1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (811208), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Самый крупный — цилиндрический элемент РЦь93 емкостью 15 А.ч, его диаметр 32 мм, высота 60 мм, масса 170 г. Наибольшее распространение получили дисковые РЦ элементы. Устройство дискового элемента (рис. 4.8) подчинено главной задаче в обеспечить сочетание мннимально- 2 го саморазряда с надежной герметичностью. Положительный электрод у представляет собой активную 4 массу б, впрессоваиную в стальной корпус б. Активная масса состоит из тонко-крис- б .4' таллического красного оксида ртути в который добавлены Рис. 4.8. УстРойство двсхо- еего Ргугио-аи кового влеграфит н ду итель . алОЗольиый мелКомолотый гра- г вышив: г — ввтнвввв ивсфнт ПОВЫШЕННОЙ ЧИСтОтн СЛу- " 'Г""'" "."' ' "' бввги б — ввефрвгив; б — вввьвв; б жит токопроводящей добав- ватмвивв ивсвв иаложвтельваго кой.
Днспергатор дубнтель БНФ как органическое поверхностно-активное вещество адсорбируется на ртути, препятствуя образованию крупных капель металла. В результате диспергированная ртуть равномерно распределяется в обьеме электрода, повышая его электрическую проводимость и обеспечивая высокий коэффициент использования. Кроме того, крупные капли ртути, попав в межэлектродное пространство, способны вызвать короткое замыкание и вывести элемент из строя.
Корпус, в который впрессована оксидиортутная активная масса, служит одновременно каркасом электрода и положительным токоотводом. Он выштампован нз стальной ленты толщиной 0,3 — 0,4 мм н защищен от коррозии электролитическим никелем. Отрицательным электродом является стальная крышка 1, в которую запрессована активная масса 2 — цинковые опилки, благодаря чему электрод обладает необходимой прочностью.
Для борьбы с саморазрядом цнии амальгамируют, содержание ртути в активной массе достигает 101Ь. Как и корпус, крышка кроме своего прямого назначения выполняет функции каркаса электрода и токоотвода. Важную роль играет компактное и доста"точно толстое (около 20 мкм) оловянное покрытие, которое служит для защиты стальной поверхности крышки 113 от коррозии, и препятствует саморазряду цинка, поскольку перенапряжение выделения водорода на железе гораздо ниже, чем на амальгамированном олове. Несмотря на то что оксид ртути значительно дороже цинка, оксиднортутная активная масса берется в избытке, н поэтому емкость элемента лимитируется цинковым электродом. Если бы емкость ограничивалась положительным электродом, то вслед за разрядом НпО на никелированной поверхности корпуса начался бы процесс разрядки молекул воды с образованием водорода. Вероятность разрушения элемента и вытекания ртути при этом весьма велика.
В РЦ элементах в качестве электролита используют 7 — 11 М раствор КОН высокой степени чистоты, в который предварительно вводят окснд цинка для образования цннката калия. Иногда в раствор добавляют диоксид кремния, что замедляет старение электролита, препятствует преждевременному распадению тетрагидроксоцниката. Электролит пропитывает электродные активные массы н сепаратор-диафрагму. Диафрагма У состоит из 2 — 4 слоев щелочестойкой хлопковой бумаги, обладающей высокой порнстостью н гидрофильностью, впитывающей до восьмикратного объема электролита, плотно заполняя все межэлектродное пространство. Герметизация элемента осуществляется с помощью резинового или пластмассового кольца 4, которое является одновременно и изолятором между электродами. Давление водорода из-за малого саморазряда повышается медленно, однако и оно способно со временем разгерметизировать элемент.
При завальцовке корпуса обеспечивают такое сжатие резины, чтобы исключить вытекание электролита и в то же время дать возможность водороду медленно диффундировать в атмосферу. Ртутно-цинковые элементы используют не только индивидуально, но н в составе батарей. Для этого их комплектуют н секции по 2 †шт., соединяя последовательно с помощью никелевой ленты. Корпусом секции служит трубка из многослойной полимерной пленки. Характеристики. Габариты, масса и емкость наиболее распространенных РЦ элементов согласно ГОСТ 12007 †представлены в табл.
4.2. Номинальная емкость РЦ элементов равна емкости й п и 1ыа н 20'С (разряд до напряжения 1,0 В). Прм С емкость близка максимально достижимой и коэффициент использования цинка приближается к 100$, 114 при 20'С вЂ” к 907е и при 0'С вЂ” к 80%. В конце двух-, трехгодичного срока хранения емкость элементов должна быть не ниже 0,9С„, Напряжение разомкнутой цепи РЦ элементов составляет 1,35 В при 25'С н прн снижении температуры уменьшается незначительно.
