Закономерности массопереноса в пористом кадмиевом электроде никель - кадмиевых аккумуляторов

• Автор: Москвичев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание
1. Введение

2. Литературный обзор

2.1 Анодное окисление кадмия в щелочных растворах

2.2. Катодное восстановление кадмия в щелочных растворах

2.3 Влияние добавок на электрические характеристики кадмиевого электрода

2.4 Моделирование процессов, протекающих в пористых электродах при заряде и разряде химических источников тока

2.5 Технологии изготовления кадмиевых электродов

3 Методика эксперимента

3.1 Конструкции ячеек и электродов для исследований

3.2 Анодные хроновольтамперометрические и хронопотенциометри

ческие измерения
3.3 Измерения концентрации гидроксокомплексов кадмия
3.4 Импедансные измерения
3.5 Изготовление вальцованных кадмиевых электродов и испытание их электрических характеристик
4. Экспериментальная часть
4.1 Математическое моделирование процесса разряда пористого кадмиевого электрода
4.2 Исследование механизма анодного окисления кадмия в щелочном растворе
4.3 Исследования процесса разряда пористого кадмиевого электрода с применением математической модели
4.4 Математическое моделирование процесса заряда пористого кадмиевого электрода
4.5 Влияние массопереноса на электрические характеристики пористых кадмиевых электродов при циклировании щелочных аккумуляторов
4.6 Разработка технологии изготовления и исследование влияния добавок на зарядноразрядные характеристики прессованного кадмиевого 4 электрода
5. Выводы
6. Список литературы
7. Приложение А
8. Приложение Б
Введение


В стационарных условиях анодного процесса в электродной системе СбСс1ОН2 раствор щелочи, по мнению авторов работ , возможно твердофазное окисление кадмия, включающее стадию переноса заряда через разделительную пленку гидроксида кадмия. Крофт, использовавший в своих работах потенциостатический метод исследования , , объяснил наличие параболической зависимости скорости анодного окисления кадмия от электродной поляризации протеканием процесса по твердофазному механизму. Этот механизм становится возможным изза наличия у электрохимически образующейся Сс1ОН2 р типа проводимости, обусловленной наличием дефектов катионных вакансий и дырок в кристаллической решетке. Фарр и Хэм пеон исследовали анодные процессы на монолитных кадмиевых электродах в растворах калиевой щелочи 1,6 мольл методами гальваностатического включения и спада потенциала. Интерпретация данных, полученных из фЧ кривых, снятых при различных плотностях поляризующего тока, проводилась, исходя из механизма, высказанного в работах Крофта , . Часть исследователей , считает, что возможно протекание процесса анодного окисления кадмиевого электрода в области потенциалов активного состояния параллельно по двум механизмам твердофазному и жидкофазному. Кейси и Гарднер также считают, что только комбинация твердофазного и ионного механизмов имеет требуемую гибкость, чтобы объяснить получаемые исследователями экспериментальные зависимости. С ЗОН 2 Сс1ОНз растворение, С1з СОН2 ОН осаждение. Сс1ОН2 по жидкофазному механизму растворения. Изучению состава конечных продуктов анодного окисления кадмия посвящено значительное количество работ как отечественных, так и зарубежных исследователей , , , , , , . Продуктом окисления кадмиевого анода в щелочных электролитах могут быть различные модификации оксида или гидроксида кадмия. Брейтер и Ведер при помощи метода инфракрасной спектроскопии, рентгеноструйного и электронографического анализа показали наличие на поверхности кадмиевого анода двух форм гидроксида кадмия у и р. Наличие р Сс1ОН2 в активной массе разряженных кадмиевых электродов порошкового типа установлено методами рентгенографической , и электронной дифракции , , . Р СбОН2 стабильная форма гидроксида кадмия имеет вид гексагональных пластинок, аналогично СсН2. А са1,2 , пространственная группа Р Зш1. И, кобальта, марганца, железа. Сс2 имеет моноклинную игольчатую структуру. Впервые она была синтезирована Глемзером путем гидролиза диметилкадмия в этаноле в интерваче температур от до 0С. При высоких температурах у форма сравнительно быстро трансформируется в р Сс1ОН2. Согласно , переход у СбОН2 в р модификацию, хотя и относительно медленно, но протекает и при комнатной температуре в растворе щелочи путем перекрисгачлизации через раствор. Образование р СбОН2, по мнению ряда авторов, возможно практически при любых условиях анодного окисления кадмия в щелочах , , , , . Понижение температуры , низкие концентрации щелочи , , , жесткие условия эксплуатации кадмиевых электродов способствуют образованию у модификации гидроксида кадмия. Чи и Дайфендорф рентгенографически и электронномикроскопически идентифицировали, однако, мелкие кристаллы у СОН2 в активной массе электродов при повышенных температурах С их эксплуатации. Л.А. Львова с сотрудниками , Хубер , , Лейк и Кейси , считают, что образование пленки гидроксида кадмия на поверхности кадмиевого анода в щелочном электролите осуществляется путем трансформации первичнообразующегося оксида кадмия. Сс1 Н 2 СсЮ Н. Еан 0,5 В по нормальному водородному электроду . В.Э. Брейтер и Всддер на основе баланса количеств электричества, затрачиваемых на образование при различных потенциалах и последующее катодное восстановление анодных пленок, пришли к выводу, что пленки, образованные при потенциалах положительнес 0,1В по Н. В.Э. По данным Ланге и Оше оксид кадмия является продуктом вторичной реакции самопроизвольного разложения СМОН2 на СсЮ и Н, которая имеет место при высокой анодной поляризации. СМОЬГ ОН Сс1ОН2, 2. СсЮН1 СсЮ Н. На наличие СсЮ как продукта анодного окисления кадмия в слабощелочных растворах сообщалось в работах , ,.