Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Metodele convenționale de stocare a hidrogenului comprimat sau lichefiat (în butelii) sunt destul de periculoase. În plus, hidrogenul pătrunde foarte activ în majoritatea metalelor și aliajelor, ceea ce face ca supapele de închidere și transport să fie foarte scumpe.

Proprietatea hidrogenului de a se dizolva în metale este cunoscută încă din secolul al XIX-lea, dar abia acum au devenit vizibile perspectivele de utilizare a hidrurilor metalice și a compușilor intermetalici ca instalații compacte de stocare a hidrogenului.

Tipuri de hidruri

Hidrurile sunt împărțite în trei tipuri (unele hidruri pot avea proprietăți de legare multiple, cum ar fi faptul că sunt metal-covalente): metalice, ionice și covalente.

hidruri ionice - de regulă, se creează la presiuni mari (~100 atm.) și la temperaturi peste 100°C. Reprezentanții tipici sunt hidrurile de metale alcaline. Caracteristică interesantă hidrurile ionice au un grad mai mare de densitate atomică decât în ​​substanța de bază.

Hidruri covalente- practic nu sunt utilizate din cauza stabilitatii scazute si a toxicitatii ridicate a metalelor si compusilor intermetalici folositi. Un reprezentant tipic este hidrura de beriliu, obținută prin metoda „chimie umedă” prin reacția dimetilberiliului cu hidrură de litiu-aluminiu într-o soluție de dietil eter.

Hidruri metalice- pot fi considerate aliaje de hidrogen metalic acești compuși se caracterizează prin conductivitate electrică ridicată ca și metalele de bază; Hidrururile metalice formează aproape toate metalele de tranziție. În funcție de tipurile de legături, hidrurile metalice pot fi covalente (de exemplu, hidrură de magneziu) sau ionice. Aproape toate hidrurile metalice necesită temperaturi ridicate pentru dehidrogenare (reacție de eliberare a hidrogenului).

Hidruri metalice tipice

• Hidrura de plumb - PbH4 - este un compus chimic anorganic binar de plumb cu hidrogen. Foarte activ, în prezența oxigenului (în aer) se aprinde spontan.

• Hidroxid de zinc - Zn(OH)2 - hidroxid amfoter. Utilizat pe scară largă ca reactiv în multe industrii chimice.

• Hidrura de paladiu este un metal în care hidrogenul este prezent între atomii de paladiu.
• Hidrura de nichel - NiH - este adesea folosită cu aditivii de lantan LaNi5 pentru electrozii bateriei.

Hidrururile metalice pot forma următoarele metale:
Ni, Fe, Ni, Co, Cu, Pd, Pt, Rh, Pd-Pt, Pd-Rh, Mo-Fe, Ag-Cu, Au-Cu, Cu-Ni, Cu-Pt, Cu-Sn.

Metale record pentru volumul de hidrogen stocat

Cel mai bun metal pentru stocarea hidrogenului este paladiul (Pd). Aproape 850 de volume de hidrogen pot fi „ambalate” într-un volum de paladiu. Dar perspectivele unei astfel de instalații de depozitare ridică îndoieli puternice din cauza costului ridicat al acestui metal din grupul de platină.
În schimb, unele metale (de exemplu cuprul Cu) dizolvă doar 0,6 volume de hidrogen per volum de cupru.

Hidrura de magneziu (MgH2) poate stoca până la 7,6% fracțiuni de masă de hidrogen în rețeaua cristalină. În ciuda valorilor tentante și mici greutate specifică Un obstacol evident în calea unor astfel de sisteme este temperaturile ridicate ale reacțiilor de încărcare-descărcare directă și inversă și pierderile endotermice mari în timpul dehidrogenării compusului (aproximativ o treime din energia hidrogenului stocat).
Structura cristalină a fazei β a hidrurii de MgH2 (imagine)

Acumularea de hidrogen în metale

Reacția de absorbție a hidrogenului de către metale și compuși intermetalici are loc la o presiune mai mare decât eliberarea acestuia. Aceasta este determinată de deformațiile plastice reziduale ale rețelei cristaline în timpul tranziției de la o soluție α saturată (substanța originală) la o β-hidrură (o substanță cu hidrogen stocat).

Metale care nu dizolvă hidrogenul

Următoarele metale nu absorb hidrogenul:
Ag, Au, Cd, Pb, Sn, Zn
Unele dintre ele sunt folosite ca supape de închidere pentru depozitarea hidrogenului comprimat și lichefiat.

Hidrururile metalice de joasă temperatură sunt printre cele mai promițătoare hidruri. Au pierderi mici în timpul dehidrogenării, viteze mari ciclurile de încărcare-descărcare sunt aproape complet sigure și scăzute de toxicitate. Limitarea este relativ mică greutate specifică stocarea hidrogenului. Maximul teoretic este stocarea de 3%, dar în realitate 1-2% fracție de masă hidrogen.

Utilizarea hidrurilor metalice sub formă de pulbere impune restricții asupra vitezei ciclurilor de încărcare-descărcare din cauza conductibilității termice scăzute a pulberilor și necesită o abordare specială a proiectării recipientelor pentru depozitarea acestora. Este tipic să se introducă zone în recipientul de depozitare pentru a facilita transferul de căldură și pentru a produce cilindri subțiri și plate. O ușoară creștere a ratei ciclurilor de descărcare-încărcare poate fi realizată prin introducerea în hidrură metalică a unui liant inert care are o conductivitate termică ridicată și un prag ridicat de inerție față de hidrogen și substanța de bază.

Hidruri intermetalice

Pe lângă metale, stocarea hidrogenului în așa-numiții „compuși intermetalici” este promițătoare. Astfel de instalații de stocare a hidrogenului sunt utilizate pe scară largă în bateriile de uz casnic cu hidrură metalică. Avantajul unor astfel de sisteme este costul destul de scăzut al reactivilor și puține daune aduse mediului. În prezent, bateriile cu hidrură metalică sunt aproape universal înlocuite cu sisteme de stocare a energiei cu litiu. Energia maximă stocată a probelor industriale în bateriile nichel-hidrură metalică (Ni-MH) este de 75 Wh/kg.

O proprietate importantă a unor compuși intermetalici este rezistența lor ridicată la impuritățile conținute de hidrogen. Această proprietate permite ca astfel de conexiuni să fie utilizate în medii poluate și în prezența umezelii. Ciclurile repetate de încărcare-descărcare în prezența contaminanților și a apei în hidrogen nu otrăvește substanța de lucru, ci reduc capacitatea ciclurilor ulterioare. O scădere a capacității utile are loc datorită contaminării substanței de bază cu oxizi metalici.

Separarea hidrurilor intermetalice

Hidrururile intermetalice sunt împărțite în temperatură înaltă (dehidrogenare la temperatura camerei) și temperatură înaltă (mai mult de 100°C). Presiunea la care are loc descompunerea fazei de hidrură) nu este de obicei mai mare de 1 atm.
În practică reală, complex hidruri intermetalice, constând din trei sau mai multe elemente.

Hidruri intermetalice tipice

Hidrura de lantan-nichel - LaNi5 - este o hidrură în care o unitate de LaNi5 conține mai mult de 6 atomi de H. Desorbția hidrogenului din lantan-nichel este posibilă la temperatura camerei. Cu toate acestea, elementele incluse în acest compus intermetalic sunt, de asemenea, foarte scumpe.
O unitate de volum de lantan-nichel conține de o ori și jumătate mai mult hidrogen decât H2 lichid.

Caracteristicile sistemelor intermetalice-hidrogen:

• conținut ridicat de hidrogen în hidrură (% în greutate);
• exo (endo)-termalitatea reacției de absorbție (desorbție) a izotopilor de hidrogen;
• modificarea volumului matricei metalice în procesul de absorbție - desorbție a hidrogenului;
• absorbția reversibilă și selectivă a hidrogenului.

Domenii de aplicare practică a hidrurilor intermetalice:

• instalații staționare de stocare a hidrogenului;
• stocarea hidrogenului mobilitatea și transportul;
• compresoare;
• separarea (purificarea) hidrogenului;
• pompe de caldura si aparate de aer conditionat.

Exemple de aplicare a sistemelor metal-hidrogen:

• purificare fină a hidrogenului, toate tipurile de filtre de hidrogen;
• reactivi pentru metalurgia pulberilor;
• moderatori și reflectoare în sisteme de fisiune nucleară (reactoare nucleare);
• separarea izotopilor;
• termo reactoare nucleare;
• instalatii de disociere a apei (electrolizatoare, camere vortex pentru producerea hidrogenului gazos);
• electrozi pentru baterii pe bază de sisteme tungsten-hidrogen;
• baterii cu hidrură metalică;
• aparate de aer conditionat (pompe de caldura);
• convertoare pentru centrale electrice (reactoare nucleare, centrale termice);
• transportul hidrogenului.

Articolul menționează metale:

Hidrură de nichel descrie un aliaj realizat prin combinarea nichelului și hidrogenului. Conținutul de hidrogen în hidrură de nichel este de până la 0,002% în greutate.

Hidrogenul acționează ca un agent de întărire, împiedicând dislocațiile din rețeaua cristalină a atomului de nichel să alunece unele pe lângă altele. Modificarea cantității de aliaj de hidrogen produs și a formei prezenței acestuia în hidrură de nichel (fază accelerată) controlează calități precum duritatea, maleabilitatea și rezistența la rupere a hidrurii de nichel rezultată. Hidrura de nichel cu conținut crescut de hidrogen poate fi făcută mai tare și mai puternică decât nichelul, dar o astfel de hidrură de nichel este, de asemenea, mai puțin maleabilă decât nichelul. Pierderea conformității se produce din cauza fisurilor care susțin puncte ascuțite datorită suprimării deformării elastice de către hidrogen și golurilor formate sub stres din cauza descompunerii hidrurii. Fragilarea hidrogenului poate fi o problemă în nichel atunci când este utilizat în turbine la temperaturi ridicate.

