Blei-Säure-Batterie. Vergleich verschiedener Batterietypen

Der Akku ist genau das, was in absolut allen modernen Fahrzeugen zu finden ist. Der Hauptzweck dieser Einheit war und ist es, die elektronischen Geräte der Maschine bei Bedarf unter Umgehung des Generators mit Strom zu versorgen. Im Allgemeinen erschienen die ersten Batterien vor mehreren hundert Jahren. Seit dem 19. Jahrhundert hat das Design und die Konstruktion von Speicherbatterien zur Entwicklung einer der berühmtesten Baugruppen der Welt geführt - der Blei-Säure-Batterie. Unter Berücksichtigung der Nachfrage nach solchen Batterien für Autofahrer hat unsere Ressource beschlossen, sie genauer zu betrachten.

Die Geschichte des Erscheinens solcher Batterien

Der erste, der eine wirklich funktionierende Blei-Säure-Batterie entwarf und konstruierte, war ein französischer Wissenschaftler - Gaston Planté. Dieser Mensch war damals ernsthaft daran interessiert, Universalspeicher zu schaffen, da er nicht nur wissenschaftliches, sondern auch teilweise finanzielles Interesse hatte. Historischen Berichten zufolge boten damals noch wenige Batteriehersteller Gaston Plante viel Geld an, um einen neuen Batterietyp zu entwickeln und diesen bequem aufzuladen.

Dadurch ist es dem französischen Wissenschaftler teilweise gelungen, dieses Ziel zu erreichen. Genauer gesagt hat Plante ein Batteriedesign mit Bleielektroden und einer 10%igen Schwefelsäurelösung entwickelt. Trotz der Innovation der Säurebatterie in diesen Jahren hatte sie einen erheblichen Nachteil - die Notwendigkeit, eine große Anzahl von "Lade-Entlade"-Zyklen zu durchlaufen, um die Batterie "voll zu laden". Die Anzahl dieser Zyklen war übrigens so groß, dass es mehrere Jahre dauern kann, bis der Strom vollständig in der Batterie untergebracht ist. Dies lag vor allem an der Konstruktion von Bleielektroden und Separatoren, die in Batterien verwendet werden, wodurch die Köpfe der "Batteriebranche" für die nächsten Jahrzehnte mit diesem Manko der Batterien zu kämpfen hatten.

So entwarfen in der Zeit von 1880-1900 Wissenschaftler wie Fore und Volkmar unter allen Arten von Konstruktionsleitern fast ideale Säurebatterien... Das Wesen einer solchen Batterie bestand darin, keine festen Bleiplatten zu verwenden, sondern nur sein Oxid, kombiniert mit Antimon und auf speziellen Platten abgeschieden. Später patentierte Sellon die erfolgreichste Konstruktionsart dieser Batterie, indem ein mit Blei- und Antimonoxiden bestrichenes Metallgitter eingeführt wurde, das als Ergebnis:

• die Batteriekapazität mehrmals erhöht;
• erhöhtes kommerzielles Interesse der Unternehmen an der Aktienbank;
• und im Allgemeinen einen Evolutionssprung im Batteriegeschäft gemacht.

Beachten Sie, dass Blei-Säure-Batterien ab Anfang 1890 in Serienproduktion gingen und überall weit verbreitet waren.

In den 1970er Jahren wurden die Batterien durch den Ersatz von Standardsäureelektrolyten durch verbesserte Gase und Gele versiegelt. Als Ergebnis wurde die Batterie teilweise abgedichtet. Eine vollständige Abdichtung konnte jedoch nicht erreicht werden, da ohnehin beim Laden und Entladen der Batterie einige Gase entstehen, deren Freisetzung aus dem Inneren der Batterie zu ihrem Eigennutz wichtig ist. Seitdem werden versiegelte Blei-Säure-Batterien in großem Umfang verwendet und sind, abgesehen von geringfügigen Verbesserungen an den verwendeten Elektrolyten und Elektroden, praktisch unverändert geblieben.

