Оптимизация технологии пастированных оксидноникелевых электродов с применением методов математического моделирования

Оптимизация технологии пастированных оксидноникелевых электродов с применением методов математического моделирования

Автор: Тренин, Дмитрий Станиславович

Шифр специальности: 05.17.03

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2006

Место защиты: Новоуральск

Количество страниц: 125 с. ил.

Артикул: 3013115

Автор: Тренин, Дмитрий Станиславович

Стоимость: 250 руб.

Оптимизация технологии пастированных оксидноникелевых электродов с применением методов математического моделирования  Оптимизация технологии пастированных оксидноникелевых электродов с применением методов математического моделирования 

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений
Введение.
Глава 1. Обзор литературы
Глава 2. Расчтно теоретическая часть.
2.1 Характеристики количественного, фазового и фракционного состава активных масс, применяемых в производстве пастированных оксидноникелевых электродов.
2.2 Математическое описание процесса щелочной стабилизации паст активной массы. Расчт стабилизирующей концентрации щлочи.
2.3 Математическое описание течения пастообразной активной массы
в цилиндрической поре
2.4 Математическое описание процесса гидростатического заполнения пористой матрицы пастообразной активной массой
2.5 Математическое описание оттока пастообразной активной массы
из порового пространства заполненной матрицы.
2.6 Удельные характеристики электродных лент и заготовок. Расчт предельных величин.
2.7 Математическое описание уплотнения заполненных пористых матриц в процессе прокатки
2.8 Расчт толщины предварительной подкатки пеноникелевой ленты для нанесения пасты с высоким содержанием активной массы.
2.9 Расчт габаритов электродов спирального электродного блока цилиндрического никель металлгидридного аккумулятора
2. Математическое описание движения электролита по капиллярам пористого электрода. Оценка смачиваемости электродов
Глава 3. Материалы и методы
3.1 Материалы
3.2 Методы.
3.3 Математическая обработка результатов экспериментов.
Глава 4. Обсуждение результатов
4.1 Тиксотропия паст активной массы. Критерии агрегационной стабильности. Щелочная стабилизация дисперсной фазы
4.2 Отток пасты активной массы из порового пространства пеноникелевой электродной заготовки при ручном пастировании. Экспериментальная проверка модельных представлений.
4.3 Механическое нанесение химически стабилизированных паст активной массы на пеноникель
4.4 Прокатка пастированных электродных заготовок.
4.5 Удельные мкостные характеристики оксидноникелевых электродов.
4.6 Смачиваемость оксидноникелевых электродов
4.7 Удельные мкостные и ресурсные характеристики аккумуляторов
Заключение
Библиографический список
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
активная масса В. ч. весовая часть
С Гмакс концентрация частиц или активных центров связывания частиц стабилизатора на поверхности дисперсной фазы ГО, i2 гидроокись гидроксид никеля ДС дисперсионная среда ДФ дисперсная фаза КМЦ карбоксиметилцеллюлоза МГЭ металлгидридный электрод МД массовая доля
МЭК Международная электротехническая комиссия ОНЭ оксидноникелевый окисноникелевый электрод Я пористость
ПАМ паста активной массы, пастообразная активная масса ПВС поливиниловый спирт
ПОНЭ пастированный оксидноникелевый окисноникелевый электрод
ПП поровое пространство
ПТФЭ политетрафторэтилен
ПЭ пастированный электрод
СНВ сплав накопитель водорода
ЭС электрохимическая система
а ширина
А угловой коэффициент линейной аппроксимации реологической кривой в логарифмических координатах А п
Ь толщина, Ьх высота сечения пояса деформации
В свободный член линейной аппроксимации реологической кривой в логарифмических координатах В I с концентрация вещества
С некая константа или мкость электрода аккумулятора с1 диаметр или знак дифференциала е экспонента
плотность упаковки частиц в пространстве 9некая функция Р постоянная Фарадея Рр. Рсопру силы давления и сопротивления ускорение свободного падения С параметр функции, описывающей зависимость плотности активной массы в объме электродной заготовки от относительного изменения площади заготовки при прокатке
Н, Ьд, Ьф, котт высоты активной зоны нанесения, фронта жидкости, оттока пасты
,у индексы суммирования сила тока
к показатель мера консистенции жидкости
К удвоенное сопротивление чистому сдвигу никеля или удвоенная пластическая постоянная, К е от 1,тт
