1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (811208), страница 33
Текст из файла (страница 33)
-«-РЬОьы, ()=РЬОз-ьРЬОьзе. Ионы водорода могут диффундировать в кристаллическую решетку диоксида свинца из раствора. Следует иметь в виду, что ионы Н+ входят в состав кристаллической решетки диоксида свинца, обеспечивая (наряду с вакансиями в кристаллической решетке) вйсокую электрическую проводимость РЬОв В целом наличие водорода в составе активной массы, по-видимому, обусловливает электрохимическую активность диоксида свинца. Малоокисленные оксиды свинца, образующиеся на начальных стадиях разрядного процесса, взаимодействуют затем с сернокислотиым электролитом, переходя в средний и основные сульфаты. В частности, исследования последних лет показали вероятность промежуточного образования трехосновиого сульфата свинца ЗРЬО.РЬЯНО~ НзО.
Таким образом, разрядный процесс на диоксидносвницовом электроде может быть представлен схемой -'ЗРЬ0 РЬ90,.Ы,0-'1400, Как и в случае отрицательного электрода, киыетика разряда положительыого электрода существеныо зависит от скорости ыеэлектрохимическнх процессов, таких, как диффузия ионов, зародышеобразоваиие и кристаллизация новых фаз. Мехаыизм заряда положительного электрода изучен недостаточыо. Можно полагать, что в процессе заряда имеет место аиодное окисление ионов РЬз+ иа поверхности электрода е последующим образованием кристаллической решетки диоксида свинца.
Возможыо также протекание аиодной реакции по твердофазыому механизму с промежуточным возникновением малоокислеыыых оксидов свинца РЫОв+лНзО- РЬОв+(2л — 1) Н++ НЗОв + 2(л — 1) в- которые в процессе заряда повышают степень окисления. Содержание кислорода в активной массе заряженыого положительного электрода зависит от условий проведения заряда и оеобеныо от коиечыого зарядного потеяциала. Процессы саморазряда.
Саморазряд свинцового аккумулятора в основном определцется скоростью саморастворения свинца по реакции РЬ + НвбОв -ь РЬЗОв + Нв (1.9) В отсутствие посторонних примесей реакция протекает медленыо из-за высокого переыапряжения выделения водорода иа свинце. Практически у всех металлов, являющихся легирующими добавками, а также встречающихся в качестве примесей в аккумуляторыом сырье, значение водородного перепапряжеыия ниже, чем у чистого свинца. Поэтому появление этих металлов на поверхности отрицательного электрода увеличивает скорость реакции (7.9), причем вредное действие примесей можно качественно охарактеризовать значением водородного перенапряжения иа иих.
С ростом температуры и концентрации электролита саморазряд усилив аетея. На практике действие, оказываемое многими примесями, перекрывается действием сурьмы, содержание которой в аккумуляторном сплаве доходит до 6%. Сурьма, содержащаяся в токоотводе отрицательного электрода, существенно ие влияет на скорость самораз- 169 ряда, так как разряд водорода происходит в основном на поверхности губчатого свинца. Заметное влияние оказывают компоненты тохоотвода положительного электрода (включая сурьму), которые переносятся на отрицательный электрод а процессе заряда, ускоряя саморазряд. Адсорбция некоторых органических веществ (ингибнторов саморазряда) на отрицательном элехтроде приводит к существенному росту водородного перенапряжения„ что эквивалентно снижению скорости саморастворения свинца.
Так, а хачестве ингнбитора само- разряда получил известность ш-нафтол, для которого характерна многослойная адсорбция на свинце и сульфате свинца. При концентрации а-нафтола, близкой к насыщению, толщина адсорбционной пленки достигает 20 нм. Росту саморазряда может способствовать кислород, растворенный в электролите: РЬ+ ~/з07 + НзБО~-ю РМО~ + НзО (7ДО) Скорость реакции лимнтнруется процессом диффузии кислорода, концентрация которого мала; по мере образования сульфатной пленки реакция замедляется. В итоге при длительном хранении аккумулятора само- разряд свинцового электрода протекает преимущественно по реакции (7.9).
Саморазряд положительного электрода, ках правило, невелик и обусловлен самопроизвольным восстановлением диоксида свинца по реакции РЬОз+ НфО~ -~- РЬЯНО~ + 1/зОз+ НзО (7Л!) скорость которой возрастает с повышением юнцентрации Нз80ь Заметное влияние оказывают примеси, снижающие потенциал выделения кислорода, например сурьма н серебро. Другой причиной потери емкости является прямой контакт положительной активной массы с материалом решетки, в результате чего протекает реакция с образованием сульфата свинца.
При определенном сочетании состава сплава, температуры и юнцентрацин кислоты скорость саморазряда может существенно возрастать. Одновременно увеличивается переходное электросопротивление на границе решетки с активной массой, также снижающее емкость. 170 УЛ. Устрействе стартернык свницевык батарей Номинальное напряжение свинцового аккумулятора равно 2 В. Для получения стартерного источника тока с напряжением 6 илн 12 В аккумуляторы последовательно соединяют в батареи.