Blei-Säure-Batteriegerät

Blei-Säure-Batterien sind von ihrem allgemeinen Aufbau her seit mehr als 110 Jahren unverändert. V Gesamtansicht Der Akku besteht aus folgenden Elementen:

• Kunststoff- oder Gummikörper in Form eines Prismas;
• ein Metallgitter mit einer geeigneten Verteilung von Blei und Unterteilungen in positive, negative Elektroden;
• Ventil zum Ablassen von Gasen;
• Bereiche zum Befüllen mit Elektrolyt, sonst - Separatoren;
• mit Mastix gefüllte interdimensionale Bereiche;
• Deckel.

Alle Elemente sowohl einer stationären Blei-Säure-Batterie als auch einer solchen nicht-stationären Batterie bilden einen geschlossenen Komplex. Eine teilweise vollständige Versiegelung ist in den meisten modernen Batterien verfügbar, da sie über ein System zum Entfernen zu stark drückender Gase verfügt. Eine vollständige Abdichtung ist konstruktiv nur in hohe Batterien durch die Verwendung einer speziellen Elektrodenkonstruktion, die es ermöglicht, während des Betriebs überhaupt keinen Elektrolyten hinzuzufügen und keine Abgase zu entfernen. Auf jeden Fall, dass die Batterie teilweise vollständig versiegelt ist, was bei vollständig vollständiger Isolierung normalerweise als versiegelte Blei-Säure-Batterien bezeichnet wird, daher gibt es in dieser Hinsicht keine Unterschiede zwischen verschiedenen Batterietypen.

Verschiedene Akkus und wie sie funktionieren

Es wurde bereits erwähnt, dass Blei-Säure-Batterien unterteilt werden in verschiedene Typen... Unabhängig von der Art ihrer Organisation arbeiten sie nach dem Prinzip elektrolytischer chemischer Reaktionen. Diese basieren auf der Wechselwirkung von Blei (oder einem anderen Metall), Bleioxid (mit Antimon) und Schwefelsäure (oder einem anderen Elektrolyten). Es ist diese Art der Interaktion in Säurebatterien wurde als die beste anerkannt, da andere Kombinationen von Wechselwirkungen von Substanzen während der Säurehydrolyse entweder zu einer geringen Batterielebensdauer (bei Zugabe von Kalzium) oder zu einem übermäßigen "Kochen" im Inneren des Teils (in Abwesenheit von Antimon) führen, oder zu ungenügender Leistung (bei Verwendung nur von Bleiplatten) ...

Heute gibt es drei Haupttypen von Blei-Säure-Batterien, genauer gesagt:

1. Blei-Säure-Batterien 6V. Sie basieren auf dem Prinzip der Verwendung von 6 Zellen, dh die Batterie ist intern in 6 zusammenarbeitende Blöcke unterteilt, von denen jeder im Allgemeinen etwa 2,1 Volt Spannung erzeugt, was letztendlich 12,6 Volt für die gesamte Batterie ergibt. Derzeit werden 6V-Blei-Säure-Batterien in der Automobilindustrie am häufigsten verwendet, da sie in Bezug auf ihre Arbeit von allen Seiten von höchster Qualität sind;
2. Hybridbatterien. Diese "Bestien" sind eine Mischung, bei der eine Elektrode (oft positiv) mit Blei-Antimon-Oxid und die andere (normalerweise negativ) mit Blei-Calcium-Oxid verwendet wird. Solche Batterien sind aufgrund der Verwendung von Kalzium in ihrem Design weniger haltbar;
3. Gel-Blei-Säure-Batterien. Etwas anders als die oben beschriebenen Batterietypen, da sie einen gelartigen Elektrolyten haben, der es ihnen ermöglicht, in jeder Position verwendet zu werden. Nach Eigenschaften Gel-Batterienähneln herkömmlichen Blei-Surmisc-Batterien und erobern in ihrem Segment bereits aktiv den Markt der Automobilindustrie.

Wie die Praxis zeigt, sind die erfolgreichsten Designs von Blei-Säure-Batterien Standard mit dem Vorhandensein von Antimon auf dem Elektrodengitter und Gel, relativ jung. Die Hybriden haben aufgrund ihrer Besonderheiten keine Nachfrage auf dem Markt, daher werden sie praktisch nicht verkauft und sind äußerst selten zu finden.

