Исследование влияния соотношения активных масс и стратегии заряда на ресурсные характеристики герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов

• Автор: Чунц, Наталия Ивановна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Введение

3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 8

рода в результате активирования поверхности электрода водородом. Кроме того, эксперименты с полупогружным электродом не показали роста скорости окисления водорода при подъеме электрода из электролита в атмосферу водорода . Применение дополнительных электродов для окисления водорода на основе платиновых металлов приводит к удорожанию аккумулятора. Кроме того, платина может, с одной стороны, отравляться элементами аккумулятора, например, сурьмой, а с дугой стороны, попадать на поверхность электродов и резко увеличивать газовыделение. Таким образом, основным направлением решения проблемы водорода является качественное снижение скорости его выделения на ОЭ. Это может быть достигнуто за счет 1 исключения из аккумуляторов элементов с низким перенапряжением выделения водорода БЬ, Си, , Аь, е, Мл, , Со 2 использования добавок, повышающих перенапряжение выделение водорода на отрицательном электроде 3 оптимизации режима заряда 4 оптимизации соотношения активных масс.


Однако единое мнение среди исследователей либо отсутствует, либо находится в зоне коммерческих ноухау предприятийпроизводителей герметизированных свинцовокислотных аккумуляторов. На основании вышесказанного, основной задачей настоящей работы является проведение научных исследований с целью определения факторов, влияющих на срок службы свинцовокислотных герметизированных аккумуляторов, и поиск технических решений, позволяющих минимизировать их негативное воздействие на работу аккумулятора. Оптимизация работы герметизированного свинцовокислотного аккумулятора СГА в значительной степени отличается от оптимизации работы его открытого аналога СОА. РЮ2 ЗН 2е 2НгО положительный электрод 2. РЬ о Н 2е отрицательный электрод 2. Н 4НъО 4е 2. Н е 2Н2 Н 2. НгО 2. Н2 2. РЬ Н , Н 2. Принцип герметизации свинцового аккумулятора очевиден необходимо чтобы весь, выделяющейся на положительном электроде ПЭ кислород, восстанавливался на отрицательном электроде ОЭ, а, выделяющейся на отрицательном электроде водород, окислялся на положительном. Скорость восстановления кислорода на ОЭ ограничивается процессом его переноса в межэлектродном пространстве , , в то время как окисление водорода имеет значительные кинетические ограничения. ОЭ на три порядка ниже скорости восстановления кислорода на ОЭ. Практическая герметизация свинцового аккумулятора впервые была реализована Дж. Дэвидом в г. С целью увеличения скорости восстановления кислорода на ОЭ до величины, соизмеримой со скоростью его выделения на ПЭ, он поместил между разноименными электродами пористый сепаратор с газовыми каналами и, таким образом, заменил диффузию молекулярного кислорода в жидкости на его газовую диффузию, скорость которой выше на 6 порядков 8. Коэффициент диффузии кислорода в воздухе составляет 0. Формирование газовых каналов осуществлялось за счет использования в аккумуляторе ограниченного объема кислоты, локализованного исключительно только в электродах и сепараторе. При этом часть пор сепаратора оставались газовыми. Так как заметно увеличить скорость окисления водорода на ПЭ не представляется возможным, скорость его выделения была уменьшена за счет высокой эффективности кислородного цикла, способствующего деполяризации ОЭ, и исключения из состава аккумулятора элементов с низким перенапряжением выделения водорода. Дополнительной проблемой для высокоемких СГА является обеспечение теплового баланса в аккумуляторе. Острота этой проблемы связана как с появлением в СГА нового экзотермического процесса восстаноЬление кислорода, гак и со снижением тегшоемкости СГА в связи со снижением количества электролита. По данным 3 теплоемкости свинцового аккумулятора приходится на электролит. Кроме того, применение фиксированного в электродном блоке электролита не позволяет применять такие эффективные методы охлаждения аккумуляторов, как перемешивание электролита с одновременным сбросом тепла на холодильники. И, наконец, постоянной проблемой для всех аккумуляторов является задача увеличения срока службы. Для СГА это доведение срока службы до и более лет. Проблема обеспечения высокой эффективности замкнутого кислородного цикла ЗКЦ в настоящее время практически решена. Современные СГА имеют эффективность ЗКЦ на уровне . В условиях заряда большими токами иногда применяются методы снижения эффективности ЗКЦ использование каталитических устройств, фильтров . В противном случае в процессе заряда СГА возможен разряд отрицательной активной массы за счет сильной деполяризации отрицательного электрода. Как указывалось выше, значительных успехов в части реализации водородного цикла, когда весь выделяющийся на ОЭ водород окисляется на ПЭ, к настоящему моменту не достигнуто. Известны работы, направленные на повышение скорости окисления водорода на диоксиде свинца за счет 1 принудительной подачи водорода в зону реакции , 2 повышения окислительной способности положительной активной массы, например, за счет использования добавок фуллеренов , 3 путем использования дополнительных электродов, на которых протекает окисление водорода . Асм до мАсм .