În intervalul restrâns de concentrații care alcătuiesc hidrura de nichel, amestecurile de hidrogen și nichel pot forma doar mai multe structuri diferite cu proprietăți foarte diferite. Înțelegerea acestor proprietăți este importantă pentru a crea hidrură de nichel de înaltă calitate. La temperatura camerei, cea mai stabilă formă de nichel este structura cubică centrată pe față (FCC) α-nichel. Este destul de moale material metalic, care poate dizolva doar o concentrație foarte mică de hidrogen, nu mai mult de 0,002% în greutate și doar 0,00005% în. Faza de soluție solidă cu hidrogen dizolvat, care menține aceeași structură cristalină ca și nichelul original, se numește faza α. La 25°C, este nevoie de 6 kbar de presiune a hidrogenului pentru a se degrada în b=nichel, dar hidrogenul se va întoarce din soluție dacă presiunea scade sub 3,4 kbar.

Suprafaţă

Atomii de hidrogen se leagă puternic de suprafața nichelului, moleculele de hidrogen se despart pentru a face acest lucru.

Separarea dihidrogenului necesită suficientă energie pentru a traversa bariera. Pe Ni (111) bariera de suprafață a cristalului este de 46 kJ/greutate moleculară, în timp ce pe Ni (100) bariera este de 52 kJ/greutate moleculară. Suprafața planului cristalin de Ni (110) are cea mai mică energie de activare pentru a rupe o moleculă de hidrogen la 36 kJ/greutate moleculară. Stratul de suprafață de hidrogen de pe nichel poate fi eliberat atunci când este încălzit. Ni (111) a pierdut hidrogen între 320 și 380 K. Ni (100) a pierdut hidrogen între 220 și 360 K. Ni (110) suprafețele cristaline au pierdut hidrogen între 230 și 430 K.

Pentru a se degrada în nichel, hidrogenul trebuie să migreze de la suprafață prin fața cristalului de nichel. Acest lucru nu are loc în vid, dar poate apărea atunci când suprafața acoperită cu nichel-hidrogen este influențată de alte molecule. Moleculele nu ar trebui să fie hidrogen, dar par să funcționeze ca niște ciocane, împingând atomii de hidrogen prin suprafața nichelului și în subsol. Este necesară o energie de activare de 100 kJ/greutate moleculară pentru a pătrunde în suprafață.

Faze de înaltă presiune

O fază de hidrură de nichel adevărată distinctă din punct de vedere cristalografic poate fi produsă cu hidrogen gazos de înaltă presiune la 600 MPa. Alternativ, poate fi produs electrolitic. Forma cristalină este hidrură cubică concentrată sau β-nichel. Raporturile atomice de hidrogen la nichel sunt de până la unul, hidrogenul ocupând spațiul octaedric. Densitatea β-hidrurii este de 7,74 g/cm. Este vopsit cu gri. La o densitate de curent de 1 amper pe decimetru pătrat la 0,5 greutate moleculară/litru de acid sulfuric și tiouree, stratul de suprafață de nichel va fi transformat în hidrură de nichel. Această suprafață este supraaglomerată, laudă până la milimetri lungime. Direcția de fisurare este în planul (001) al cristalelor originale de nichel. Constanta rețelei a hidrurii de nichel este de 3,731 Å, care este cu 5,7% mai mare decât cea a nichelului.

Sunt propuși baterii și electrozi nichel-hidrură metalică care pot oferi o putere crescută și rate de reîncărcare a bateriei. Electrozii pozitivi și negativi pot fi formați prin presarea hidrurilor metalice sub formă de pulbere ca materiale active în substraturi metalice poroase. Substraturile metalice poroase sunt fabricate din cupru, nichel placat cu cupru sau un aliaj de cupru-nichel. Conductoarele electrodului sunt atașate direct de substratul metalic poros folosind o conexiune care se realizează prin sudare, lipire sau lipire moale. 4 s. si 6 salariu f-ly, 3 ill., 3 tabele.

Domeniul tehnic

Prezenta invenţie se referă la baterii nichel-hidrură metalică şi, în special, prezenta invenţie se referă la baterii nichel-hidrură metalică de mare putere cuprinzând electrozi de mare putere care utilizează substraturi foarte conductoare şi conexiuni terminale ale electrozilor cu rezistenţă scăzută. Art. anterior