Betriebsvorschriften

Im Vergleich zu anderen Batterietypen sind Blei-Säure-Batterien weniger wählerisch. Allgemeine Anforderungen an den Betrieb von Batterien sind Sonderorganisationen und direkt vom Hersteller. Die Anforderungen sind übrigens für stationäre und nicht stationäre Batterien unterschiedlich. Für die ersten Batterietypen sind dies wie folgt:

• Inspektion und Inspektion - wöchentlich durch Fachpersonal;
• Laufende Reparaturen - mindestens einmal alle 1 Jahr;
• Kapitalwiederherstellung - mindestens alle 3 Jahre und nur wenn möglich;
• Zuverlässige Befestigung des Akkus während des Betriebs auf speziellen Ständern;
• Das obligatorische Vorhandensein von Beleuchtung im Lagerraum;
• Lackieren der Oberfläche, auf der sich die Batterie befindet, mit säurebeständiger Farbe;
• Halten des Elektrolyts in den Batterieseparatoren auf dem richtigen Niveau (Kontrolle / Nachfüllen monatlich);
• Verfügbarkeit von Ladegeräten und Einhaltung der Laderegeln;
• Die Nennspannung im Netz ist 5% höher als die der darin geladenen Batterien;
• Vermeiden Sie die Lagerung des Akkus im entladenen Zustand für mehr als 12 Stunden;
• Lagertemperatur von -20 bis +45 Grad Celsius, für 50% geladene Batterien - von -20 bis +30. Lagern Sie keine ungeladenen Batterien.

Bei nicht ortsfesten Blei-Säure-Batterien bestehen die Lagerbedingungen nur in deren rechtzeitiger Aufladung, Überwachung des Elektrolyten (sofern erforderlich) und strikt bestimmungsgemäßer Verwendung der Batterie.

Laderegeln

Das Aufladen einer Batterie ist genau das Verfahren, das im einzig richtigen Modus durchgeführt werden sollte. Andernfalls wird der Akku durch einige falsche Vorgänge beim Aufladen entweder zu einer Stromquelle mit geringem Stromverbrauch oder "tötet" das Teil vollständig. Da sie diese Eigenschaft von wiederaufladbaren Batterien kennen, stellen ihre Besitzer oft zwei Fragen:

1. Wie lädt man den Akku richtig auf?
2. Was ist das beste Blei-Säure-Ladegerät?

Zur zweiten Frage können wir eindeutig sagen, dass das Aufladen des Akkus mit jedem Gerät zulässig ist, Hauptsache, es ist in Ordnung. Und wie man einen Blei-Säure-Akku auflädt, lassen Sie uns genauer sprechen. Im Allgemeinen ist die korrekte Ladereihenfolge wie folgt:

1. Die Batterie wird an einem speziell für das Aufladen ausgestatteten Ort platziert: Die Oberfläche ist mit Säureschutzfarbe lackiert, es gibt keine offenen Wasser- und Feuerquellen, der Zugang zum Territorium ist begrenzt;
2. Danach wird der Akku normgerecht an das Ladegerät angeschlossen;
3. Anschließend wird der Lademodus am Ladegerät unter Einhaltung von zwei Hauptbedingungen eingestellt:
   • die Spannung ist konstant und liegt in der Größenordnung von 2,35-2,45 Volt;
   • der Strom zu Beginn des Ladevorgangs ist am höchsten, gegen Ende nimmt er allmählich und merklich ab.

Der eigentliche Ladevorgang des Akkus im Standardmodus dauert ca. 3-6 Stunden, außer bei Verwendung billiger und schwacher Geräte sowie beim Aufladen eines "leeren" Akkus.

Batteriewiederherstellung

Lassen Sie uns am Ende des heutigen Materials auf den Prozess der Rückgewinnung von Blei-Säure-Batterien achten. Es ist allgemein anerkannt, dass diese Art von Batterie bei einer Tiefentladung entweder vollständig "stirbt" oder eine sehr schwache Ladung hält. Tatsächlich ist die Situation anders.

Laut zahlreichen Studien können Blei-Säure-Batterien ihre Nennkapazität auch nach 2-4 Vollentladungen beibehalten. Dazu reicht es aus, ein kompetentes Verfahren zu ihrer Wiederherstellung durchzuführen. Wie kann man diese Batterie wiederherstellen? In der folgenden Reihenfolge:

1. Die Batterie wird an einem speziell vorbereiteten Ort mit einer Lufttemperatur von etwa 5-35 Grad über Celsius platziert;
2. Akku und Ladegerät sind verbunden;
3. Der letzte zeigt solche Indikatoren an wie:
   • Spannung - 2,45 Volt;
   • Stromstärke - 0,05 CA.
4. Eine zyklische Ladung erfolgt mit kurzen Unterbrechungen in der Größenordnung von 2-3 mal;
5. Die Batterie wurde wiederhergestellt.

