1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (811208), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Определенные успехи в увеличении срока службы достигнуты при разработке НЦ аккумулятора с вибрирующим цинковым электродом или сепаратором. Большое внимание в последнее время уделяется созданию герметичных никель-цинковых аккумуляторов, которые могут быть применены для питания аппаратуры взамен НК и СЦ аккумуляторов. Разрабатывается технология изготовления миниатюрных никель-цинковых аккумуляторов дисковой конструкции. И.2. Серебряно-ифйммевые епгумуиятеры Ближайший аналог СЦ аккумулятора †серебряиокадмневый (СК) аккумулятор, предложенный в !950-е годы.
По конструкции они близки и имеют аналогичные: серебряный спеченный электрод, мнкропористый, набухающий в щелочи полимерный сепаратор, электролит — ГО М раствор КОН, прозрачный тонкостенный корпус из прочного полимерного матернала. Кадмневый прессованный (или вальцоваиный) электрод армирован сетчатым каркасом. Благодаря замене цинкового электрода кадмиевым аккумулятор приобрел ценные эксплуатационные свойства. В СК акумуляторе сочетаются высокая удельная мощность и стабильность разрядной характеристики СЦ источников тока с большим сроком службы, характерным для НКГ аккумуляторов, хотя последние имеют вдвое более низкие удельные характеристики.
Основные токообразующие реакции были рассмотрены ранее и описываются уравнениями (9.!), (10.2) и (10.3). Таким образом, суммарная реакцня разряда АИО+Сд+НзО-в АК+Сд(ОН)з Значение ЭДС составляет 1,413 В, что близко значению НРЦ при температуре 20'С. Номинальное напряжение СК аккумулятора 1,1 В соответствует напряжению при 10-часовом режиме разряда. При токе !1 напряжение снижается до 1,03 — 1,00 В, ио стабильность разрядной характеристики сохраняется. Рабочим является интервал температуры от +70 до — 20'С.
Закономерности влияния разрядного тока и температуры иа электрические характеристики, свойственные взз СЦ аккумуляторам, справедливы в основном и для СК аккумуляторов. Саморазряд СК аккумулятора составляет порядка 157з в год н лимитируется процессами, протекающими с участием положительного электрода. В их основе лежат преимущественно реакции вазнмодействия гцдроксидов или оксидов серебра с гидратцеллюлозной пленкой либо продуктами ее разрушения. Первой из этих реакций предшествует растворение оксидов серебра в растворе КОН; скорость растворения увеличивается с ростом температуры и разрядного тока. В результате комплексы серебра типа (Ад(ОН) з1з- восстанавливаютсяя на поверхности пленки до металлического серебра.
разрушая сепаратор. Вторая реакция проходит на поверхности твердой фазы и нрнводнт к восстановлению АпО до АпзО и АпзО до Ап, например, продуктами деструкции пленки. Срок службы СК аккумулятора в 5 — 1О раз превышает срок службы СЦ аккумулятора. Различие объясняется тем, что электрокрнсталлнзацня кадмия ири заряде не сопровождается образованием дендрнтов подобно цинковым, и опасность преждевременных коротких замыканий исключается. Решающее значение в определении ресурса в циклах приобретает процесс химического и отчасти механического разрушения сепаратора.
В зависимости от глубины разряда ресурс составляет от 200 — 300 циклов при глубоких разрядах до 600 и больше при глубине разряда 25 — 50%. Емкость СК, как и СЦ аккумулятора, в общем случае лпмнтируется емкостью положительного электрода, но по мере цнклирования ухудшаются характеристики и отрицательного электрода.
Наблюдается агломерация активной массы н преждевременная пасснвацня кадмия с резким снижением коэффициента использования. Для того чтобы затормозить этн процессы, в активную массу вводят гидроксид никеля (П) в качестве добавки, стабилизирующей структуру кадмиевой губки, и полнэтнленоксид как депасснватор при разряде. СК аккумуляторы прямоугольной и дисковой формы выпускают некоторые зарубежные фирмы. Так, фирма Уагбпу предлагает 16 типоразмеров аккумуляторов с номинальной емкостью от 0,1 до 300 А.ч.
Их удельная энергия лежит в интервале 48 — 75 Вт ч/кг илн 90— 160 Вт-ч/дм'. СК акумуляторы относят к наиболее дорогостоящим 236 вторичным нсточннкам тока. Как н СЦ аккумуляторы, онн содержат около 4 — 5 г/А ч металлнческого серебра. Поэтому нх целесообразно прнменять в тех случаях, когда нсточннкн тока другнх систем оказываются с точки зрения электрнческнх н эксплуатационных характернстнк недостаточно эффектнвнымн.