ÎN în ultima vreme cele mai avansate dezvoltări în domeniul bateriilor auto pentru propulsie vehicule vizau în primul rând îndeplinirea cerințelor pentru vehiculele pur electrice. În acest scop, Stanford Ovshinsky și echipele sale de dezvoltare a bateriilor de la Energy Conversion Denices, Inc. și Ovonic Battery Company au făcut progrese mari în tehnologia bateriilor nichel-hidrură metalică. În primul rând, Ovshinsky și echipele sale s-au orientat către aliaje de hidrură metalică care formează electrodul negativ. Ca urmare a acestor eforturi, au reușit să obțină foarte performante ridicate privind stocarea reversibilă a hidrogenului necesară pentru aplicații eficiente și economice pentru baterii și pentru a crea baterii capabile să stocheze energie cu densitate mare, reversibilitate eficientă, eficiență electrică ridicată, stocare eficientă a hidrogenului în volum fără modificări structurale sau contaminare, cu durabilitate mare în condiții ciclice și repetate descărcare profundă. Caracteristicile îmbunătățite ale acestor aliaje „ovonice”, așa cum sunt denumite acum, rezultă din dezvoltarea ordinii chimice locale și, prin urmare, ordonării structurale locale prin introducerea unor elemente modificatoare selectate în matricea părinte. Aliajele dezordonate de hidruri metalice au o densitate semnificativ mai mare de situsuri active catalitic și locuri de stocare în comparație cu materialele cristaline monofazate sau multifazate. Aceste locații suplimentare sunt responsabile pentru îmbunătățirea eficienței de încărcare și descărcare electrochimică și capacitatea de stocare crescută energie electrica. Natura și numărul de centre de acumulare pot fi create chiar și independent de centrii activi catalitic. Mai precis, aceste aliaje sunt concepute pentru a stoca volumetric atomii de hidrogen disociați la forțe de legare în intervalul de reversibilitate adecvat pentru utilizare în aplicații de baterii secundare. Unele materiale extrem de eficiente pentru stocarea electrochimică a hidrogenului au fost create pe baza materialelor dezordonate descrise mai sus. Acestea sunt materiale active de tip Ti-V-Zr-Ni care sunt descrise în brevetul US 4.551.400 („brevetul 400”) pentru Sapru, Hong, Fetcenko, Venkatesan, a căror dezvăluire este încorporată prin informații de referință. Aceste materiale formează în mod reversibil hidruri pentru a acumula hidrogen Toate materialele utilizate în brevetul '400 utilizează o compoziție generală Ti-V-Ni în care sunt prezente cel puțin Ti, V și Ni și pot fi modificate cu Cr, Zr și A1. Materialele brevetului '400 sunt materiale multifazice care pot conţine, dar nu se limitează la, una sau mai multe faze cu structuri cristaline de tipurile C 14 şi C 15. Alte aliaje Ti-V-Zr-Ni sunt de asemenea utilizate pentru reversibile electrozi negativi de stocare a hidrogenului. O familie de astfel de materiale este descrisă în brevetul US nr. Brevetul '586 descrie o subclasă specială a acestor aliaje Ti-V-Ni-Zr care conţine Ti, V, Zr, Ni şi o a cincea componentă, Cr. Brevetul '586 menţionează posibilitatea de a utiliza aditivi şi modificatori în plus faţă de aliaj componente, Ti, V, Zr, Ni și Cr și in vedere generală Sunt discutate aditivii și modificatorii specifici, cantitățile și interacțiunile acestor modificatori și beneficiile specifice care pot fi așteptate de la aceștia. Spre deosebire de aliajele „ovonice” descrise mai sus, aliajele ordonate au fost în general considerate a fi materiale „ordonate” care aveau proprietăți chimice, microstructură și caracteristici electrochimice diferite. Performanța materialelor comandate create anterior a fost slabă, dar la începutul anilor 1980, pe măsură ce gradul de modificare a crescut (adică pe măsură ce numărul și numărul modificatorilor elementali au crescut), performanța lor a început să se îmbunătățească semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că proprietățile lor electrice și chimice se modifică în funcție de cât de multă dezordine este introdusă de modificatori. Această dezvoltare a aliajelor, de la o clasă specială de materiale „ordonate” la aliaje moderne „dezordonate” cu mai multe componente, mai multe faze, este prezentată în următoarele brevete: (i) Patent US 3874928; (ii) Brevetul SUA 4214043; (iii) Brevetul SUA 4107395; (iv) Brevetul SUA 4107405; (v) Brevetul SUA 4112199; (vi) Brevetul SUA 4125688; (vii) Brevetul SUA 4214043; (viii) Brevetul SUA 4.216.274; (ix) Brevetul SUA 4487817; (x) brevet US 4605603; (xii) brevetul US 4.696.873 și (xiii) brevetul US 4.699.856 (Aceste surse de informații sunt discutate în detaliu în brevetul US 5.096.667, iar această discuție este încorporată în mod specific prin referință). S-a afirmat pur și simplu că în toate aliajele de hidrură metalică, pe măsură ce gradul de modificare crește, rolul aliajului de bază comandat inițial este un rol de importanță în scădere în comparație cu proprietățile și dezordinea inerente modificatorilor particulari. În plus, analiza aliajelor multicomponente disponibile în prezent pe piață și create de diverși producători indică faptul că aceste aliaje sunt modificate în conformitate cu ghidul stabilit pentru sistemele de aliaje Ovonic. Astfel, așa cum sa menționat mai sus, toate aliajele puternic modificate sunt materiale dezordonate, caracterizate prin prezența multor componente și a mai multor faze, de exemplu. Aliaje ovonice. Ovshinsky și echipele sale și-au îndreptat apoi atenția către electrodul pozitiv al bateriilor. Astăzi, electrozii pozitivi sunt în mod obișnuit electrozi de pastă de nichel, care constau din particule de hidroxid de nichel în contact cu o rețea sau un substrat conductiv electric, de preferință având o suprafață mare. Există mai multe variații ale unor astfel de electrozi, inclusiv așa-numiții electrozi de nichel lipiți, care folosesc grafitul ca microconductor și, de asemenea, inclusiv așa-numiții electrozi din spumă-metal, care folosesc spumă de nichel cu porozitate ridicată ca bază umplută cu particule sferice de hidroxid de nichel. și aditivi de cobalt, crescând conductivitatea. Electrozii lipiți din spumă pe metal au început deja să pătrundă pe piața de consum datorită costului redus și a densității energetice mai mari în comparație cu electrozii de nichel sinterizat. În general, se crede că reacția care are loc la electrodul unei baterii cu nichel este un proces cu un singur electrod care implică oxidarea hidroxidului de nichel în oxihidroxid de nichel la încărcare și apoi descărcarea oxihidroxidului de nichel în hidroxid de nichel, așa cum se arată mai jos în ecuația 2. Unele descoperiri recente, dovezile de timp indică faptul că reacția redox a hidroxidului de nichel implică nichel tetravalent. Acesta nu este un concept nou. De fapt, existența nichelului tetravalent a fost sugerată pentru prima dată de Thomas Edison în unele dintre brevetele sale timpurii pentru baterii. Cu toate acestea, utilizarea completă a nichelului tetravalent nu a fost niciodată explorată. În practică, capacitatea unui electrod de a transfera mai mult de un electron nu este de obicei observată, ceea ce corespunde capacității teoretice de a transfera un electron. Un motiv pentru aceasta este subutilizarea materialului activ datorită izolării electronice a materialului oxidat. Deoarece materialul de hidroxid de nichel redus are o rezistență electrică mare, reducerea hidroxidului de nichel în apropierea colectorului de curent are ca rezultat o suprafață mai puțin conductivă, care interferează cu reducerea ulterioară a materialului activ oxidat care este mai departe. Ovshinsky și grupurile sale au dezvoltat materiale pentru electrozi pozitivi care au demonstrat transferul fiabil a mai mult de un electron per atom de nichel. Astfel de materiale sunt dezvăluite în brevetele US 5.344.728 și 5.348.822 (care descriu materiale pentru electrozi pozitivi dezordonați stabilizați) și în brevetul US 5.569.563, eliberat la 29 octombrie 1996, și în brevetul US 5.567.549, eliberat în 1992, ca rezultat al cercetării în octombrie 1992. de materiale active cu electrozi negativi și electrozi pozitivi Bateria ovonic de nichel-hidrură metalică (Ni-MH) a ajuns într-un stadiu avansat de dezvoltare pentru EV-uri (vehicule electrice). Grupurile lui Ovshinsky au reușit să creeze baterii pentru vehicule electrice care sunt capabile să conducă un vehicul electric mai mult de 350 de mile cu o singură încărcare (Tour d'Sol 1996). Bateria Ovonic Ni-GM a demonstrat o densitate energetică excelentă (până la aproximativ 90 W/kg), durabilitate în funcționare ciclică (peste 1000 de cicluri la 80% DOD), rezistență la abuz și capacitatea de a se reîncărca rapid (până la 60%). în 15 minute). În plus, bateria Ovonic a demonstrat o densitate de putere mai mare decât orice altă tehnologie a bateriei atunci când a fost testată și evaluată pentru a fi utilizată ca sursă de energie stocată pentru EV-uri (vehicule electrice). Deși Ovshinsky și echipele sale au făcut pași mari în crearea bateriilor pentru vehicule pur electrice, Parteneriatul pentru o nouă generație de vehicule (PNGV), companie de stat Industria auto, fondată în Statele Unite în 1996, a sugerat că vehiculele electrice hibride (HEV) ar putea conduce calea în atingerea obiectivului de economisire de combustibil de trei ori pentru vehicule în următorul deceniu. Pentru a atinge acest obiectiv, vor fi necesare baterii ușoare, compacte și puternice. Utilizarea unui sistem de propulsie hibrid oferă beneficii semnificative în ceea ce privește economia de combustibil și emisiile ultra-scazute. Motoarele cu combustibil ating eficiența maximă atunci când funcționează la un număr constant de rotații pe minut (RPM). Prin urmare, eficiența maximă a consumului de combustibil poate fi atinsă prin utilizarea unui motor cu combustibil cu turație constantă pentru a alimenta un sistem puternic de stocare a energiei care oferă putere maximă pentru accelerare și, de asemenea, recaptează energia cinetică atunci când se utilizează frânarea regenerativă. De asemenea, pe baza capacității de a utiliza un motor mic care funcționează la eficiență maximă și cuplat la un sistem de stocare a energiei pentru a furniza putere de explozie, se propune cel mai bun design pentru a minimiza emisiile asociate cu utilizarea unui motor cu combustibil. Astfel, tehnologia cheie pentru HET este un sistem de stocare a energiei capabil să furnizeze o putere de impuls foarte mare și să primească curenți de frânare regenerativi mari cu eficiență foarte mare. Ciclul de funcționare al unui dispozitiv care generează putere în impulsuri necesită o durabilitate excepțională atunci când se circulă la o adâncime mică de descărcare. Este important de înțeles că un astfel de sistem de stocare a energiei are cerințe diferite în comparație cu sistemele pentru vehicule pur electrice. Autonomia este un factor critic pentru vehiculele electrice practice, făcând din densitatea energiei un parametru critic de evaluare. Puterea și durabilitatea în ciclism sunt cu siguranță importante, dar pentru ET devin secundare densității energetice. În schimb, în ​​sistemele cu putere în impulsuri, densitatea puterii este de o importanță covârșitoare pentru GET. Durabilitatea ciclului excepțională la adâncimea scăzută de descărcare este, de asemenea, mai critică decât durabilitatea mai convențională de 80% GR necesară în sistemele ET. Densitatea energiei este importantă pentru a reduce greutatea și volumul bateriei, dar datorită dimensiunii mai mici a bateriei, această caracteristică este mai puțin critică decât densitatea de putere. Capacitatea de reîncărcare rapidă este, de asemenea, un factor esențial pentru asigurarea unei frânări regenerative eficiente, iar eficiența de încărcare și descărcare este un factor critic pentru menținerea încărcării bateriei în absența încărcării externe. Se poate aștepta ca, din cauza unor astfel de diferențe fundamentale între cerințele pentru sistemele EV și cele pentru sistemele HET, bateriile care sunt în prezent optimizate pentru utilizare în sistemele EV nu vor fi potrivite pentru sistemele HET decât dacă densitatea de putere este îmbunătățită. Deși performanța demonstrată a bateriilor Ovonic EV a fost impresionantă, aceste modele de celule și baterii au fost optimizate pentru utilizarea pură EV și, prin urmare, nu îndeplinesc cerințele specifice pentru aplicațiile EV. Astfel, este nevoie de baterii de mare putere care au caracteristica de performantaîn ceea ce privește puterea de vârf necesară pentru HET și, în plus, au caracteristicile de performanță deja demonstrate ale bateriilor Ovonic Ni-GM și posibilitatea dovedită de producție industrială a acestora. Scurtă descriere inventii

Baza prezentei invenții este crearea de baterii nichel-hidrură metalică și electrozi pentru acestea, care sunt capabile să genereze o putere sporită și să aibă rate de reîncărcare crescute. Aceasta și alte probleme sunt realizate prin utilizarea unei baterii nichel-hidrură metalică care include cel puțin un electrod negativ având o bază metalică poroasă și un terminal de electrod atașat la electrod, îmbunătățirea constă în faptul că baza metalică poroasă este formată din cupru, nichel, acoperit. cu cupru sau un aliaj de cupru-nichel, iar terminalul electrodului este atașat direct de substratul metalic poros folosind o conexiune cu rezistență electrică scăzută. Conexiunile cu rezistență electrică scăzută sunt realizate prin sudare, lipire sau lipire fuzibilă. Acest lucru și alte obiecte sunt îndeplinite de un electrod negativ pentru utilizare într-o baterie nichel-hidrură metalică, în care electrodul negativ include o bază metalică poroasă și electrodul negativ este atașat la un terminal al electrodului, iar îmbunătățirea este că baza metalică poroasă este fabricat din cupru, nichel placat cu cupru sau un aliaj de cupru-nichel, iar terminalul electrodului este atașat direct la substrat folosind o conexiune cu rezistență electrică scăzută. Scurtă descriere a desenelor

Smochin. 1 prezintă un electrod pentru o baterie prismatică Ni-GM atașată la un terminal de electrod;

Smochin. 2 reprezintă zonele de coroziune, imunitate și pasivitate ale cuprului la 25 o C;

Figura 3 prezintă densitatea de putere (W/kg) pentru bateriile Ni-GM de tip C-cell în funcție de adâncimea posibilă de descărcare ca procent. Descrierea detaliată a invenţiei