Beachten Sie, dass ein solches Verfahren nicht in jeder Situation mit Erfolg endet, aber wenn die Regeln zur Wiederherstellung der Batterie beachtet werden und die Batterie selbst aus hochwertigen Materialien besteht, besteht kein Grund, am Erfolg der Veranstaltung zu zweifeln.

Das ist vielleicht das Meiste wichtige Informationen auf Blei-Säure-Batterien ist zu Ende. Wir hoffen, dass das heutige Material für Sie nützlich war und Antworten auf Ihre Fragen lieferte.

Wenn Sie Fragen haben, hinterlassen Sie diese in den Kommentaren unter dem Artikel. Wir oder unsere Besucher beantworten diese gerne.

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Elektrische Ausrüstung von Autos

Bleisäure wiederaufladbare Batterien

Das Funktionsprinzip einer Blei-Säure-Batterie

Eine Batterie ist ein elektrisches Gerät, das beim Laden aus Gleichstromquellen elektrische Energie speichert und beim Entladen an Verbraucher, in diesem Fall eine Stromquelle, abgibt.

In Automobilen werden hauptsächlich Blei-Säure-Batterien verwendet. Darüber hinaus können auch alkalische Eisen-Nickel-Batterien verwendet werden.

Bleisäure einfachste Batterie(Element) ist ein Glas- oder Plastikgefäß, in das zwei Bleiplatten getaucht und mit Elektrolyt gefüllt sind – einer Lösung aus chemisch reiner starker Schwefelsäure und destilliertem Wasser. Schwefelsäure, die auf die Bleiplatten einwirkt, oxidiert sie und die Oberfläche der Platten ist mit Bleisulfat überzogen. Gleichzeitig nimmt die Dichte der Lösung ab und fast reines Wasser verbleibt im Elektrolyten.

Damit die Batterie Strom liefern kann, muss sie zunächst aufgeladen werden, dh ein konstanter elektrischer Strom muss durch sie geleitet werden. Durch den elektrischen Stromfluss durch den Elektrolyten von der positiven Platte zur negativen Platte kommt es in der Batterie zu einer chemischen Reaktion. In diesem Fall wird Bleisulfat auf der positiven Platte in Bleiperoxid umgewandelt und auf der negativen Platte - in reines Bleischwamm, erscheint wieder Schwefelsäure im Elektrolyten und die Dichte der Lösung nimmt zu.

Wenn die chemische Umwandlung der Zusammensetzung der Platten abgeschlossen ist, wird die Batterie geladen. Wenn Sie weiterhin einen elektrischen Strom durch die Batterie leiten, beginnt sich das Elektrolytwasser in seine Bestandteile zu zersetzen - Wasserstoff und Sauerstoff, die in Form von Blasen aus dem Elektrolyten freigesetzt werden. Heftiges Sprudeln (Elektrolytkochen) zeigt das Ende der Batterieladung an.

Wenn die Pole einer geladenen Batterie durch einen äußeren Stromkreis geschlossen werden, findet darin eine umgekehrte chemische Reaktion statt, bei der die Platten in ihrer Zusammensetzung in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Dadurch wird die Batterie entladen und gibt die gespeicherte elektrische Energie zur Versorgung der eingeschalteten Verbraucher ab. Beim Entladen fließt der elektrische Strom im externen Stromkreis von der positiven Platte zur negativen, dh in entgegengesetzter Richtung zur Richtung beim Laden. In diesem Fall werden die positiven und negativen Platten der Batterie wieder mit Bleisulfat bedeckt, und die Dichte des Elektrolyten nimmt ab und wird zu fast reinem Wasser. Wenn die chemische Reaktion vollständig abgeschlossen ist, wird die Batterie entladen und kann keinen Strom mehr abgeben. Für den weiteren Betrieb muss der Akku aufgeladen werden.

Batteriegerät

Die wiederaufladbare Batterie ist aus einzelnen Elementen zusammengesetzt - Akkumulatoren in einem gemeinsamen Monoblock-Tank.

