáà-
ðèòíûì è ìàññîâûì õàðàêòåðèñòèêàì àíàëîãè÷íà
ïàðå ýëåìåíòîâ 373 (òèïîðàçìåðà ÀÀ-R20 ôèðìû
Energycell, øèðîêî èñïîëüçóåìîãî â êà÷åñòâå èñòî÷-
íèêà ýíåðãèè), íî çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèò ïîñëåä-
íèå ïî ýíåðãåòè÷åñêèì ïîêàçàòåëÿì.
Ïðè ñåðèéíîì âûïóñêå íå ìåíåå 10 000 øò./ãîä
ðàñ÷åòíàÿ îòïóñêíàÿ öåíà ðàçðàáîòàííîãî ÕÈÒ íà
20�30% äåøåâëå çàðóáåæíûõ àíàëîãîâ. Èñòî÷íèêè
ïðîøëè ìåæâåäîìñòâåííûå èñïûòàíèÿ íà ïðåäïðèÿ-
òèÿõ Óêðàèíû, Ðîññèè, à òàêæå â ñòðàíàõ äàëüíåãî
çàðóáåæüÿ: Èòàëèè (ã. Ãåíóÿ, ôèðìà Canepa and Campi),
Àíãëèè (ã. Ïîðòñìóò, ôèðìà Macmurdo) è Êèòàå
(ã. Äàëüÿí, Õèìèêî-òåõíîëîãè÷åñêèé èíñòèòóò).
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Êîðîëåíêî Ñ. Ä., Ìàêîðäåé Ô. Â., Êîíîâàëåíêî Ë. Ä. Ïî-
â³òðÿíî-ìåòàëåâå õ³ì³÷íå äæåðåëî ñòðóìó � ÕÄÑ (3,0-ÏÌÁ-3,0).�
Îäåñà: Àñòðîïðèíò, 2004.
2. Ìàêîðäåé Ô. Â., Êîðîëåíêî Ñ. Ä., Êîíîâàëåíêî Ë. Ä., Ùàä-
íèõ Í. Ì. Èçó÷åíèå ïðîäóêòîâ êîððîçèè ìàãíèÿ â ïåðâè÷íûõ
èñòî÷íèêàõ òîêà // ³ñíèê ÎÍÓ. Ñåð. Õ³ì³ÿ.� 2003.� Ò. 8,
âèï. 4.� Ñ. 212�225.
3. Êîðîëåíêî Ñ. Ä., Ìàêîðäåé Ô. Â., Êîíîâàëåíêî Ë. Ä, Êîðî-
ëåíêî Ë. È. Èçó÷åíèå êàòàëèòè÷åñêèõ è ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ
ñâîéñòâ ïðîìîòèðîâàííûõ àêòèâèðîâàííûõ óãëåé // IV ÓÍÒÊ
«Óêðêàòàëèç-IV».� Ñåâåðîäîíåöê�ßðåì÷à.� 2004.� Ñ. 95�97.
4. Êîðîëåíêî Ñ. Ä., Ìàêîðäåé Ô. Â., Êîíîâàëåíêî Ë. Ä, Êîðî-
ëåíêî Ë. È. Ýëåêòðîõèìè÷åñêîå è è êàòàëèòè÷åñêîå ïîâåäåíèå
óãëåðîäèñòûõ ìàòåðèàëîâ // ³ñíèê ÕÍÓ. Ñåð. Õ³ì³ÿ.� 2005.�
¹ 648.� Âèï. 12(35).� Ñ. 92�95.
5. Êîðîëåíêî Ñ. Ä., Ìàêîðäåé Ô. Â., Êîíîâàëåíêî Ë. Ä., Êî-
ðîëåíêî Ë. È. Ýëåêòðîïðîâîäíîñòü óãëåãðàôèòîâûõ êàòàëèçàòî-
ðîâ // V ÓÍÒÊ «Óêðêàòàëèç-V».� Ñåâåðîäîíåöê�Êèåâ.� 2006.�
Ñ. 165�167.
6. Êîðîëåíêî Ñ. Ä., Ìàêîðäåé Ô. Â., Êîíîâàëåíêî Ë. Ä, Êîðî-
ëåíêî Ë. È. Àâòîìàòè÷åñêîå ðåãóëèðîâàíèå êîíöåíòðàöèè êèñëî-
ðîäà â âîçäóøíîé ñìåñè ñ ïîìîùüþ ñåíñîðà è ïîëóòîïëèâíîãî
ýëåìåíòà // Ñåíñîðíàÿ ýëåêòðîíèêà è ìèêðîñèñòåìíûå òåõíîëî-
ãèè.� 2005.� ¹ 3.� Ñ. 49�56.
7. Êîðîëåíêî Ñ. Ä., Ìàêîðäåé Ô. Â., Êîíîâàëåíêî Ë. Ä. è äð.