1!.3. Метвнногвзввыв внкумуяяторы Маталлогазовымн называют аккумуляторы, у которых однн нз электродов является газовым, а другой— твердофазным. Идея герметнчного металлогазового аккумулятора принадлежит Б. И. Центеру и А. И. Клоссу (1964), которые предложили серебряно-водородный, кислородно-кадмневый н ннкель-водородный аккумуляторы. Последннй нз ннх, основанный на снстеме Нз~ КОН11ч1ООН, наиболее удачен. В ннкель-водородном (НВ) аккумуляторе использованы водородный газожндкостной электрод в внде тон.кой металлокерамнческой пластины с платиновым катализатором (такне электроды прнменяют в топливных элементах) н металлокерамнческнй положительный электрод НК аккумулятора.
Матркчный электролнт имеет дознрованный объем, пропитывая электроды н поркстый сепаратор н оставляя часть пор открытымн. Блок электродов помещен в герметичный металлический корпус цнлнндрнческой нлн сферондной формы, снабженный гермовывода ми. Прн разряде на отрицательном электроде происходят окнсление водорода до воды, а на положительном протекает реакцяя (8.6). Токогенернрующнй процесс описывается уравнением 2М!ООН + Нэ -в 2И! (ОН)э ЕО 1,32 В Прн заряде реакция протекает справа налево н на отрнцательном электроде образуется водород, который накаклнвается в замкнутом объеме корпуса до заданного давлення в пределах от 3,6 до 10 МПа (рнс.
11.3). НВ аккумуляторы удобно собирать в батарею в общем корпусе без опасення утечки тока: отсутствие свободного электролита исключает возможность появления шунтнрующнх цепей. Аккумуляторы в составе батарея обладают редким пренмуществом быть нечувствнтельнымн к перезаряду нлн переразряду прн цнклнрованнн. Прн перезарнде весь образующийся на положнтельяом Ют электроде кислород поступает иа водородный электрод н там каталитнческн взаимодействует с водородом с образованием воды. Давление прн этом не возрастает н лишь наблюдается повышение температуры. После полного разряда наиболее слабого аккумулятора (емкость лимнти- 6 руется положитель- ным электродом), ~с когда давление газа падает до 0,4— 0,6 МПа, в результа- Гл 33 33 43 И Еюиоиь, А ч те переполюсовим на положительном влекРии.
! Дз. Иииеиииие иаиримеиии троде начинает вы- ГД У) и диидеиии (8, 4) иии заряде (5 8) и разряде (2, 4) НВ иииу. делнтьси водоРод. аудитора еииастмо 4О д.ч Его объем равен объему водорода„ разряднвшегося на отрицательном электроде, поэтому никаких вредных последствий не наблюдается. Разрядные характеристики НВ аккумулятора достаточно стабильны прн среднем напряжении 1,25 В. Максимальный ток разряда НВ аккумулятора достигает 2 Си,, его ресурс составляет от 600 (яри 100Ъ-нем разряде) до 10000 циклов (прн 30$-ной глубине раз- Ь .
яда). Удельная энергия НВ батарей емкостью 3— А ч достаточно велика (55 — 70 Вт ч/кг). Недостаток НВ аккумулятора — высокий саморазряд в пределах 6 — 12% в сутки, вызванный взаимодействием водорода с гндроксидом никеля, поэтому эти источники така имеют ограниченное техническое применение. В США НВ батареи используют для работы в буферном режиме на спутниках Земли при длительности циклировання до 5 лет. Оин представляют интерес также в качестве источников энергоснабжения электромобнлей. Одна из главных проблем развития — снижение стоимости батарей, что возможно прн замене платиновых катализаторов н металлокерамическнх электродов более дешевымн материаламн. В последнее время интенсивно разрабатывается герметичный свннцово-водородный аккумулятор, реализующий систему Нз~ Ни80ь(РЬОь 33$ КОНТРОЛЪИЫЕ ВОПРОСЫ И ЭАЯАИИЯ 1. Дайте термодниаыическое обоснование теории двойной сульфатацни свинцового аккумулятора.
й. Какне факторы влияют из саморазрид свинцового аккумулнтора? 3. Обоснуйте оптимальную плотность электролита евинцового аккумулятора. Почему в стартериых батаревх оптимальиаи плотность кислоты 1Яй г/см'. а в стационарных 140 г!см'? 4. По каким причинам (ие менее четырех) происходит оплмвание активной массы положительного электрода евинцавого аккумулятора? 6. Какие условия обеспечивают создание герметнзированного свинцового аккумулятора? 6. В чем отличие мвэообслужнввемого от беэуходиого свввцового аккумулиторв? 7.
Сравните между собой характеристики железного в надмневого электрода щелочных аккумулнторов. Какие преимущества и недостатки змеев каждый из инх? 8. Сформулируйте преимущества и недостатки ламельиых н безламельиых НК аккумуляторов. 9. Чем объясиать различие зарядных характеристик герметичного н иегерметичиого НК аккумулятора? 18, Рассмотрите условии протекання ив кадмиевом электроде при заряде НК аккумулятора трех квтодимх реакций: восстановление гндроксида кадмвя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