Der Monoblock der Autobatterie ist durch Trennwände in separate Batteriekammern unterteilt. Jede Kammer ist oben durch einen Ebonitdeckel mit einer mit einem Stopfen verschlossenen Einfüllöffnung verschlossen. Die Kammer enthält eine Reihe von Platten (positiv und negativ), die durch Separatoren getrennt sind.

Der Monoblock besteht aus Asphalt-Pech-Masse oder Ebonit. In die Kammern eines Asphalt-Pech-Monoblocks werden normalerweise dünnwandige säurebeständige Kunststoffeinsätze (PVC oder Vinyl-Kunststoff) eingepresst, die die Wände des Monoblocks gut vor Säurekorrosion schützen, was die Lebensdauer erheblich erhöht.

Um die Kapazität des Akkus zu erhöhen, d. h. die Fähigkeit, diese beim Laden aufzunehmen große Menge der elektrischen Energie werden in jeder Kammer mehrere positive und negative Platten einer speziellen Konstruktion installiert, wodurch die Gesamtarbeitsfläche der Platten erhöht wird.

Reis. 1. Wirkungsschema einer Blei-Säure-Batterie

Die Basis jeder Platte ist ein aus reinem Blei gegossenes Gitter mit einer geringen Beimischung (6-8%) Antimon zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit. Die Aktivmasse wird in das Gitter gepresst und anschließend getrocknet. Diese Masse wird aus pulverisierten Bleioxiden - Rotblei und Bleibleistein - hergestellt, gemischt mit starker, chemisch reiner Schwefelsäure. Die aktive Masse positiver Platten enthält normalerweise bis zu 75 % Bleirot, daher haben die Platten einen rötlichen Farbton. Die aktive Masse der Negativplatten enthält mehr Bleiglätte, die Platten sind grau oder bläulich gefärbt.

Reis. 2. Blei-Säure-Akku: a - dreizellig; b - Sechs-Elemente

Als Packung für die Platten wird neben den angegebenen Bleioxiden auch Bleimehl verwendet, das beim Mahlen oxidiert und in Schwefelsäure eingerührt wird.

Nach der Fertigung und Montage werden die Platten einer Formgebung, also mehreren elektrischen Lade- und Entladevorgängen, unterzogen.

Alle gleichnamigen Platten werden durch Schweißen zu einem Block mit einer gemeinsamen Brücke verbunden - einem Flansch mit Bleistift... In jeder Kammer sind die positiven Platten mit den negativen angeordnet. Die Plattenblöcke haben zwei Anschlussstifte (Bourne) - positiv (plus) und negativ (minus). In jedem Block gibt es eine negative Platte mehr als positive. Daher wird jede positive Platte beidseitig mit negativen Platten verschlossen, wodurch ihre gesamte Oberfläche genutzt wird und die Möglichkeit des Verziehens bei einem hohen Entladestrom ausgeschlossen ist.

Um den direkten Kontakt einer Platte mit einer anderen zu vermeiden oder sie mit einer herausfallenden Aktivmasse zu verschließen, werden säurebeständige Dichtungen - Separatoren zwischen ihnen installiert. Es gibt zwei Arten von Trennzeichen:
1) aus Holz oder kombiniertem Verbundwerkstoff - aus Holz und PVC oder aus Holz und Glasfaser;
2) aus mikroporösem Ebonit (mipore) und mikroporösem Kunststoff (miplast) oder kombiniert aus miplast und Vinylchlorid oder miplast und Glasfilz.