Un obiectiv al prezentei invenţii este de a creşte puterea de ieşire a unei baterii reîncărcabile cu hidrură metalică de nichel (Ni-MH). De obicei, puterea de ieșire poate fi mărită prin reducerea rezistenței interne a bateriei. Reducerea rezistenței interne reduce pierderile asociate cu disiparea puterii în baterie, rezultând o putere crescută care poate fi utilizată pentru propulsie sarcini externe. Rezistența internă a unei baterii nichel-hidrură metalică poate fi redusă prin creșterea conductivității celulelor bateriei, precum și a conexiunilor dintre celule. De obicei, o baterie Ni-GM include cel puțin un electrod negativ și cel puțin un electrod pozitiv. Un terminal de electrod poate fi atașat la fiecare electrod negativ și pozitiv pentru a asigura o conexiune electrică a electrodului la borna de ieșire corespunzătoare a bateriei Ni-GM (adică, electrodul negativ la borna de ieșire negativă și electrodul pozitiv la borna de ieșire pozitivă). ). În fig. 1 prezintă o variantă a electrodului 1 atașat la borna electrodului 2 pentru o baterie prismatică Ni-GM. Electrodul 1 prezentat în FIG. 1 reprezintă electrodul negativ sau pozitiv al unei baterii Ni-GM. În general, borna electrodului 2 poate fi realizată din orice material conductiv electric care este rezistent la coroziune în mediul bateriei. De preferință, terminalul electrodului este realizat din nichel sau cupru nichelat. Bateriile Ni-GM folosesc un electrod negativ care conține un material activ care este capabil de stocarea electrochimică reversibilă a hidrogenului. Electrodul negativ include, de asemenea, un substrat metalic poros în care se află materialul activ. Electrodul negativ poate fi realizat prin presarea materialului activ (sub formă de pulbere) într-un substrat metalic poros. Pentru a crește aderența materialului activ sub formă de pulbere la substratul metalic poros, electrodul negativ poate fi de asemenea sinterizat. Când se aplică tensiune electrică bateriei Ni-GM, materialul activ al electrodului negativ este încărcat datorită absorbției electrochimice a hidrogenului și formării electrochimice a ionilor de hidroxil. La electrodul negativ are loc următoarea reacție electrochimică:

Reacțiile care apar la electrodul negativ sunt reversibile. În timpul descărcării, hidrogenul acumulat este eliberat pentru a forma o moleculă de apă și este eliberat un electron. Materialul activ al electrodului negativ este un material de stocare a hidrogenului. Materialul de stocare a hidrogenului poate fi selectat dintre materialele active Ti-V-Zr-Ni, cum ar fi cele descrise în brevetul US nr. materialele utilizate în brevetul '400 utilizează o compoziție generală Ti-V-Ni în care sunt prezenți cel puțin Ti, V și Ni, cu cel puțin unul sau mai multe dintre elementele Cr, Zr și Al. Materialele din brevetul '400 sunt materiale multifazice care pot conţine, dar nu se limitează la, una sau mai multe faze cu structuri cristaline de tipurile C 14 şi C 15. Există şi alte aliaje Ti-V-Zr-Ni pentru materialul electrodului negativ, stocarea hidrogenului. O familie de astfel de materiale este descrisă în brevetul US nr. Brevetul '586 descrie o subclasă specială a acestor aliaje Ti-V-Ni-Zr, care conţine Ti, V, Zr, Ni şi o a cincea componentă Cr. Brevetul '586 menţionează posibilitatea utilizării aditivilor şi modificatorilor în plus faţă de aliaj componente, Ti, V, Zr, Ni și Cr, și discută în general aditivi și modificatori specifici, cantitățile și interacțiunile acestor modificatori și beneficiile specifice care pot fi așteptate de la aceștia. În plus față de materialele descrise mai sus, materialele de stocare a hidrogenului pentru electrodul negativ al unei baterii Ni-GM pot fi, de asemenea, selectate dintre aliajele de hidrură metalică dezordonate, care sunt descrise în detaliu în brevetul SUA 5.277.999 („brevetul ’999”) de la Ovshinsky și Fetchenko, a cărui dezvăluire este încorporată ca sursă de referință. Conductivitatea electrodului negativ poate fi crescută prin creșterea conductivității bazei metalice poroase a electrodului negativ material activ în baza metalică poroasă, dar fără a se limita la, plasă, grilă, folie, spumă, placă și metal poros. Prezenta invenție descrie un electrod negativ pentru o baterie Ni-GM cuprinzând o bază metalică poroasă care este realizată din cupru, nichel placat cu cupru sau un aliaj cupru-nichel. Aşa cum este utilizat aici, „cuprul” înseamnă cupru pur sau un aliaj de cupru, iar „nichel” înseamnă nichel pur sau un aliaj de nichel. Smochin. 2 ilustrează zonele de coroziune, imunitate și pasivitate ale cuprului la 25°C. Axa orizontală reprezintă pH-ul electrolitului, iar axa verticală reprezintă potențialul electric al materialului care conține cupru. Potențialul electric este prezentat în raport cu standardul de hidrogen (axa verticală etichetată „H”) și, de asemenea, în raport cu standardul Hg/HgO (axa verticală etichetată „Hg/HgO”). În această descriere, toate valorile tensiunii sunt date în raport cu standardul Hg/HgO, dacă nu se specifică altfel. Utilizarea cuprului în celule cu un electrolit alcalin a fost anterior exclusă din cauza solubilității cuprului în electrolitul KOH. Figura 2 ilustrează că în anumite condiții de funcționare (adică pH și tensiune) cuprul va fi susceptibil la coroziune. Figura 2 ilustrează, de asemenea, că la valori adecvate de pH și tensiune, cuprul este imun la coroziune. În condiții de funcționare adecvate, baza de cupru în contact cu materialul activ hidrură metalică este protejată catodic pe întregul interval de funcționare al celulei Ni-GM. În timpul ciclului normal de încărcare și descărcare a unei baterii Ni-GM, electrodul de hidrură metalică negativă este la un potențial electric de aproximativ -0,85 V, iar pH-ul electrodului de hidrură metalică negativă este de aproximativ 14. Acest punct de funcționare este afișat ca punct de funcționare A. în FIG. 2. . După cum se poate observa în FIG. 2, tensiunea de funcționare este cu -0,85 mai mică (adică, mai negativă) decât tensiunea de dizolvare a cuprului cu aproximativ -0,4 V (pentru un pH de aproximativ 14). Prin urmare, în timpul ciclului normal de încărcare și descărcare al unei baterii Ni-GM, electrodul negativ de hidrură metalică care utilizează o bază de cupru este imun la coroziune. Când o baterie Ni-GM este descărcată mai mult decât în ​​mod normal, electrodul pozitiv devine un electrod emițător de hidrogen, ceea ce determină înlocuirea reducerii nichelului cu electroliza apei pentru a produce hidrogen gazos și ioni de hidroxid. Deoarece bateria Ni-GM este realizată cu un exces stoichiometric de hidrură metalică ca material activ, potențialul electrodului negativ este menținut aproape de -0,8 V. În plus, hidrogenul eliberat la electrodul pozitiv este oxidat la electrodul negativ cu hidrura metalică, stabilizând în continuare electrodul cu potențial negativ la aproximativ -0,8 V. La curenți scăzuti, supradescărcarea poate apărea pe termen nelimitat fără descărcarea electrodului negativ de hidrură metalică necesar pentru a crește potențialul electrodului negativ la valoarea necesară pentru dizolvarea cuprului. La curenți mari, hidrogenul este eliberat mai repede decât se recombină și există o descărcare netă a electrodului negativ cu hidrura metalică. Cu toate acestea, descărcarea este semnificativ mai mică decât cea necesară pentru a ridica potențialul electrodului negativ la nivelul la care are loc dizolvarea cuprului. Chiar și atunci când electrozii negativi și pozitivi sunt scurtcircuitați, excesul stoechiometric de hidrură metalică asigură că electrodul de hidrură metalică negativă rămâne la un potențial de aproximativ -0,8 V și este încă protejat de dizolvarea cuprului. Prin urmare, cuprul de la baza electrodului de hidrură metalică negativă este protejat în toate condițiile, cu excepția celor în care electrodul de hidrură metalică negativă ar fi inevitabil degradat ireversibil datorită propriei oxidări. După cum se arată, la parametrii de funcționare ai electrodului negativ de hidrură metalică, materialul de bază de cupru este protejat de coroziune. Cu toate acestea, pentru a crește fiabilitatea bateriei și pentru a proteja în continuare electrodul negativ de mediul chimic agresiv din baterie, o bază metalică poroasă din materialele de mai sus, cupru, nichel placat cu cupru sau un aliaj de cupru-nichel, poate fi acoperit în continuare cu un material care este conductiv electric și, în plus, este rezistent la coroziune în mediul bateriei. Un exemplu de material care poate fi utilizat pentru a acoperi un substrat metalic poros este, dar nu este limitat la, nichelul. Utilizarea cuprului pentru a forma baza metalică poroasă a electrodului negativ are câteva avantaje importante. Cuprul este un excelent conductor electric. Prin urmare, utilizarea sa ca material de bază reduce rezistența electrodului negativ. Acest lucru reduce cantitatea de putere a bateriei care se pierde din cauza disipării interne a puterii, crescând astfel puterea de ieșire a bateriei Ni-GM. În plus, cuprul este un metal moale. Blândețea este foarte importantă datorită expansiunii și contracției electrozilor negativi în timpul încărcării și descărcării alternative a unei baterii Ni-GM. Ductilitatea crescută a bazei ajută la prevenirea distrugerii electrozilor ca urmare a expansiunii și contracției, ceea ce duce la creșterea fiabilității bateriei. Ductilitatea crescută a bazei permite, de asemenea, bazei să rețină mai sigur materialul de stocare a hidrogenului activ care este presat pe suprafața bazei. Acest lucru reduce nevoia de a trata termic electrozii negativi după ce materialul activ a fost presat pe substrat, simplificând astfel procesul de fabricare a electrozilor și reducând costul acestuia. Conductivitatea electrodului negativ poate fi crescută și prin creșterea conductivității materialului activ al electrodului negativ. Conductivitatea materialului activ poate fi crescută prin încorporarea cuprului în materialul hidrură metalică. Acest lucru poate fi făcut de mulți în diverse moduri . O metodă este de a amesteca pulberea de cupru cu o hidrură de metal în timp ce se prepară materialul activ. O altă metodă este de a închide particulele de hidrură metalică într-o carcasă de cupru utilizând un proces de placare cu cupru fără electricitate. Pe lângă creșterea conductivității, adăugarea de cupru va scădea temperatura tratamentului termic în cazul în care materialul activ este sinterizat în baza de cupru și va reduce rezistența electrică dintre fiecare electrod pozitiv și terminalul său corespunzător al electrodului. Conductivitatea electrodului negativ poate fi, de asemenea, crescută prin acoperirea electrodului negativ cu cupru după ce materialul activ de hidrură metalică a fost presat (și posibil sinterizat) pe suprafața substratului. Placarea cu cupru se poate face folosind un șablon sau fără șablon. Pe lângă creșterea conductivității electrodului, stratul de cupru servește ca un mijloc suplimentar de a se asigura că metalul activ rămâne „lipit” de substrat. Electrodul negativ descris aici poate fi utilizat în toate bateriile Ni-GM, incluzând, dar fără a se limita la, bateriile prismatice Ni-GM și bateriile cilindrice „jelly roll” Ni-GM. După cum sa discutat mai sus, un terminal de electrod poate fi atașat la fiecare electrod negativ și fiecare electrod pozitiv al unei baterii Ni-GM pentru a asigura o conexiune electrică între fiecare electrod și o bornă de ieșire corespunzătoare a bateriei. O altă modalitate de a crește puterea specifică de ieșire a unei baterii Ni-GM este reducerea rezistenței electrice a conexiunii dintre fiecare electrod negativ și borna electrodului corespunzătoare. Fiecare terminal de electrod poate fi atașat direct la baza metalică poroasă a electrodului corespunzător, astfel încât să formeze o conexiune cu rezistență electrică scăzută. O astfel de conexiune este denumită aici „conexiune cu rezistență electrică scăzută”. O conexiune cu rezistență electrică scăzută este definită aici ca o conexiune între două sau mai multe materiale (cum ar fi metale) în care două sau mai multe materiale sunt legate între ele printr-un proces de fuziune sau umectare. Exemple în care două metale sunt unite prin fuziune sunt sudarea și lipirea. Un exemplu în care două metale sunt unite printr-un proces de umectare este lipirea cu punct de topire scăzut. Prin urmare, o conexiune cu rezistență scăzută poate fi realizată folosind tehnici care includ, dar nu se limitează la, sudare, lipire sau lipire fuzibilă. Tehnologia de sudare utilizată include, dar nu se limitează la, sudura prin rezistenta rezistență, sudare cu laser, sudare cu fascicul de electroni și sudare cu ultrasunete. După cum sa discutat mai sus, baza metalică poroasă a electrodului negativ poate fi făcută din plasă, grilă, covoraș, folie, spumă, placă sau metal poros. De preferință, substratul metalic poros al electrodului negativ este o plasă, rețea sau metal poros. Pentru a crește densitatea de putere a unei baterii Ni-GM, cablul electrodului poate fi atașat la o plasă, zăbrele sau metal poros folosind o conexiune cu rezistență electrică scăzută. De preferinţă, terminalul electrodului poate fi sudat, lipit sau lipit fuzibil la o plasă, grilă sau metal poros. Mai preferabil, terminalul electric poate fi sudat la o plasă, grilă sau metal poros. După cum sa discutat deja, tehnologia de sudare include, dar nu se limitează la, sudarea prin rezistență, sudarea cu laser, sudarea cu fascicul de electroni și sudarea cu ultrasunete. Conexiunea cu rezistență electrică scăzută dezvăluită aici poate fi aplicată atât la electrozii pozitivi, cât și la cei negativi ai unei baterii Ni-GM. În plus, conexiunea cu rezistență electrică scăzută poate fi utilizată în toate bateriile Ni-GM, inclusiv, dar fără a se limita la, bateriile prismatice Ni-GM și bateriile cilindrice Ni-GM. Puterea de ieșire a bateriilor nichel-hidrură metalică poate fi crescută și prin creșterea conductivității electrozilor pozitivi ai bateriilor. Ca și în cazul electrozilor negativi, acest lucru se realizează prin selectarea adecvată a materialelor din care sunt fabricate elementele electrodului. Electrodul pozitiv al unei baterii cu hidrură metalică de nichel poate fi realizat prin presarea materialului activ sub formă de pulbere a electrodului pozitiv într-un substrat metalic poros. Fiecare electrod pozitiv poate avea un terminal de recepție a curentului atașat la cel puțin un punct de pe electrod. Terminalul de recepție a curentului poate fi sudat la electrodul pozitiv. Tehnicile de sudare includ, dar nu se limitează la, sudarea prin rezistență, sudarea cu laser, sudarea cu fascicul de electroni sau sudarea cu ultrasunete. Bateriile Ni-GM folosesc de obicei un electrod pozitiv care are hidroxid de nichel ca material activ. La electrodul pozitiv apar următoarele reacții:

Electrodul pozitiv de hidroxid de nichel este descris în brevetele US 5.344.728 și 5.348.822 (care descriu materiale pentru electrozi pozitivi dezordonați stabilizați) și brevetul US 5.569.563 și brevetul US 5.567.549, a căror dezvăluire este încorporată ca referință. Conductivitatea electrodului pozitiv poate fi crescută prin creșterea conductivității bazei metalice poroase a electrodului. Baza metalică poroasă a electrodului pozitiv include, dar nu se limitează la, plasă, grilă, folie, spumă, covoraș, placă, metal poros. De preferinţă, baza metalică poroasă este un material spumant. Electrodul pozitiv dezvăluit aici cuprinde un substrat metalic poros care este realizat din cupru, nichel placat cu cupru sau un aliaj de cupru-nichel. Realizarea bazei din unul sau mai multe dintre aceste materiale crește conductivitatea electrozilor pozitivi ai bateriei. Acest lucru reduce cantitatea de energie risipită din cauza disipării interne a puterii și, în consecință, crește puterea de ieșire a bateriei Ni-GM. Pentru a proteja substratul metalic poros al electrodului pozitiv de mediul corosiv din baterie, substratul metalic poros poate fi acoperit cu un material care este conductiv electric și, de asemenea, rezistent la coroziune în mediul bateriei. De preferinţă, substratul metalic poros poate fi placat cu nichel. Electrozii pozitivi dezvăluiți aici pot fi utilizați pentru toate bateriile Ni-GM, incluzând, dar fără a se limita la, bateriile Ni-GM prismatice și bateriile Ni-GM cilindrice „jelly roll”. Un alt aspect al prezentei invenţii este o baterie cu hidrură metalică de nichel care cuprinde cel puţin un electrod negativ de tipul dezvăluit aici. Bateriile cu hidrură metalică de nichel includ, dar nu se limitează la, baterii prismatice Ni-GM și baterii cilindrice, cu rolă de jeleu, Ni-GM (adică celule AA, celule C etc.). Exemplul 1

Tabelul 1 arată puterea la 50 și 80% DOD (adâncimea de descărcare) pentru bateriile prismatice Ni-GM având electrozi pozitivi și negativi care conțin materialele de bază descrise aici. În exemplul 1, dimensiunile electrozilor pozitivi sunt de 5,5 inci înălțime, 3,5 inci lățime și. 0315 inci adâncime. Electrozii negativi măsoară 5,25 inci înălțime, 3,38 inci lățime și 0,0145 inci adâncime. În rândul 1 din tabelul 1, baza electrodului pozitiv și baza electrodului negativ sunt formate din nichel (baza electrodului pozitiv este formată din spumă de nichel, iar baza electrodului negativ este formată din plasă metalică de nichel). În acest caz, puterea specifică la 50% GR (adâncimea de descărcare) este de aproximativ 214 W/kg, iar puterea specifică la 80% GR este de aproximativ 176 W/kg. În rândul 2 din Tabelul 1, baza electrozilor pozitivi este formată din spumă de nichel, dar baza electrozilor negativi este acum formată din plasă metalică de cupru. În acest caz, puterea specifică la 50% GR este de aproximativ 338 W/kg, iar puterea specifică la 80% GR este de aproximativ 270 W/kg. Puterea specifică de ieșire a unei baterii Ni-GM poate fi, de asemenea, mărită prin ajustarea înălțimii, lățimii și adâncimii electrozilor pozitivi și negativi. Raportul înălțime la lățime al electrozilor (adică înălțimea împărțită la lățime) este definit aici ca „raportul de aspect” al electrozilor. Raportul de aspect al electrozilor pozitivi și negativi poate fi ajustat pentru a crește densitatea puterii. Mai mult, electrozii pot fi subțiri pentru a introduce mai multe perechi de electrozi în fiecare baterie, reducând astfel densitatea curentului care curge prin fiecare electrod. Exemplul 2

Tabelul 2 arată densitatea de putere a unei baterii prismatice Ni-GM folosind o bază de electrod pozitiv din spumă de nichel și o bază de plasă metalică de cupru pentru electrozii negativi. În plus, raportul de aspect al electrozilor pozitivi și negativi a fost modificat în comparație cu Exemplul 1 pentru a crește puterea specifică de ieșire a bateriei. În Exemplul 2, raportul de aspect (înălțimea împărțită la lățime) al electrozilor pozitivi și negativi a fost modificat pentru a crește densitatea de putere a bateriei. Electrozii pozitivi au măsurat aproximativ 3,1 inci înălțime pe 3,5 inci lățime, iar electrozii negativi au măsurat aproximativ 2,9 inci înălțime pe 3,3 inci lățime. Raporturile de aspect ale electrozilor pozitivi și negativi din Exemplul 2 sunt de aproximativ 0,89 și, respectiv, de aproximativ 0,88. În contrast, raporturile de aspect ale electrozilor pozitivi și negativi din Exemplul 1 sunt de aproximativ 1,57 și, respectiv, de aproximativ 1,55. Rapoartele din exemplul 2 sunt mai apropiate de „unu” decât în ​​exemplul 1. În exemplul 2, electrozii pozitivi și negativi au fost, de asemenea, subțiri pentru a introduce mai multe perechi de electrozi în baterie, reducând astfel densitatea curentului care curge prin fiecare electrod. În exemplul 2, electrozii pozitivi au o adâncime de aproximativ 0,028 inchi, iar electrozii negativi au o adâncime de aproximativ 0,013 inchi. Bateriile Ni-GM care utilizează electrozi pozitivi și negativi având raporturi de aspect similare cu cele din Exemplul 2, dar care utilizează nichel atât pentru electrozi pozitivi, cât și negativi, au o densitate de putere de aproximativ 300 W/kg la 50% GR și aproximativ 225 W/kg kg la 80% GR. Exemplul 3

