Нестационарные процессы в щелочных аккумуляторах : Закономерности и технологические рекомендации

• Автор: Галушкин, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 186 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Щелочные аккумуляторы
1.2 Никелевый электрод
1.3 Кадмиевый электрод
1.4 Железный электрод
1.5 Цинковый электрод
1.6 Моделирование нестационарных процессов в щелочных аккумуляторах
1.7 Постановка задач научных исследований
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА
В ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРАХ
2.1 Введение
2.2 Анализ эксплуатации аккумуляторов различных типов на предприятиях Ростовской области
2.2.1 Анализ эксплуатации свинцовых (кислотных) аккумуляторов
2.2.2 Анализ эксплуатации ламельных никель-железных и никель-кадмиевых аккумуляторов
2.2.3 Анализ эксплуатации шахтерских НК аккумуляторных батарей
2.2.4 Анализ эксплуатации авиационных НК аккумуляторных батарей..
2.3 Экспериментальное исследование процесса теплового разгона
в никель-кадмиевых аккумуляторах типа НКБН-25-УЗ
2.3.1 Методика эксперимента
2.3.2 Экспериментальная установка
2.3.3 Анализ полученных результатов
2.4 Анализ газа полученного в результате теплового разгона
2.4.1 Методика эксперимента

2.4.2 Анализ полученных результатов
2.5 Визуальные последствия теплового разгона
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ГАЗА В ЭЛЕКТРОДАХ ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
3.1 Экспериментальная установка
3.2 Анализ выделившегося газа
3.3 Исследование наличия водорода в электродах никель-кадмиевого аккумулятора НКБН-25-УЗ
3.4 Исследование содержания водорода в электродах аккумуляторов НКБН-25-УЗ в зависимости от срока их эксплуатации
3.5 Исследование скорости газовыделения из электродов аккумулятора НКБН-25-УЗ при различных температурах
3.6 Процессы релаксации при газовыделении из электродов аккумулятора НКБН-25-УЗ
3.7 Исследование накопления газа в никель-железных аккумуляторах
3.7.1 Исследование накопления газа
3.7.2 Анализ выделившегося газа
3.7.3 Зависимость скорости выделения газа от температуры
4. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА
4.1 Анализ экспериментальных данных
4.2 Форма существования водорода в электродах
4.3 Механизм начала процесса теплового разгона
4.4 Механизм процесса теплового разгона
4.5 Модель теплового разгона
4.6 Исследование распределения тока по глубине пористого электрода
с целью уменьшения накопления водорода и дендритообразования
4.7 Моделирование процесса саморазряда в щелочных аккумуляторах

4.8 Практические рекомендации по предотвращению процесса
теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ:
Приложение А Анализ эксплуатации аккумуляторов различных типов
на предприятиях Ростовской области
Приложение Б

плексообразования. Исследовались две модели. В первой модели полагалось, что плохо растворимое активное вещество покрывает матрицу пленкой. Во второй, что оно находится в виде кристаллов. Обе эти модели применимы при разных плотностях тока. В работе [83] учитывалась также возможность закрытия или открытия пор. Подобная возможность содержалась также в модели, предложенной в работе [82]. В данной работе учитывалась также возможность превращения одной твердой фазы в другую, поэтому при циклировании были возможны значительные изменения структуры и формы электродов.
В серии статей [86-89] разработана макрооднородная модель кадмиевого электрода. Она учитывала изменение состава электролита и активности реакционной поверхности для гальваностатических анодных переходных процессов. В рамках построенной модели описан процесс восстановления потенциала после периода заряда. Это восстановление происходит благодаря диффузии раствора электролита в пористую матрицу. В этих работах анализировалось влияние пористости на сохранение емкости, а также производилась оптимизация выхода по току.
В работе [132] была разработана модель никель-кадмиевого аккумулятора в целом. В данной модели, в отличие от других, дополнительно учитывались процессы внедрения, а также их кинетика и термодинамика. Решение полученных уравнений показывало, что эффекты внедрения при заряде и разряде никелевого электрода могли быть существенными. В соответствии с моделью, кислород генерировался на никелевом электроде и электрохимически восстанавливался на кадмиевом электроде. Эти реакции влияли на эффективность заряда и разряда НК аккумуляторов.
В работе [144] на основании макрооднородной модели рассчитаны постоянно-токовые разрядные кривые оксид-никелевого электрода (ОНЭ). В модели учитывалось сопротивление, связанное с диффузией протонов и электронов через пленку №(ОН)2, а также сопротивление переноса заряда через поверхность раздела: пленка №(ОН)г / электролит. Сравнение с экспериментом дало хорошее качественное совпадение разрядных кривых. Было показано, что