Platten mit Separatoren sind in separaten Kammern des Monoblocks installiert und ruhen auf den unteren Rippen des Bodens, was die unteren Teile der Platte vor dem Verschließen durch die im Laufe der Zeit herausfallende und sich zwischen den Rippen in der Güllekammer sammelnde aktive Masse schützt. Von oben wird jede Kammer mit einer Kunststoffabdeckung dicht verschlossen. Die Ränder der Monoblockkammern am Übergang zum Deckel sind mit säurebeständigem Mastix gefüllt. Negative und positive Stifte von Blöcken (Bor) von Platten kommen auf der Oberfläche des Deckels jeder Kammer heraus. Die Stifte sind mit gerippten Bleibuchsen abgedichtet, die in die Kappen eingelassen sind. Die Buchsen werden zusammen mit den Überbrückungsstegen an die Stifte gelötet. Bei einigen Batterietypen sind die Stifte mit Kappen mit einer säurebeständigen Masse versiegelt. Die äußersten beiden Pole der Batterie – Plus und Minus – sind mit Polschuhen ausgestattet, an denen die externen Netzwerkkabel mit Klemmen und Spannschrauben angeschlossen werden. In jeder Kammer sind über den Platten Schutzschilde aus PVC oder einem anderen säurebeständigen Material angebracht, die dazu dienen, die Kanten der Separatoren und Platten vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Im Deckel jeder Kammer befindet sich eine Einfüllöffnung, die an der Dichtung durch einen Stopfen 9 mit einer Belüftungsöffnung verschlossen ist, die zum Austritt von Gasen dient. Im Stopfen unter dem Loch ist eine Reflektorplatte installiert, die das Verspritzen von Elektrolyt verhindert. Bei neuen Batterien wird eine Dichtscheibe unter den Stecker gelegt, die im Batteriebetrieb entfernt wird. Bei einigen Batterietypen ist das Loch in der Kappe zum Einfüllen des Elektrolyten auf der Dichtung mit einem Blindstopfen mit einer Gummidichtungsmanschette im Inneren verschlossen, und es gibt eine spezielle Entlüftungsarmatur mit einem Reflektor im Inneren für den Austritt von Gasen. Eine solche Einfüllöffnungsanordnung macht es bequemer, Elektrolyt bis zum erforderlichen Niveau hinzuzufügen.

Batterien sind mit geformten Platten erhältlich, aber normalerweise trocken ohne Elektrolyt. Daher müssen neue Batterien mit Elektrolyt gefüllt und wieder aufgeladen werden.

Aufladbare Batterien sind mit drei oder sechs Zellen in einem Gerät erhältlich; im letzteren Fall werden sie mit einer Quer- oder Längsanordnung von Elementen hergestellt. Batterien für LKWs werden in der Regel in einem Holzkoffer mit Deckel verbaut. Batterien, die in Geländefahrzeugen verwendet werden, sind mit versiegelten (hydrostatischen) Stopfen ausgestattet, die das Eindringen von Wasser in die Batterie beim Durchfahren des Fahrzeugs verhindern.

Die Hauptindikatoren der Batterie

Die Hauptindikatoren, die den Betrieb der Batterie und des Akkus bestimmen, sind ihre Spannung und Kapazität.

Eine Batterie (Zelle) eines Akkumulators, unabhängig von der Anzahl der Platten und deren Größe, liefert im Arbeits- und geladenen Zustand eine Spannung von durchschnittlich 2 V. Bei vollständiger Entladung sinkt die Spannung darin auf 1,7 V.

Die Kapazität einer Batterie ist die Fähigkeit, diese beim Laden aufzunehmen und dann beim Entladen mit konstantem Strom bis zum maximal zulässigen Spannungsabfall eine bestimmte Menge an elektrischer Energie abzugeben.

Die Kapazität hängt von der Anzahl der Teller im Gefäß (Kammer) und deren Größe ab und wird in Amperestunden (ah) gemessen. Die Kapazität wird durch Multiplikation des Entladestroms in Ampere mit der Zeit in Stunden bestimmt, während der die Batterie bei einem bestimmten Strom entladen werden kann. Wenn beispielsweise eine Batterie während der Entladung unter bestimmten Bedingungen 5 Stunden lang einen Strom von 4 Ampere liefern kann, beträgt ihre Kapazität 20 Ampere.

Die Spannung einer Batterie reicht nicht aus, um die elektrischen Geräte des Fahrzeugs zu versorgen. Um eine höhere Spannung zu erhalten, werden mehrere Batterien in einem Monoblock zu einer Batterie zusammengefasst und über Leitungsbrücken in Reihe geschaltet. In diesem Fall wird der Pluspol eines Elements mit dem Minuspol eines anderen Elements verbunden usw.

Wenn die Batterien in Reihe geschaltet sind, erhöht sich die Spannung an den äußersten Ausgangsklemmen der Batterie proportional zur Anzahl der Batterien, und die Kapazität der gesamten Batterie bleibt gleich der Kapazität einer Batterie.