După cum s-a menționat mai sus, materialele de bază dezvăluite aici pot fi, de asemenea, utilizate pentru electrozii negativi și pozitivi ai bateriilor cilindrice, role de jeleu, Ni-GM. Mai exact, în Tabelul 3, puterea specifică de ieșire a unei baterii Ni-GM de tip celulă C crește atunci când cuprul este utilizat ca material de bază pentru electrodul negativ. Fiecare rând din Tabelul 3 arată densitatea de putere la 20% GR și 80% GR. Pentru fiecare linie, baza electrodului pozitiv constă din spumă de nichel. În liniile 1 și 2, terminalul de recepție a curentului este atașat la electrodul negativ. În linia 1, baza electrodului negativ este realizată din metal nichel poros, iar în linia 2, baza electrodului negativ este realizată din metal poros de cupru. Tabelul 3 arată că utilizarea cuprului ca material de bază crește densitatea de putere a bateriei. În liniile 3 și 4, terminalul de recepție a curentului este sudat la electrodul negativ. În linia 3, baza electrodului negativ este realizată din metal nichel poros, iar în linia 4, baza electrodului negativ este realizată din metal poros de cupru. Din nou, Tabelul 3 arată că utilizarea cuprului ca material de bază crește densitatea de putere a bateriei. În general, datele prezentate în Tabelul 3 arată că, pentru o baterie de tip Ni-GM cu celulă C, utilizarea cuprului ca material de bază pentru electrozii negativi crește densitatea de putere de ieșire a bateriei, indiferent dacă cablurile electrodului sunt legate la electrozii sau direct sudați la bază. Datele arată, de asemenea, că, în general, densitatea puterii bateriei crește dacă cablurile electrodului sunt sudate direct la electrozi, mai degrabă decât legate de electrozi. Datele prezentate în Tabelul 3 sunt prezentate grafic în FIG. 3. FIG. 3 prezintă densitatea puterii de ieșire a bateriilor Ni-GM de tip C-cell (patru cazuri prezentate în Exemplul 3) în funcție de adâncimea de descărcare în % (datele prezentate corespund punctelor 0, 20, 50 și 80). % GR). Deşi invenţia a fost descrisă în termeni de exemple de realizare preferate şi metode de realizare, este de înţeles că invenţia nu este destinată a fi limitată la aceste exemple de realizare preferate şi metode de realizare a acesteia. Dimpotrivă, invenţia este destinată să includă toate alternativele, modificările şi formele de realizare echivalente care pot intra în spiritul şi scopul invenţiei aşa cum este definit în revendicările anexate.

FORMULA INVENŢIEI

Să începem cu compoziția racordurilor de injecție. Să luăm în considerare această problemă folosind exemplul de hidruri ale elementelor de tranziție. Dacă, în timpul formării fazei interstițiale, atomii de hidrogen cad numai în goluri tetraedrice din rețeaua metalică, atunci conținutul limitator de hidrogen dintr-un astfel de compus ar trebui să corespundă formulei MeH 2 (unde Me este un metal ai cărui atomi formează o împachetare strânsă). ). La urma urmei, există de două ori mai multe goluri tetraedrice în rețea decât sunt atomi care formează un pachet apropiat. Dacă atomii de hidrogen cad numai în goluri octaedrice, atunci din aceleași considerații rezultă că conținutul de hidrogen limitativ ar trebui să corespundă formulei MeH - există tot atâtea goluri octaedrice într-o împachetare densă câte atomi compun acest împachetare.

De obicei, atunci când compușii metalelor tranziționale se formează cu hidrogen, golurile octaedrice sau tetraedrice sunt umplute. În funcție de natura materiilor prime și de condițiile procesului, poate apărea umplerea completă sau doar parțială. În acest din urmă caz, compoziţia compusului se va abate de la formula întregului şi va fi nedefinită, de exemplu MeH1-x; Men 2-x. Conexiunile de implementare, prin urmare, prin însăși natura lor trebuie să fie compuși cu compoziție variabilă, adică cei a căror compoziție, în funcție de condițiile de preparare și prelucrare ulterioară, variază în limite destul de largi.

Să luăm în considerare câteva proprietăți tipice ale fazelor interstițiale folosind exemplul compușilor cu hidrogen. Pentru a face acest lucru, comparați hidrurile unor elemente de tranziție cu hidrura unui metal alcalin (litiu).

Când litiul se combină cu hidrogenul, se formează o substanță cu o anumită compoziție LiH. De proprietăți fizice nu are nimic în comun cu metalul original. Litiul conduce curentul electric, are un luciu metalic, ductilitate, într-un cuvânt, întregul complex de proprietăți metalice. Hidrura de litiu nu are niciuna dintre aceste proprietăți. Aceasta este o substanță incoloră asemănătoare sării, deloc asemănătoare cu metalul. Ca și alte hidruri de metale alcaline și alcalino-pământoase, hidrura de litiu este un compus ionic tipic, în care atomul de litiu are o sarcină pozitivă semnificativă, iar atomul de hidrogen are o sarcină la fel de negativă. Densitatea litiului este de 0,53 g/cm3, iar densitatea hidrurii de litiu este de 0,82 g/cm3 - apare creșterea vizibilă a densității. (Același lucru se observă în timpul formării hidrurilor altor metale alcaline și alcalino-pământoase).

Paladiul (un element de tranziție tipic) suferă transformări complet diferite atunci când interacționează cu hidrogenul. Un experiment demonstrativ binecunoscut este în care o placă de paladiu, acoperită pe o parte cu un lac rezistent la gaz, se îndoaie atunci când este suflată cu hidrogen.

Acest lucru se întâmplă deoarece densitatea hidrurii de paladiu rezultată scade. Acest fenomen poate apărea numai dacă distanța dintre atomii de metal crește. Atomii de hidrogen introduși „împinge în afară” atomii de metal, schimbând caracteristicile rețelei cristaline.

Creșterea volumului metalelor la absorbția hidrogenului cu formarea fazelor interstițiale are loc atât de vizibil încât densitatea metalului saturat cu hidrogen se dovedește a fi semnificativ mai mică decât densitatea metalului original (a se vedea tabelul 2)

Strict vorbind, rețeaua formată din atomi de metal nu rămâne de obicei complet neschimbată după absorbția hidrogenului de către acest metal. Indiferent cât de mic este atomul de hidrogen, el încă introduce distorsiuni în rețea. În acest caz, de obicei nu există doar o creștere proporțională a distanțelor dintre atomi din rețea, ci și o anumită modificare a simetriei acesteia. Prin urmare, se spune adesea doar pentru simplitate că atomii de hidrogen sunt introduși în goluri într-un ambalaj dens - ambalarea densă a atomilor de metal în sine este încă perturbată atunci când sunt introduși atomii de hidrogen.

Tabelul 2 Modificarea densității unor metale de tranziție în timpul formării fazelor interstițiale cu hidrogen.

Aceasta este departe de singura diferență între hidrurile de metale tipice și de tranziție.

În timpul formării hidrurilor interstițiale, proprietățile tipice ale metalelor, cum ar fi luciul metalic și conductivitatea electrică, sunt păstrate. Adevărat, ele pot fi mai puțin pronunțate decât în ​​metalele părinte. Astfel, hidrurile interstițiale sunt mult mai asemănătoare cu metalele de bază decât hidrurile metalelor alcaline și alcalino-pământoase.

O astfel de proprietate ca plasticitatea se schimbă semnificativ mai mult - metalele saturate cu hidrogen devin fragile, adesea metalele originale sunt greu de transformat în pulbere, iar cu hidruri ale acelorași metale acest lucru este mult mai ușor.

În cele din urmă, ar trebui să remarcăm o proprietate foarte importantă a hidrurilor interstițiale. Când metalele de tranziție interacționează cu hidrogenul, proba de metal nu este distrusă. În plus, își păstrează forma inițială. Același lucru se întâmplă în timpul procesului invers - descompunerea hidrurilor (pierderea hidrogenului).

Poate apărea o întrebare firească: procesul de formare a fazelor interstițiale poate fi considerat chimic în sensul deplin al cuvântului? Educație posibilă solutii apoase- un proces care are mult mai multă „chimie”?

Pentru a răspunde, trebuie să folosim termodinamica chimică.

Se știe că formarea compușilor chimici din substanțe simple(ca și alte procese chimice) este de obicei însoțită de efecte energetice notabile. Cel mai adesea, aceste efecte sunt exoterme, iar cu cât este mai multă energie eliberată, cu atât conexiunea rezultată este mai puternică.

Efectele termice sunt unul dintre cele mai importante semne faptul că nu are loc doar un amestec de substanțe, ci are loc o reacție chimică. Prin urmare, odată ce energia internă a sistemului se modifică, se formează noi conexiuni.

Să vedem acum ce efecte energetice sunt cauzate de formarea hidrurilor interstițiale. Se pare că răspândirea aici este destul de mare. În metalele din subgrupele laterale III, IV și V ale grupelor tabelului periodic, formarea hidrurilor interstițiale este însoțită de o eliberare semnificativă de căldură, de ordinul a 30-50 kcal/mol (când hidrura de litiu se formează din substanțe simple). , se eliberează aproximativ 21 kcal/mol). Se poate recunoaște că hidrurile interstițiale, cel puțin dintre elementele subgrupurilor indicate, sunt compuși chimici destul de „adevărați”. Trebuie remarcat însă că pentru multe metale situate în a doua jumătate a fiecărei serii de tranziție (de exemplu, fier, nichel, cupru), efectele energetice ale formării hidrurilor interstițiale sunt mici. De exemplu, pentru o hidrură cu compoziția aproximativă FeH 2, efectul termic este de numai 0,2 kcal/mol .