Устройство стартерной батареи показано на рнс. 7.!. Батареи обычно собирают в одном многоячеечном эбонитовом или пластмассовом корпусе — моноблоке 1. На дне ячеек моноблока имеются опорные призмы 2, Рве. 7Л. Устройство стартериой аииумрииториой батареи: ю — иоиобмм; р — окороке иреэмьк а — бвок эаектродое: Š— иолтблок иоеоэквтелькмх электрщээа; э — отрниательима электрод: е — еекаратор; т — иоложвтельнмв электроа: в- воатбаок отрииательвм* эеектродоа; р-беретвч эр-кентов: Ы- ое вк; М-нр вмлэ >а-нробелэ Ы- ереммеваэ Ы- борн иа которые опирается электродный блок. Пространство, ограниченное опорными призмами, служит для накапливания шлама, что предотвращает замыкание шламом разноименных электродов. В каждой ячейке моноблока помещены пастированные (намазные1 отрицательные б и положительные 1 электроды аккумулятора, разделенные сепараторами б и собранные в блок электродов 8. Каждый электрод состоит нз активной массы н металлической решетки, которая служит каркасом н токоотводом.
В верхней частп решетка имеет токоотводящее ушко. Однонмеп- 171 ные элехтроды сварены между собой посредством мостпка 11, образующего вместе с выводом (борном) 1б баретку. Решетки и баретки изготовлены нз свинцовосурьмяного сплава. Число отрицательных электродов ни один больше, чем положительных. Отрицательные электроды имеют меньшую толщину. Мнкропорнстые сепараторы 6 изготовлены из кнслотостойкого материала: мнкропористого эбонита (минора) нли микропорнстой пластмассы (мнпласта и др.), Обычно сепараторы имеют с одной стороны ребристую поверхность, котораи для лучшего доступа электролита обращена к положительному электроду.
В качестве дополнительного (крупнопорнстого) сепаратора, прижатого к положительному электроду, применяют ласты из стеклянного волокна, пропитанные кнслотостойкнм связующим компаундом. Такие комбинированные сепараторы обеспечивают более длительный срок службы батареи. Характеристики некоторых сепараторов приведены в табл. 2.2. Сверху над сепараторами устанавливается эбонитовый или пластмассовый перфорированный щяток 1О, предохраняющий верхние кромки сепараторов от механических повреждений при замере температуры, уровня и плотности электролита. Каждый аккумулятор закрывается отдельной крышкой 12, изготовляемой нз эбонита нли пластмассы.
В крышке имеются три отверстия: два крайних для выводов и среднее для заливки электролита. В крайних отверстиях запрессованы свинцовые втулки. Отверстые для заливки электролвта закрывается резьбовой пробкой И, имеющей вентяляцианное отверстие для выхода газов нз работающего аккумулятора и отражатель для предотвращения выплескивания электролита при эксплуатации батареи. Пробки изготовляются нз эбонита нли пластмассы. Аккумуляторы соединяются последовательно посредством перемычек И.
При сварке бориа с перемычкой одновременно сварнвается верхняя часть свинцовой втулки, запрессованной в крышке, обеспечивая надежное уплотнение отверстия крышки в месте выхода бориа. Герметизация в местах сопряжения крышек со стенками моноблока обеспечивается заливочной мастикой. Для уменьшення внутренних потерь напряжения в соеднннтельных элементах иногда применяют борны с меднымн вкладышами н перемычки с меднымн планкамн. Существуют также усовершенствованные способы 172 соединения аккумуляторов посредством укороченных штырей, сдвинутых к перегородкам и сваренных между собой непосредственно пад перегородками моноблока нлн сквозь отверстие в перегородке под общей крышкой (рнс. 7.2). Соединение аккумуляторов через перегородки моноблока заметно сокращает расход сплава, идущего на изготовление перемычек, и снижает омические потери, особенно прн больших токовых нагрузках.
Рис. 7.2. Способы сссхиисиии йииуыуииторои: ж — е квружкыы рвеважыкеакеы иереыыеыс б — верее аеретарокку иок об жей крыжкой; в — еквавв отверстое в веры'арокве каи общей крыжкай В последнее время многими зарубежпымн фирмами, в также у нас в стране освоено массовое производство малообслуживаемых стартерпых батарей. Они отличаются от традиционных батарей применением малосурьмяиых илн свинцово-кальциевых сплавов. Низкий уровень газовыделения па решетках из этих сплавов при заряде н многократное снижение скорости саморазряда обусловливает незначительные потери злектролята.
Благодаря атому отпадает необходимость в частой доливке воды н коррехтировке концентрации серной кислоты при зксплуатации батарей. Батареи имеют общую .крышку н два крайних бориа, поскольку соединение аккумуляторов выполнено сквозь перегородки моноблока. Положительные пластины заключены в сепараторы, имеющие форму футляра, позтому шламовое пространство не требуется. В СССР принята следующая система наименований стартерпых свинцовых батарей: первая цифра — число аккумуляторов в батарее (6 или 3), первое буквосочетание — назначение батареи (СТ для автомобилей, автобусов, тракторов, ТСТ для дорожных и других ма- 173 шнн, эксплуцтируемых в тяжелых условиях), втораи цифра — номинальная емкость, второе буквосочетание — материал моноблока (Э вЂ” эбонит, Т вЂ” термонласт) и сепаратора (М вЂ” мипласт, Р— минор, С— стекловолокно).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