Die in der Batteriemarke angegebene Kapazität wird als Nennkapazität bezeichnet und wird unter ganz bestimmten Entladebedingungen bereitgestellt: bei einem 10-Stunden-Modus und einer durchschnittlichen Elektrolyttemperatur von 30 ° (GOST 959-51).

Die Batteriekapazität ist nicht konstant. Mit steigendem Entladestrom und sinkender Elektrolyttemperatur nimmt die Batteriekapazität deutlich ab. Dies ist bei der Verwendung des Akkus zu berücksichtigen.

Bei Fahrzeugen mit einer Spannung von 12 V Elektrogeräten sind Batterien gleicher Spannung eingebaut, bestehend aus sechs Batterien oder zwei Batterien mit einer Spannung von 6 V, die in Reihe geschaltet sind. Bei Autos mit einer Spannung von 24 V sind zwei Batterien mit einer Spannung von 12 V in Reihe geschaltet (MAZ-500, KrAZ-257). Wenn die Spannung von 24 V nur beim Einschalten des Anlassers verwendet wird, werden zwei parallel geschaltete Batterien mit einer Spannung von 12 V verwendet, die beim Starten des Starters automatisch auf eine Reihenschaltung umschalten Motor (MAZ-200, KrAZ-214). Bei Pkw befindet sich die Batterie meist unter der Motorhaube. Bei Nutzfahrzeugen wird die Batterie häufig entweder unter dem Fahrersitz oder auf der Trittstufe verbaut.

In der elektrischen Ausrüstung von Autos wird ein Eindraht-Verkabelungssystem verwendet, bei dem einer der Drähte die Metallteile des Autos ist, seine Masse, daher ist ein Batteriepol (normalerweise negativ) mit Masse kurzgeschlossen und der andere ( positiv) mit dem Netz verbunden ist,

Bei einigen Automodellen ist der Minuspol der Batterie über einen speziellen Schalter mit Masse verbunden. Dadurch kann der Akku im Ruhezustand vom Stromnetz getrennt werden, was den Akku vor möglichen Leckströmen schützt.

Im Gehäuse (Abb. 3) des Leistungsschalters VB-318 ist eine Stange mit einem Knopf installiert. Am unteren Ende des Schafts befinden sich bewegliche Hauptkontakte mit Federn und ein Hilfskontakt. Bewegliche Kontakte befinden sich oberhalb der im Gehäuse befestigten Festkontakte. Der Kontakt ist mit Masse verbunden, und der isolierte Kontakt ist mit der Klemme verbunden, an der das Kabel vom Minuspol der Batterie angeschlossen ist. Der Stab mit den Kontakten wird durch die Federn nach oben gedrückt. Auf der Oberseite des Gehäuses ist eine Anschlagplatte mit einer Feder und einem kleinen Knopf angebracht.

Reis. 3. Batterieschalter

Durch Drücken der Haupttaste wird der Akku mit dem Netzwerk verbunden. In diesem Fall werden die festen Kontakte zuerst durch den beweglichen Hilfskontakt und dann durch die Hauptkontakte geschlossen und die Batterie wird an Masse gelegt. Dabei wird die Stange 6 in der Ein-Stellung durch eine Sicherungsplatte 8 fixiert, die unter der Wirkung einer Feder in die Nut an der Stange gelangt.

Die Batterie wird durch Drücken der seitlichen Taste ausgeschaltet, wodurch die Verriegelungsplatte bewegt und die Hauptstange 6 freigegeben wird. Die Stange, die zusammen mit den Kontakten ansteigt, öffnet den Batteriestromkreis. Einige nicht gleichzeitige sequentielle Schließen und Öffnen der Hilfs- und Hauptkontakte reduzieren das Durchbrennen der Kontakte.

Akkus haben eine bestimmte Kennzeichnung (gemäß GOST Ohm 959-51). Zum Beispiel ist eine 3-ST-70-VD-Batterie in einem GAZ-51A-Auto installiert. Die erste Zahl gibt die Anzahl der Batterien (Zellen) in der Batterie und damit die Gesamtspannung an, wenn jede Zelle eine Spannung von 2 V hat. Die zweite Zahl gibt die Nennkapazität der Batterie in Ah an, die Buchstaben CT weisen darauf hin, dass es sich um eine Charterbatterie handelt. Das Material des Tanks wird mit Buchstaben bezeichnet: E - Ebonit, P - Asphalt-Pechmasse mit säurebeständigen Einlagen, B - Asphalt-Pechmasse ohne säurebeständige Einlagen. Das Material der Separatoren wird mit den Buchstaben D - Holz, DS - Holz und Glasfaser, M - Miplast, MS - Miplast und Glasfaser, R - Mipor bezeichnet. Der Buchstabe 3 bedeutet, dass der Akku trocken geladen ist.

