Низкоплавкая солевая смесь — SU 816962 (original) (raw)
Сефз Сфветскик Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 01 рб.79 (21) 27743 бО/22-02с присоединением заявки ив(Я)м, кл,з С 01 0 11/00С 25 0 3/02,Гвеударетвеяяыя иОмитет СССР ве делам язобретеяяЯ я фткрытяЯДата опубликования описания 300381(72) Авторы изобретеммя А.С. Трунин, Т.Т. Мифтахов, А. П. Селеменев,А.А. Гннломедов и А.С. КосмынинФ с Ю Куйбышевский политехнический институт нм, В.В. Куйбыаева1) Эаявмтел 4) НИЗКОПЛАВКАЯ СОЛЕВАЯ СМЕСЪ оч т 1 Х 20 дпясИзобретение относится к разработке составов низкоплавких солевых смесей, содержащих хлориды щелочных металлов, которые используют как электролит для химических источников тока, а также как электролит для получения щелочных металлов электролизом расплавленных солей или как среду для растворения неорганических веществ.Широко известны в электрохимии составы, содержащие галогениды, нитраты, карбонаты, Фосфаты, гидрокси" ды щелочных металлов, используемые как электролит для химических ист ников тока, как исходный электроли для получения металлов и расплавов электролитическим путем, как среД для растворения неорганических веществ, как теплоноситель и др. Использование солевых смесей в качестве электролитов для химических ис" точников тока, в качестве растворителей неорганических веществ, подвергаемых электролизу, основано на высоких значениях потенциалов разложения солей. Максимальные значения этой величины характерны для солей щелочных и щелочноземельных метал." лов 11. Однако большинство легкоплавких солей этих металлов (нитраты, нитри" ты, роданиды н др.) термически мало- устойчивы, а большинство термически устойчивых солей (галогениды, карбо" наты, Фосфаты, сульфаты и др.) туго" плавки. Из данных научно-технической литературы известно, что высокие значения потенциалов разложения, ионной электропроводности, высокая термическая устойчивость, незначительная плотность и вязкость хорошо сочетаются у галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов, а наилучшим образом у хлоридов. Йзвестно, что хлориды щелочных металлов плавятся при более низких температурах, чем хлориды щелочноземельных металлов. Для широкого же практического использования указанных ценных фи" эико-химических свойств необходимо существенное снижение температур плавления солевых расплавов, что достигается исследованием многокомпонентных смесей.Из описанных в литературе низкоплавких солевых смесей, используемых в качестве растворителей неорганических веществ электролитов химических источников тока, по сотаву ингредиентов наиболее близка к предлагаемому составу смесь, содержащая хлориды лития, натрия, калия и цезия в следующих количествах, вес.:Хлорид литияХлорид. натрияХлорид калияХлорид цезия 24-263,8- 4,84,5- 5,5 64-66,5 Смесь характеризуется температурой плавления 273 С 2 .Однако известная смесь довольно тугаплавка.Цель изобретения - создание солевой смеси эвтектического состава в системе иэ хлоридов лития, натрия, калия, рубидия и цезия с пониженной температурой кристаллизации, что приводит к снижению энергетических затрат на плавление смеси.Поставленная цель достигается созданием электролита с оптимальным составом входящих ь него компонентов, обеспечивающих минимальную в системе температуру плавления смеси. Для этого смесь дополнительно содержит хлорид рубидия, В результате исследований пятикомпонентной системы из хлоридов лития, натрия, калия, рубидия и цезия определен состав с минимальной в системе темо пературой плавления, равной 243 С, при следующих соотношениях компонентов, вес,:Хлорид лития 26,0-27,0Хлорид натрия 2,0- 2,4Хлорид калия 17,0-18,0Хлорид рубидия 11,0-12,0Хлорид цезия 41,0-42,0Предлагаемая солевая смесь иссле- О дована на установке ДТА, состоящей из автоматического потенциометра типа ЭППР 3 (служит для записи температурной и дифференциальнойй кривых), микровольтмикроамперметра ф(служит для усиления дифференциальной термо-ЭДС), магазина сопротивлений (служит для варьирования чувствительности дифференциальной записи), источника регулируемого напряжения (служит для смещения нулевой линии дифференциальной кривой) комбинированной платина-платинородиевой термопары погружного типа (служит датчиком температурной и дифференциальной термо-ЭДС) электропечи, Установка ДТА проградуирована по реперным веществам. Для исследований используют платиновые микротигли, навески веществ массой 100-150 мг. Скорость охлаждения образцов составляет 10 ф С/мин.