Ôîðìèðîâàíèå è èññëåäîâàíèå êàòàëèçàòîðîâ íà óãëåãðàôèòî-
âûõ íîñèòåëÿõ. ×. 1. // ³ñíèê ÎÍÓ. Ñåð. Õ³ì³ÿ.� 2004.� Ò. 9,
âèï. 3.� Ñ. 140�150.
8. Çàðåöêèé Ñ. À., Ñó÷êîâ Â. Í., Æèâîòèíñêèé Ï. Á. Ýëåêòðî-
õèìè÷åñêàÿ òåõíîëîãèÿ íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ è õèìè÷åñêèå
èñòî÷íèêè òîêà.� Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 1980.
9. Ïåðåëüìàí Â. È. Êðàòêèé ñïðàâî÷íèê õèìèêà.� Ì.: Íàó÷.-
òåõí. èçä-âî õèìè÷åñêîé ëèò-ðû, 1953.
10. ÃÎÑÒ 15596�82. Èñòî÷íèêè òîêà õèìè÷åñêèå.
U, Â
3,0
2,0
1,0
0 10 20 30 40 50 τ, ÷
1
2
3
4
5
6
7
89
Ðèñ. 2. Ðàçðÿäíûå ýëåêòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ìàãíèé-
âîçäóøíîãî ÕÈÒ è ðàçëè÷íûõ òèïîâ «ñóõèõ» ýëåìåíòîâ:
1 � áàòàðåÿ 3,0-ÂÌÁ-7,5 (àíîä òîëùèíîé 1,5 ìì); 2 � áàòàðåÿ
«Ìàÿ÷îê» (1 øò.); 3 � ýëåìåíò 343 (1 ãîä õðàíåíèÿ, 2 øò.); 4 �
ýëåìåíò 373 (2 ìåñ õðàíåíèÿ, 2 øò.); 5 � ýëåìåíò 373 (1 ãîä
õðàíåíèÿ, 2 øò.); 6 � ýëåìåíò 343 (ùåëî÷íîé, 11 ìåñ õðàíåíèÿ,
1 øò.); 7 � ýëåìåíò 373 (1 øò.); 8 � ýëåìåíò 373 (ùåëî÷íîé,
10 ìåñ õðàíåíèÿ, 1 øò.); 9 � ýëåìåíò 332 (10 ìåñ õðàíåíèÿ, 1 øò.)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52890 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:29:58Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Короленко, С.Д. Макордей, Ф.В. Коноваленко, Л.Д. Барба, И.Н. Короленко, Л.И. 2014-01-08T21:52:03Z 2014-01-08T21:52:03Z 2007 Магний-воздушный первичный источник тока / С.Д. Короленко, Ф.В. Макордей, Л.Д. Коноваленко, И.Н. Барба, Л.И. Короленко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 26-29. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52890 Разработан, изготовлен и испытан новый магний-воздушный первичный источник тока 3,0-ВМБ-7,5, превосходящий известные по энергетическим показателям. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Энергетическая электроника Магний-воздушный первичный источник тока Магній-повітряне первинне джерело струму Magnum-aerial primary current source Article published earlier |
| spellingShingle | Магний-воздушный первичный источник тока Короленко, С.Д. Макордей, Ф.В. Коноваленко, Л.Д. Барба, И.Н. Короленко, Л.И. Энергетическая электроника |
| title | Магний-воздушный первичный источник тока |
| title_alt | Магній-повітряне первинне джерело струму Magnum-aerial primary current source |
| title_full | Магний-воздушный первичный источник тока |
| title_fullStr | Магний-воздушный первичный источник тока |
| title_full_unstemmed | Магний-воздушный первичный источник тока |
| title_short | Магний-воздушный первичный источник тока |
| title_sort | магний-воздушный первичный источник тока |
| topic | Энергетическая электроника |
| topic_facet | Энергетическая электроника |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52890 |
| work_keys_str_mv | AT korolenkosd magniivozdušnyipervičnyiistočniktoka AT makordeifv magniivozdušnyipervičnyiistočniktoka AT konovalenkold magniivozdušnyipervičnyiistočniktoka AT barbain magniivozdušnyipervičnyiistočniktoka AT korolenkoli magniivozdušnyipervičnyiistočniktoka AT korolenkosd magníipovítrânepervinnedžerelostrumu AT makordeifv magníipovítrânepervinnedžerelostrumu AT konovalenkold magníipovítrânepervinnedžerelostrumu AT barbain magníipovítrânepervinnedžerelostrumu AT korolenkoli magníipovítrânepervinnedžerelostrumu AT korolenkosd magnumaerialprimarycurrentsource AT makordeifv magnumaerialprimarycurrentsource AT konovalenkold magnumaerialprimarycurrentsource AT barbain magnumaerialprimarycurrentsource AT korolenkoli magnumaerialprimarycurrentsource |