Типичные разрядные хаТиблаае 4Д. Параметры иеиоторми ртутио.ииииовми вееиеитев рактеристики на примере дискового элемента РЦУЪ показаны на рис. 4.9 (кривые ) — 8). Характерная особенность элементов — стабильное разрядное напряжение на протяжении почти всего разряда током !те н ниже. Прн ° Ф ° э ф ь гр и ю нр 6ннноиз 7. ип нанананеннй Рис. 4.9. Резриаиые иереитериетиии ииеиового вееиеите РЦ73 изи теииеретуре 50'С 11), 20'С Щ и 0'С7З-о)г Реевеи текее: у т. т — о,о! Сее г е — е,евсее~ а-е,ее с„„ токе выше /то, а также при снижении температуры начинаитт проявляться как омнческне потери наприжеиня, так и, отчасти, концентрационная поляризация. Поэтому по мере роста токовой нагрузки не только ухудшает- 11$ ся стабнльность разрядной кривой, но н заметно уменьшается емкость (кривые 3 — б).
Аналогичное влняняе оказывает температура. Например, прн снижении температуры от 20 до 0'С среднее напряжение элемента РЦ73 прн разряде током 0,02 С„,„уменьшается от 1,15 до 1,05 В, емкость падает от 1,0 до 0,5А ч, удельная энергия составляет 67 и 31 Вт ч/кг соответственно. Прн номянальном режиме разряда удельная энергия того же элемента равна 95 Вт ч/кг.
Большннства РЦ элементов рассчитано на эксплуатацню в температурном интервале от 0 до 50'С прн токах разряда менее /ш. Перегрев элемента прн повышенных как токовой нагрузке, так н окружающей температуре, опасен нз-за риска разгерметизации. Некоторые элементы разработаны для экстремальных температурных условий. Так, элемент РЦ82 выдерживает перегрев до +70'С, элемент РЦ85 работоспособен прн температуре от — 30 до +50'С. Ртутно-цинковые элементы отличаются высокой механической прочностью, онн устойчнвы к вибрации. ударам, центробежному ускорению.
Онн также работоспособны в условвях как повышенного давления (до 10' Па), так н глубокого вакуума (около 10-' Па), для ннх неопасна 98в-ная влажность. Удельная энергия лучших образцов достигает 110 Вт ч/кг, нли около 400 Вт.ч/л; срок службы 3 — 5 лет при саморазряде за трн года не выше 10Ъ (20'С). Недостатками элементов являются нх низкая технологичность, а также высокая стоимость, обусловленная применением дорогостоящей н дефицитной ртути н ее оксида. Производство РЦ элементов, связанное с прнмененнем токсячных веществ, требует спецнальных мер по технике безопасности; необходимость соблюдения экологической чистоты вызывает дополнительные трудностн.
Ртутно-кадмневый (РК) элемент. РК элемент является аналогам РЦ элементов. Практическая реализация системы СЙ~КОН~НВО позволяла создать источник тока с очень низким саморазрядом, способный работать при температуре вплоть до — 55'С. Разряд РК элемента протекает по суммарной реакцнн И + НяО+ НзО-е И (ОН)з+ Ня ла = 0,9078 Пористый кадмневый электрод обладает меньшей по сравнению с цинком пасснвируемостью. Кроме того, саморазряд кадмия в щелочном электролите за счет взаи- ыб модействия с водой термодинамически невозможен (см. рис. 3.4), Поэтому снижение емкости элемента при хранении происходит из-за растворения оксида ртути, которое в концентрированной щелочи незначительно.
Образующиеся прн этом ионы (Нй(ОН)ь)т- диффундируют к отрицательному электроду н контактно восстанавливаются до ртути с окислением активного кадмия. По устройству дисковый ртутно-кадмиевый элемент по существу ие отличается от такого же ртутно-цинкового элемента; в низ- И котемпературных эле- е ментах электролитом служит смесь концент- $ рированных растворов гидроксндов калия и $ цезия, даже при — 60'С обладающая приемлемой электрн- 4.3.
Серебряне-цинковые элементы Электрохимическая система Хп) КОН)А60 реализована в источниках тока трех типов: в серебряно-щьнковых аккумуляторах (см. гл. 1О), в серебряно-цинковых ампульных батареях (см. гл. 5) и герметичных серебряно-цинковых (СЦ) элементах, получивших распространение лишь в последнее время. 117 сь М 1т ЯИ Емквпнь, % ан наььннальньП ческой проводимостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