Метод отыскания пятерной эвтектической точки изложен в работе 3,)На фиг. 1 представлена развертка ограняющих элементов пятикомпонентной системы из хлоридов лития, натрия калйя, рубидия и цезия и показано расположение ребер секущего тетраэдра АВСО (А1.1 С В+35 МаС В;В.1 С Й+35 Кс В; С, 1.1:С В +35КЬСВ и 0-651.1 С В+35 СьСВ) .На фиг. 2 йредставлены огранявщие элементы секущего тетраэдраАВСО и показано расположение ребердвухмерного политермического сеченияаьс (а - 65 1.1 С Е +23, 1 КС Е +11,9Масю; Ь - 651.1 СВ+23,1 КСВ+11,9ВЬСВ и с - 651.1 С В+23,1 КС В+11,9СьСВ) .На фиг. 3 изображено двухмерноеполитермическбе сечение аЬс с нанесенными на него проекциями четвер-;ных и пятерной эвтектических точек, 5 моновариантных кривых, а также показано расположение одномерного поли-.термического сечения ИМ (И - 651.1 СВ 21,3 КС Й 4,0 йаСВ и 7,9 ВЬССй-б 5,0 1 СВ 21,3 КСВ, 4,0 ИаСВ и7,9 СьС В) .На Фиг. 4 изображена диаграмма по,литермического сечения инконгруэнтногоплавления соединений 1 С В КЬС В и1.1 С В СьС Й Гна фиг. 4-6 ВЬС Ви СьС Й,Пятерная эвтектическая точка на ней 25 отражается узлом, в котором сходятсядве моновариантные линии. Составпроекции (Я пятерной эвтектики насечение аЬс определяют, изучая третичный нонвариантный разрез (одноЗ 0 мерное политермическое сечение, проходящее через вершину а сечения аЬси проекцию (Ео)пятерной .эвтектикина сечение Ий из вершины а кристаллизации трех фаз) по составу, отвеЗ 5 чающему наибольшей величине пикакристаллизации пяти фаз, так какна диаграмме этого сечения не раз-.деляются пики, соответствующие крис"таллизации двух и трех фаз. Проекция (Ео пятерной эвтектическойточки на сечение аЬс отвечает составч, : 10 а+25 Ь+65 с).На фиг5 изображена диаграммавторичного нонвариантного сечения(одномерного политермического сече ния, проходящего через вершину Всечения АВСО и через точку Е проекции пятерной эвтектики на сечениеаЬс). На диаграмме этого сеченияточка пересечения линий кристал лизации двух и пяти фаз определяетсостав проекции Е) пятерной эвтектической точки на трехмерное сечениеАВСО из полюса кристаллизации однойфазы. Эта проекция отвечает соста ву : 6,1 А + 38,6 В + 15,4 С ++ 39,9 О.На фиг. б изображена диаграммапервичного нонвариантного сечения(одномерного политермического сечения, проходящего через вершину крис таллизации хлорида лития и проекцию(Е 0) пятерной эвтектики на сечениеАВСО). Составу пятерной эвтектикиотвечает узел, где пересекаютсялинии кристаллизации одной и пяти 65 Фаз. Пятерная эвтектическая точка816962 Формула изобретения звестный 24, 0- -26, 0 64 3,8- 4,5- "4,8 -5,5Предлагаемый 2,0- 17,0".11, -2 4 -18 0 -12. и Космынин А,С рафический метод етерогенных равно нных многокомпоне Куйбьааев, 1977, с О.- ,5 273 3. Трунин Проектно-тер исследования в конденсиро ных системах248 отвечает составу: 50,5 1 С В,3,0 МаС 19,1 КС, 7,6 ВЬСЯ,19,8 САНСИ (зкв.), или 26,8 ЕСВ,2,2 МаС Я, 17,8 КСВ, 11,5 ВЬСВи 41,7 СОСО (вес.) . На термограмме полученного состава отмечаетсятолько один пик при 248 С, соответствующий кристаллизации эвтектики.Для получения солевой смеси эвтектического состава в печи в платиновомтигле переплавлено соленую смесь,содержащую безводные, квалификациих.ч. 1,072 г хлорида лития, О,088 гхлорида натрия, 0,712 г хлорнда калия, 0,46 Ог хлорида рубидия и1,668 г хлорида цезия, Температураначала кристаллизации этой смеси,определенная пластина-платинородиевой термопарой, равна 248 ОС.В таблице представлены физикохимические свойства предлагаемогои известного составов. Предлагаемый .состав плавится притемпературе на 25 фС ниже по сравнениюс известным, что позволяет снизитьэнергетические затраты на плавление. Низкоплавкая солевая смесь, содержащая хлорид лития, хлорид натрия,хлорид .калия и хлорид цезия,отличающаяся .тем, что,с целью снижения энергетических затрат на плавление солевой смеси эасчет снйжения ее температурыкристаллизации, смесь дополнительно со15 держит хлорид рубидия, при следующем соотнощении ингредиентов, вес.гХларид лития 26,0-27ОХлорид натрия 2,0- 2,4Хлорид калия 17, 0-18, 020 Хлорид рубидия 11,0-12,0Хлорид цезия 41,0-42,0 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Делимарский Ю.К. Пути практического использования ионных расплавов.-Сб, Ионные расплавы. Миев,"Наукова думка", 1975, вып. 3,с.3-22.2. Авторское свидетельство СССРЗО В 449886, кл. С 01 0 11/00, 1973