Кг константы нестойкости гидроксикомплексов длина
т масса, а также показатель прессования порошка, входящий в уравнение Балынина
М молярная масса
п число моль вещества, показатель степени степень псевдопластичности жидкости или объм выборки А1А число Авогадро
М СУ никель кадмиевая электрохимическая система М МН никель металлгидридная электрохимическая система Р давление или доверительная вероятность
Ртах давление, необходимое для получения беспористой прессовки порошка, входящее в уравнение Бальшина
градиент давления вдоль оси цилиндрической поры
электрохимическая мкость электрода
т скорость потока по массе
электрохимическая мкость единицы массы
электрохимическая мкость единицы поверхности, поверхностная плотность заряда
у скорость потока по объму
цтг электрохимическая мкость единицы объма
Я г радиус
Я2 квадрат коэффициента корреляции 5 удельная поверхность 5 площадь
время или квантиль распределения Стьюдента Ц напряжение у линейная скорость V объм
иг массовая доля воды, содержащейся в пасте активной массы У угловой коэффициент экспериментальной зависимости высоты фронта жидкости, движущейся по капиллярам пористой среды, от V х, X, У координаты
атс массовая доля сухой составляющей в пасте активной массы атГ массовая доля го компонента в пасте активной массы азГ доля го центра связывания частиц стабилизатора от поверхностной концентрации центров связывания Гмакс
аУГ объмная доля го компонента в пасте активной массы коэффициент эффективности заполнения порового пространства пастой активной массы
ртр коэффициент, характеризующий степень аэрации пасты активной массы
у коэффициент эффективности прессования или прокатки, характеризующий потери сухой активной массы
УУ скорость деформации градиент скорости сдвига пасты активной
массы для цилиндрической поры у
3 параметр функции Вейбулла коэффициент субкритичности обжатия гу вязкость, зависящая от скорости деформации в краевой угол смачивания 1 в обжатие при прессовании прокатке к массовая доля сухих веществ в суспензии фторопласта X относительное удлинение пористой матрицы электродной заготовки при прессовании или прокатке
Х относительное изменение площади пористой матрицы электродной заготовки при прессовании или прокатке планарная деформация р коэффициент трения
V, абсолютное число частиц й фракции в сухой активной массе коэффициент бокового давления порошка при прессовании прокатке
тоиг массовая доля детергента ОП7 в сухом остатке суспензии фторопласта
плотность
рАМ плотность сухой активной массы
РплмХтс плотность пасты активной массы, зависящая от массовой доли сухой составляющей
Рбам привес единицы площади пористой матрицы удельный привес электродной заготовки и поверхностная плотность активной массы в электроде
Руааг плотность активной массы в объме пористой матрицы электродной заготовки
рр расстояние от материальной точки до центра вращения, зависящее от угла поворота
дтГ массовая доля го компонента в сухой активной массе дУГ объмная доля го компонента в сухой активной массе Си популяционная доля частиц й фракции в сухой активной массе о коэффициент поверхностного натяжения жидкости или выборочное стандартное отклонение
от предел текучести при сжатии никеля ох среднее нормальное напряжение никеля т время
р угол поворота, потенциал
X коэффициент эффективности использования электрохимически активного компонента активной массы электрода у параметр функции Вейбулла со коэффициент извилистости пор О коэффициент проницаемости
ВВЕДЕНИЕ
В связи с широким распространением на современном потребительском рынке портативных электротехнических устройств, а также в связи с обострением глобальных экологических проблем, связанных с неограниченным ростом автомобильного парка планеты, имеет место непрерывно возрастающий спрос на химические источники тока ХИТ высокой мкости, наджности и низкой стоимости 1 4. Условия работы ХИТ в востребованном на рынке изделии определяют выбор генерирующей энергию электрохимической системы ЭС. Поскольку набор ЭС ограничен, значительные средства направляются на работы по оптимизации технологии производства ХИТ на основе ЭС, ставших или становящихся традиционными 2, 3. Щелочные системы с оксидноникелевым электродом никель кадмиевая i , никель металлгидридная i, никель цинковая i i и никель железная i в целом остаются в числе наиболее востребованных в производстве ХИТ при непрерывном росте объмов выпуска и удешевлении никель металлгидридных аккумуляторов 2, 3,5.
Актуальность