Valoarea mică a DN-ului unor astfel de hidruri dictează metodele de preparare a acestora - nu interacțiunea directă a metalului cu hidrogenul, ci o cale indirectă.

Să ne uităm la câteva exemple.

Hidrura de nichel, a cărei compoziție este apropiată de NiH2, poate fi obținută prin tratarea unei soluții eterice de clorură de nichel cu bromură de fenilmagneziu într-un curent de H2:

Hidrura de nichel obținută în urma acestei reacții este o pulbere neagră care eliberează cu ușurință hidrogen (care este, în general, caracteristică hidrurilor interstițiale, când este ușor încălzită în atmosferă de oxigen, se aprinde).

În același mod, pot fi obținute hidruri ale vecinilor nichelului de pe tabelul periodic - cobalt și fier.

O altă metodă de preparare a hidrurilor de tranziție se bazează pe utilizarea alanatului de litiu LiAlH Când clorura metalului corespunzător reacţionează cu LiAlH 4 într-o soluţie eterică, se formează un alanat al acestui metal.

MeCl 2 +LiAlH 4 > Eu (AlH 4 ) 2 +LiCl(5)

Pentru multe metale, alanații sunt compuși fragili care se descompun atunci când temperatura crește.

Eu (AlH 4 ) 2 > MeH 2 + Al + H 2 (6)

Dar pentru unele metale din subgrupuri secundare, are loc un proces diferit:

Eu (AlH 4 ) 2 > MeH 2 +AlH 3 (7)

În acest caz, în loc de un amestec de hidrogen și aluminiu, se formează hidrură de aluminiu, care este solubilă în eter. Prin spălarea produsului de reacție cu eter, se poate obține o hidrură pură de metal tranzițional ca reziduu. În acest fel, de exemplu, s-au obținut hidruri de zinc, cadmiu și mercur slab stabile.

Se poate concluziona că prepararea hidrurilor de elemente ale subgrupurilor laterale se bazează pe metode tipice de sinteză anorganică: reacții de schimb, descompunere termică a compușilor fragili în anumite condiții etc. Prin aceste metode, hidruri de aproape toate elementele de tranziție, chiar și foarte fragile, au fost obținute. Compoziția hidrurilor rezultate este de obicei apropiată de stoechiometrică: FeH 2, CoH 2, NiH 2 ZnH 2, CdH 2, HgH 2. Aparent, realizarea stoichiometriei este facilitată de temperatura scăzută la care se desfășoară aceste reacții.

Să examinăm acum influența condițiilor de reacție asupra compoziției hidrurilor interstițiale rezultate. Rezultă direct din principiul lui Le Chatelier. Cu cât presiunea hidrogenului este mai mare și temperatura este mai mică, cu atât saturația metalului cu hidrogen este mai aproape de valoarea limită. Cu alte cuvinte, fiecărei anumite temperaturi și fiecărei valori de presiune îi corespunde un anumit grad de saturație a metalului cu hidrogen. În schimb, fiecare temperatură corespunde unei anumite presiuni de echilibru a hidrogenului deasupra suprafeței metalului.

De aici provine una dintre posibilele aplicații ale hidrurilor elementelor de tranziție. Să presupunem că într-un anumit sistem trebuie să creați o presiune a hidrogenului strict definită. Un metal saturat cu hidrogen este plasat într-un astfel de sistem (titanul a fost folosit în experimente). Prin încălzirea acestuia la o anumită temperatură, puteți crea presiunea necesară de hidrogen gazos în sistem.

Orice clasă de compuși este interesantă în felul său natura chimica, compoziția și structura particulelor din care constă și natura conexiunii dintre aceste particule. Chimiștii își dedică munca teoretică și experimentală acestui lucru. Nu fac excepție de la faza de implementare.

Nu există încă un punct de vedere definitiv asupra naturii hidrurilor interstițiale. Adesea puncte de vedere diferite, uneori opuse explică cu succes aceleași fapte. Cu alte cuvinte, nu există încă opinii teoretice unificate asupra structurii și proprietăților compușilor interstițiali.

Să luăm în considerare câteva fapte experimentale.

Procesul de absorbție a hidrogenului de către paladiu a fost studiat în cele mai multe detalii. Caracteristic acestui metal de tranziție este faptul că concentrația de hidrogen dizolvat în el la o temperatură constantă este proporțională cu rădăcina pătrată a presiunii externe a hidrogenului.

La orice temperatură, hidrogenul, într-o oarecare măsură, se disociază în atomi liberi, deci există un echilibru:

Constanta pentru acest echilibru este:

Unde r N -- presiunea (concentrația) hidrogenului atomic.

De aici (11)

Se poate observa că concentrația de hidrogen atomic în faza gazoasă este proporțională cu rădăcina pătrată a presiunii (concentrației) hidrogenului molecular. Dar concentrația de hidrogen în paladiu este, de asemenea, proporțională cu aceeași valoare.

Din aceasta putem concluziona că paladiul dizolvă hidrogenul sub formă de atomi individuali.

Care este, deci, natura legăturii din hidrura de paladiu? Pentru a răspunde la această întrebare, au fost efectuate o serie de experimente.

S-a descoperit că atunci când un curent electric este trecut prin paladiu saturat cu hidrogen, atomii nemetalici se deplasează spre catod. Trebuie să presupunem că hidrogenul găsit în rețeaua metalică este complet sau parțial disociat în protoni (adică, ioni H +) și electroni.

Informații despre structura electronica hidrură de paladiu au fost obținute prin studierea proprietăților magnetice. S-a studiat modificarea proprietăților magnetice ale hidrurii în funcție de cantitatea de hidrogen care intră în structură. Pe baza studiului proprietăților magnetice ale unei substanțe, este posibil să se estimeze numărul de electroni nepereche conținute în particulele din care constă această substanță. În medie, există aproximativ 0,55 electroni nepereche per atom de paladiu. Când paladiul este saturat cu hidrogen, numărul de electroni nepereche scade. Și într-o substanță cu compoziția PdH 0,55, practic nu există electroni nepereche.

Pe baza acestor date, putem concluziona: electronii neperechi de paladiu formează perechi cu electronii neperechi ai atomilor de hidrogen.

Cu toate acestea, proprietățile hidrurilor interstițiale (în special, electrice și magnetice) pot fi explicate și pe baza ipotezei opuse. Se poate presupune că hidrurile interstițiale conțin ioni de H -, care se formează datorită captării de către atomii de hidrogen a unei părți din electronii semiliberi prezenți în rețeaua metalică. În acest caz, electronii obținuți din metal ar forma, de asemenea, perechi cu electronii prezenți pe atomii de hidrogen. Această abordare explică și rezultatele măsurătorilor magnetice.

Este posibil ca ambele tipuri de ioni să coexiste în hidruri interstițiale. Electronii metalului și electronii hidrogenului formează perechi și, prin urmare, apare o legătură covalentă. Aceste perechi de electroni pot fi deplasate într-un grad sau altul către unul dintre atomi - metal sau hidrogen.

Perechea de electroni este orientată mai mult către atomul de metal din hidrurile acelor metale care sunt mai puțin probabil să doneze electroni, cum ar fi hidrurile de paladiu sau de nichel. Dar în hidrurile de scandiu și uraniu, aparent, perechea de electroni este puternic deplasată către hidrogen. Prin urmare, hidrurile de lantanide și actinide sunt în multe privințe similare cu hidrurile metalelor alcalino-pământoase. Apropo, hidrura de lantan ajunge în compoziția LaH 3. Pentru hidrurile interstițiale tipice, conținutul de hidrogen, așa cum știm acum, nu este mai mare decât cel corespunzător formulelor MeH sau MeH2.

Un alt fapt experimental arată dificultatea de a determina natura legăturii în hidrurile interstițiale.

Dacă hidrogenul este îndepărtat din hidrura de paladiu la temperaturi scăzute, este posibil să se rețină rețeaua distorsionată („expandită”) pe care o avea paladiul saturat cu hidrogen. Proprietățile magnetice (rețineți acest lucru), conductivitatea electrică și duritatea unui astfel de paladiu sunt în general aceleași cu cele ale hidrurii.

Rezultă că în timpul formării hidrurilor interstițiale, modificarea proprietăților este cauzată nu numai de prezența hidrogenului în acestea, ci și pur și simplu de o modificare a distanțelor interatomice în rețea.

Trebuie să admitem că problema naturii hidrurilor interstițiale este foarte complexă și departe de a fi rezolvată definitiv.

Omenirea a fost întotdeauna renumită pentru faptul că, chiar și fără a cunoaște pe deplin toate aspectele vreunui fenomen, a fost capabilă să folosească practic aceste fenomene. Acest lucru se aplică pe deplin hidrurilor interstițiale.

Formarea hidrurilor interstițiale în unele cazuri este folosită în mod deliberat în practică, în alte cazuri, dimpotrivă, încearcă să o evite.

Hidrururile interstițiale eliberează relativ ușor hidrogen atunci când sunt încălzite și uneori la temperaturi scăzute. Unde pot folosi această proprietate? Desigur, în procesele redox. Mai mult, hidrogenul eliberat de hidrurile interstițiale se află într-o stare atomică într-o anumită etapă a procesului. Acest lucru este probabil legat de activitatea chimică a hidrurilor interstițiale.

Se știe că metalele din grupa opt (fier, nichel, platină) sunt buni catalizatori pentru reacțiile în care hidrogenul se atașează de orice substanță. Poate că rolul lor catalitic este asociat cu formarea intermediară de hidruri interstițiale instabile. Prin disocierea suplimentară, hidrurile furnizează sistemului de reacție o anumită cantitate de hidrogen atomic.

De exemplu, platina fin dispersată (așa-numitul negru de platină) catalizează oxidarea hidrogenului cu oxigen - în prezența sa, această reacție se desfășoară cu o viteză vizibilă chiar și la temperatura camerei. Această proprietate a negrului de platină este utilizată în celulele de combustie - dispozitive în care reactii chimice sunt folosite pentru a produce direct energie electrică, ocolind producerea de energie termică (etapa de ardere). Așa-numitul electrod de hidrogen, un instrument important pentru studiul proprietăților electrochimice ale soluțiilor, se bazează pe aceeași proprietate a platinei fin dispersate.

