Перспективы улучшения эксплуатационных характеристик диоксидносвинцового электрода свинцового аккумулятора

• Автор: Барсукова, Марина Михайловна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Структура и свойства диоксида свинца

1.2. Кинетика процессов, протекающих на диоксидноспинцовом

электроде при эксплуатации свинцового аккумулятора.

1.3. Механизм разрушения активной массы диоксидносвинцового

электрода.

1.4. Коррозия токоотводов диоксидносвинцового электрода.

1.5. Влияние сурьмы на работу диоксидносвинцового электрода

1.6. Влияние некоюрых технологических факторов

па эксплуатационные характеристики диоксидносвинцового электрода.
1.7. Анализ путей усовершенствования диоксидносвинцового
электрода. Выбор направления исследований.
.1. Методы укрепления акгивной массы с целью повышения срока службы диоксидносвинцового электрода.
I 7.2. 1 ерспектипь увеличения емкости диоксидносвинцового
электрода
1 8. Заключение по разделу. Основные задачи исследования
Экспериментальная часть
2. Увеличение срока службы диоксидносвинцового электрода за счет введения в активную массу органических добавок
2.1. Методика исследования
2.2. Структурные, физикохимические и электрические
характеристики диоксидносвинцового электрода.
2.3. Влияние электропроводящих добавок на процесс формирования
и харак еристики диоксидносвинцового электрода
2.4. Элекгрнчсскис характеристики и срок службы аккумулятора
2.5. Заключение по разделу.
3. Свинцовый аккумулятор с дноксидносвинцовым электродом монопанцирной конструкции.
3.1. Методика исследования.
3.2. Структурные и электрические параметры кислотостойких
полимерных тканей
3.3. Процесс формирования монопанцирного положительною
электрода
3.4. Емкостные характеристики моноианцирных электродов
3.5. Стационарные аккумуляторы с монопанцирными электродами .
3.6. Саморазряд свинцового аккумулятора.
3.7. Заключение по разделу.
4. Влияние состава сплава юкоотвода на характеристики дноксидносвинцовою электрода свинцового аккумулятора
4.1. Методика исследования.
4.2. Процесс формирования положительною электрода
4.3. отенцнодинамические исследования дноксидносвинцовою
электрода
4.4. Состав и структура положительной активной массы
4.5. Электрические характеристики и срок службы свинцового
аккумулятора.
4.6. Распределение сурьмы в аккумуляторе.
4.7. Заключение по разделу.
5. Применение додецилбензолсульфокислоты ДБСК
при формировании электродов свинцового аккумулятора
5.1. Методика исследования.
5.2. Пенообразовательные свойства ДБСК.
5.3. Влияние пенообразователей на перенапряжение выделения
водорода на свинцовом электроде.
5.4. Влияние пенообразователей на процесс формирования и состав активной массы дноксидносвинцовою электрода
5.5. Электрические характеристики свинцового аккумулятора.
5.6. Проверка додецилбензолсульфокнслоты в производственных условиях.
5.7. Заключение по разделу
6. Выводы.
Литература


Анализ работ но влиянию несгехиометрического состава и неупорядоченной структуры диоксида свинца на характеристики положительною электрода, проведенный авторами [9, ], свидетельствует об отсутствии неопровержимых доказательств в пользу той или иной гипотезы. Исследованиями авторов 2. Электрохимическая реакция на лиоксидносвинцовом электроде может протекать глубоко в объеме активной массы при условии, что есть 1 ) свободный доступ ионов ЬГ и SO|2 и воды к месту реакции и 2) перенос электронов из токоотвода через твердую фазу. Оба эти условия зависят от структуры активной массы или определяются ею На основании этого Pavlov иришел к выводу, что структура активной массы является одним из основных факторов, определяющих электрические свойства электрода. ПАМ) с различным фазовым составом и морфологией кристаллов методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) Pavlov |, | установил, что активная масса состоит из двух уровней: ' кристаллического" (микроструктура) и "агло-мератного" (макроструктура). Микрострукту ра состоит из маленьких кристаллов РЬО> объединенных в пористый агломерат. Макроструктура представляет соединенные между собой пористые агломераты, которые образуют сильно разветвленную структуру. Предполагается, что структурная часть (макроструктура) отвечает за механические свойства активной массы и действует как путь для электронов, а энергетическая часть (микроструктура) участвует в процессе окисления-восстановления. Последняя расположена на поверхности структурной части и находится в контакте с раствором главным образом в порах пластины. В процессе циклирования структурная часть включается в окислительно-восстановительный процесс, в результате чего структура "агломерата" превращается в 'кристаллическую'’. I loi еря емкости и механической прочности активной массы объясняется нарушением контакта между кристаллами РЬ()2. Однако, рассматривая положительную активную массу как кристаллическую систему с электронной проводимостью, нельзя полностью объяснить ее электрохимическое поведение. ТЭМ) и метода рентгеновской дифракции. ПАМ рассматривается как гелевокристаллическая система, в которой кристаллические зоны состоят из частиц РЬ()2 и обладают электронной проводимостью, а гелевые зоны из гидратированного диоксида свинца РЬО(ОН)2, образующего линейные полимерные цепи. Эти цепи позволяют электронам двигаться в геле от одного иона РЬ* к другому вдоль полимерной цепи и от одной полимерной цепи к другой между кристаллическими зонами, что определяет электронную проводимость геля. Кроме того, ПАМ удовлетворяет всем требованиям хорошего прогонного (ионного) проводника. Совместное существование кристаллических и гелевых зон в агломератах определяет электрохимическую активность ПАМ свинцового аккумулятора. Совокупность имеющихся на сегодняшний день данных о структуре диоксида свинца и ее влиянии на электрохимические свойства положительной активной массы дает возможность более целенаправленно воздействовать на состав, структу ру и эксплуатационные характеристики диоксидносвинцового элект рода. РЬа + ШОц + ЗН* + 2е « 1>ЬЯ + 2Н>О (1. РЬОв + (2п - 1 )Н' -< НЯО," + 2(п - 1 )с~ ;= РЬЯОд + пН (1. Равновесный потенциал <Р ,, реакции () (относительно нормального водородного электрода (н. ЯТ/Р. Ф зависит от вида кристаллической модификации и составляет для а-РЬОг 1, В и для 0- РЬ()2 1, В (. Разность равновесных потенциалов двух модификаций составляет мВ, что определяет повышенную стабильность 0- РЬО: в растворах серной кислоты. Механизм процессов, протекающих на диоксидносвинцовом электроде, отличается значительной сложностью и еще недостаточно изучен. Известно [ 1 ], что процесс заряда-разряда диоксидносвинцового электрода, выражаемый уравнением (1. I 2), может протекать как в растворе, так и в твердой фазе. РЬ *~а у -> РЬ (2р+_р, с одновременным переходом ионов свинца в раствор. Анализ работ, представленный в обзоре [9], показывает, что существующие доказательства в пользу того или иного механизма довольно противоречивы. Можно предположить, что механизм процесса окисления восстановления определяется условиями работы диоксидносвинцового электрода. Так.