Математическое описание процесса щелочной стабилизации паст активной массы. Расчт стабилизирующей концентрации щлочи. Удельные характеристики электродных лент и заготовок. Расчт предельных величин. Расчт толщины предварительной подкатки пеноникелевой ленты для нанесения пасты с высоким содержанием активной массы. Математическое описание движения электролита по капиллярам пористого электрода. Оценка смачиваемости электродов
Глава 3. Методы. Математическая обработка результатов экспериментов. Глава 4. Тиксотропия паст активной массы. Критерии агрегационной стабильности. Отток пасты активной массы из порового пространства пеноникелевой электродной заготовки при ручном пастировании. Экспериментальная проверка модельных представлений. Прокатка пастированных электродных заготовок. Удельные мкостные характеристики оксидноникелевых электродов. В. ч. Р постоянная Фарадея Рр. В связи с широким распространением на современном потребительском рынке портативных электротехнических устройств, а также в связи с обострением глобальных экологических проблем, связанных с неограниченным ростом автомобильного парка планеты, имеет место непрерывно возрастающий спрос на химические источники тока ХИТ высокой мкости, наджности и низкой стоимости 1 4. Условия работы ХИТ в востребованном на рынке изделии определяют выбор генерирующей энергию электрохимической системы ЭС. Поскольку набор ЭС ограничен, значительные средства направляются на работы по оптимизации технологии производства ХИТ на основе ЭС, ставших или становящихся традиционными 2, 3. Щелочные системы с оксидноникелевым электродом никель кадмиевая i , никель металлгидридная i, никель цинковая i i и никель железная i в целом остаются в числе наиболее востребованных в производстве ХИТ при непрерывном росте объмов выпуска и удешевлении никель металлгидридных аккумуляторов 2, 3,5. Ресурсные и удельные мкостные и экономические харакгеристики популярных ХИТ на основе систем с оксидноникелевым электродом ОНЭ, как и на основе других ЭС, в значительной степени закладываются на этапе изготовления электродов. В частности, мкость аккумулятора в целом определяется мкостью катода. На текущий момент общеизвестна технологическая классификация, выделяющая ламельные тубулярные, спечнные металлокерамические или фольговые, прессованные вальцованные или таблеточные и металловойлочные пенополимерные или пеноникелевые электроды 2, 6. ПАМ. Считается, что обсуждаемый способ, или так называемая намазная технология, с одной стороны, обеспечивает высокие удельные мкостные характеристики изделий, а с другой обладает низкой себестоимостью и хорошей воспроизводимостью, поскольку поддатся автоматизации 1, 2, 4, . Однако, доступная из литературы информация об основных этапах данной технологии имеет весьма разрозненный и бессистемный характер, являясь, по существу, большим массивом частных случаев из производственной практики. Широта рекомендуемых диапазонов массовых долей компонентов ПАМ и сопутствующее ей разнообразие технологических характеристик паст и сухих активных масс АМ 6 , , , , к сожалению, не дополняются возможностями прогнозирования реологических свойств ПАМ на основании данных фазового и количественного состава. Способы внесения ПАМ в поровое пространство ПП подложки насчитывают до пяти последовательных стадий, среди которых имеются технологические переделы, безусловно опасные для окружающей среды и персонала 4, 6, , . Реологические характеристики ПАМ эмпирически адаптируются к конкретному оборудованию 4, . Кроме того, в условиях серийного производства электродов имеется проблема обеспечения коллоидной и реологической стабильности ПАМ, неизбежно подвергаемых длительным сдвигово деформационным воздействиям 5, 6, , , . Доступная информация о технологических режимах прокатки пастированных электродных заготовок характеризуется большими разбросами по количеству стадий и величинам загрузки АМ в ПП матрицы при отсутствии системного анализа, учитывающего и связывающего воедино деформационные критерии, а также исходные и планируемые удельные характеристики 5, 6.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.246, запросов: 242