Formarea hidrurilor interstițiale este utilizată pentru a obține pulberi metalice extrem de pure. Uraniul metalic și alte actinide, precum și titanul și vanadiul foarte pur, sunt ductile și, prin urmare, este practic imposibil să se pregătească pulberi din ele prin măcinarea metalului. Pentru a priva metalul de ductilitatea sa, acesta este saturat cu hidrogen (aceasta operație se numește „fragilare” a metalului). Hidrura rezultată este ușor măcinată în pulbere. Unele metale, chiar și atunci când sunt saturate cu hidrogen, ele însele se transformă într-o stare de pulbere (uraniu). Apoi, atunci când este încălzit în vid, hidrogenul este îndepărtat și ceea ce rămâne este pulbere metalică pură.

Descompunerea termică a unor hidruri (UH 3, TiH 2) poate fi utilizată pentru a produce hidrogen pur.

Cele mai interesante domenii de aplicare a hidrurii de titan. Este utilizat pentru producerea de metale spumoase (de exemplu, spumă de aluminiu). Pentru a face acest lucru, hidrura este introdusă în aluminiu topit. La temperaturi ridicate, se descompune, iar bulele de hidrogen rezultate spumează aluminiul lichid.

Hidrura de titan poate fi folosită ca agent reducător pentru unii oxizi metalici. Poate servi ca lipit pentru îmbinarea pieselor metalice și ca substanță care accelerează procesul de sinterizare a particulelor de metal în metalurgia pulberilor. Ultimele două cazuri profită și de proprietățile reducătoare ale hidrurii. Pe suprafața particulelor de metal și a pieselor metalice se formează de obicei un strat de oxizi. Previne aderența secțiunilor adiacente de metal. Când este încălzită, hidrura de titan reduce acești oxizi, curățând astfel suprafața metalică.

Hidrura de titan este folosită pentru a produce unele aliaje speciale. Dacă se descompune pe suprafața unui produs de cupru, se formează un strat subțire de aliaj de cupru-titan. Acest strat conferă suprafeței produsului proprietăți mecanice speciale. Astfel, este posibil să combinați mai multe proprietăți importante (conductivitate electrică, rezistență, duritate, rezistență la abraziune etc.) într-un singur produs.

În cele din urmă, hidrura de titan este un mijloc foarte eficient de protecție împotriva neutronilor, razelor gamma și a altor radiații dure.

Uneori, dimpotrivă, trebuie să lupte împotriva formării hidrurilor interstițiale. În metalurgie, chimie, petrol și alte industrii, hidrogenul sau compușii săi sunt sub presiune și la temperaturi ridicate. În astfel de condiții, hidrogenul poate difuza într-o măsură vizibilă prin metalul încălzit și pur și simplu „pleacă” din echipament. În plus (și acest lucru este poate cel mai important!), datorită formării de hidruri interstițiale, rezistența echipamentelor metalice poate fi mult redusă. Și acest lucru reprezintă deja un pericol grav atunci când se lucrează la presiuni mari.

Hidrură de nichel- un compus anorganic binar din nichel metal și hidrogen cu formula NiH 2, cristale negre, reacționează cu apa.

Chitanță

• Efectul hidrogenului asupra difenilnichelului:

Proprietăți fizice

Hidrura de nichel formează cristale negre care sunt stabile în soluție eterică.

Proprietăți chimice

• Se descompune la încălzire ușoară:

• Reactioneaza cu apa:

Aplicație

• Catalizator pentru reacțiile de hidrogenare.

Scrieți o recenzie despre articolul „Hidrură de nichel”

Literatură

• Enciclopedia chimică / Colegiul editorial: Knunyants I.L. și alții - M.: Enciclopedia sovietică, 1992. - T. 3. - 639 p. - ISBN 5-82270-039-8.
• Ripan R., Ceteanu I. Chimie anorganică. Chimia metalelor. - M.: Mir, 1972. - T. 2. - 871 p.

Extras care caracterizează hidrura de nichel

Revenind de la recenzie, Kutuzov, însoțit de generalul austriac, a intrat în biroul său și, chemându-l pe adjutant, a poruncit să i se dea niște hârtii referitoare la starea trupelor sosite și scrisori primite de la arhiducele Ferdinand, care comanda armata înaintată. . Prințul Andrei Bolkonsky a intrat în biroul comandantului șef cu actele necesare. Kutuzov și un membru austriac al Gofkriegsrat s-au așezat în fața planului așezat pe masă.
— Ah... spuse Kutuzov, uitându-se înapoi la Bolkonsky, de parcă cu acest cuvânt l-ar fi invitat pe adjutant să aștepte și a continuat conversația pe care o începuse în franceză.
„Spun doar un lucru, domnule general”, a spus Kutuzov cu o grație plăcută a expresiei și a intonației, care te-a forțat să asculți cu atenție fiecare cuvânt rostit pe îndelete. Era clar că lui Kutuzov însuși îi plăcea să se asculte. „Spun un singur lucru, domnule general, că dacă problema ar depinde de dorința mea personală, atunci voința Majestății Sale împăratului Franz s-ar fi împlinit cu mult timp în urmă.” M-aș fi alăturat Arhiducelui de mult. Și credeți onoarea mea că pentru mine personal să transfer cea mai înaltă comandă a armatei unui general mai priceput și mai priceput decât mine, din care Austria este atât de abundentă, și să renunț la toată această grea responsabilitate ar fi o bucurie pentru mine personal. Dar circumstanțele sunt mai puternice decât noi, generale.
Și Kutuzov a zâmbit cu o expresie de parcă ar fi spus: „Ai tot dreptul să nu mă crezi și nici măcar mie nu-mi pasă deloc dacă mă crezi sau nu, dar nu ai niciun motiv să-mi spui asta. Și acesta este ideea.”
Generalul austriac părea nemulțumit, dar nu s-a putut abține să nu-i răspundă lui Kutuzov pe același ton.
„Dimpotrivă”, a spus el pe un ton morocănos și supărat, atât de contrar sensului măgulitor al cuvintelor pe care le spunea, „dimpotrivă, participarea Excelenței Voastre la cauza comună este foarte apreciată de Majestatea Sa; dar credem că încetinirea actuală îi lipsește pe glorioasele trupe rusești și pe comandanții lor-șefi de lauri pe care sunt obișnuiți să-i culeagă în lupte”, își încheie el fraza aparent pregătită.
Kutuzov se înclină fără să-și schimbe zâmbetul.
„Și sunt atât de convins și, pe baza ultimei scrisori cu care Alteța Sa Arhiducele Ferdinand m-a onorat, presupun că trupele austriece, sub comanda unui asistent atât de priceput precum generalul Mack, au câștigat acum o victorie decisivă și nu mai au nevoie de ajutorul nostru”, a spus Kutuzov.
Generalul se încruntă. Deși nu au existat vești pozitive despre înfrângerea austriecilor, au fost prea multe împrejurări care au confirmat zvonurile generale nefavorabile; și, prin urmare, presupunerea lui Kutuzov despre victoria austriecilor era foarte asemănătoare cu ridicolul. Dar Kutuzov a zâmbit blând, tot cu aceeași expresie, care spunea că are dreptul să-și asume asta. Într-adevăr, ultima scrisoare pe care a primit-o de la armata lui Mac l-a informat despre victoria și cea mai avantajoasă poziție strategică a armatei.
„Dă-mi această scrisoare aici”, a spus Kutuzov, întorcându-se către prințul Andrei. - Dacă te rog vezi. - Iar Kutuzov, cu un zâmbet batjocoritor la capătul buzelor, i-a citit în germană generalului austriac următorul pasaj dintr-o scrisoare a arhiducelui Ferdinand: „Wir haben vollkommen zusammengehaltene Krafte, nahe an 70.000 Mann, um den Feind, wenn er den Lech passirte, angreifen und schlagen zu know. Wir know, da wir Meister von Ulm sind, den Vortheil, auch von beiden Uferien der Donau Meister zu bleiben, nicht verlieren; mithin auch jeden Augenblick, wenn der Feind den Lech nicht passirte, die Donau ubersetzen, uns auf seine Communications Linie werfen, die Donau unterhalb repassiren und dem Feinde, wenn er sich gegen unsere treue Allirte worsill ganzer Machtabald sewenden mitin auch jeden Augenblick. Wir werden auf solche Weise den Zeitpunkt, wo die Kaiserlich Ruseische Armee ausgerustet sein wird, muthig entgegenharren, und sodann leicht gemeinschaftlich die Moglichkeit finden, dem Feinde das Schicksal zuzubereiten, so er verdient.” [Avem forțe destul de concentrate, aproximativ 70.000 de oameni, ca să putem ataca și învinge inamicul dacă trece prin Lech. Deoarece deținem deja Ulm, putem păstra avantajul de a comanda ambele maluri ale Dunării, prin urmare, în fiecare minut, dacă inamicul nu trece Lech, trece Dunărea, se grăbește la linia lui de comunicație, mai jos trece Dunărea înapoi la duşmanul, dacă se hotărăşte să-şi îndrepte toată puterea asupra aliaţilor noştri credincioşi, împiedică să-i împlinească intenţia. Astfel, vom aștepta cu bucurie momentul în care armata rusă imperială este complet pregătită, iar apoi împreună vom găsi cu ușurință ocazia de a pregăti pentru inamic soarta pe care o merită.”]
Kutuzov a oftat din greu, punând capăt acestei perioade și l-a privit cu atenție și afecțiune pe membrul Gofkriegsrat-ului.
„Dar știți, Excelența Voastră, regula înțeleaptă este să presupuneți ce este mai rău”, a spus generalul austriac, dorind aparent să pună capăt glumelor și să se apuce de treabă.