Akku für den Gebrauch vorbereiten

Neue Trockenzellen müssen mit Elektrolyt gefüllt und wieder aufgeladen werden.

Der Elektrolyt wird aus Batteriesäure und destilliertem Wasser hergestellt. Zur Herstellung des Elektrolyten werden schwefelsäurebeständige Schalen verwendet - Keramik, Ebonit, Glas. Zuerst wird destilliertes Wasser in das Geschirr gegossen und dann vorsichtig und allmählich Säure.

Der Elektrolyt zum Befüllen der Batterie wird je nach Batterietyp, klimatischen Bedingungen und Jahreszeit mit einer bestimmten Dichte (1,27-1,34) verwendet.

Die erforderliche Dichte des Elektrolyten wird gemäß den Herstellerangaben eingestellt.

Die Dichte des Elektrolyten wird mit einem speziellen Hydrometer mit einer Pipette gemessen.

Der Elektrolyt in den Batteriezellen ^ muss bis zu einer Höhe von 10-15 mm über dem über den Separatoren angebrachten Schutzschild eingefüllt werden. Der Füllstand wird mit einem Glasrohr überprüft, das ganz in den Schild abgesenkt und nach dem Schließen des oberen Lochs entfernt wird. Aus der Höhe der Elektrolytsäule im Rohr wird deren Füllstand bestimmt.

Bei Batterien mit automatische Anpassung Füllstand müssen Sie die Stopfen abschrauben und mit Gummitüllen fest auf die zuvor abgewischten Entlüftungsstutzen setzen, dann Elektrolyt bis zu einer Höhe von 15-20 mm unter der Oberkante des Einfüllstutzens in die Elemente gießen. Beim Entfernen der Stopfen aus den Armaturen stellt sich der Elektrolyt in den Zellen auf einem normalen Niveau ein.

Nach 3-6 Stunden (je nach Batterietyp) nach dem Einfüllen des Elektrolyts wird die Batterie geladen, indem der Pluspol der Batterie mit dem Pluspol der Stromquelle und der Minuspol mit dem Minuspol verbunden wird.

Das Aufladen erfolgt mit einem normalen Strom für jeden Batterietyp, der in den Werksanweisungen angegeben ist. Der Ladevorgang wird fortgesetzt, bis in allen Batterien (Zellen) der Batterie eine starke Gasentwicklung (Kochen) auftritt und die Spannung und Dichte des Elektrolyten 3 Stunden lang konstant bleiben.

Achten Sie beim Laden darauf, dass die Elektrolyttemperatur nicht über 45 °C steigt.

Am Ende der ersten Ladung wird die Dichte des Elektrolyten überprüft und bei Bedarf in allen Zellen normalisiert, wobei ein Teil des Elektrolyten mit einem Gummiball und destilliertem Wasser aus der Zelle gesaugt wird oder Elektrolyt erhöhter Dichte wird zugegeben.

Nach der ersten Ladung können neue Batterien in Betrieb genommen werden. Um die Lebensdauer des Akkus während des Betriebs zu verlängern, ist es sinnvoll, mehrere Ladezyklen durchzuführen und nach dem Laden des Akkus mit einem Nennentladestrom zu entladen, bis die Spannung einer Zelle auf 1,7 V abfällt.

Batteriepflege und Störungen

Zu den wichtigsten Pflegeelementen gehören:
1) Überprüfung der Halterungen und Reinigung der Batterie;
2) Reinigen und Festziehen der Anschlüsse;
3) Überprüfen des Elektrolytstands und Nachfüllen;
4) Überprüfung des Ladezustands der Batterie;
5) Prüfen des Ladestroms;
6) Schutz der Batterie vor schneller Entladung und Kurzschlüssen.

Die Überprüfung der Batteriehalterungen ist unbedingt erforderlich, um Schäden an der Batterie zu vermeiden.

durch Schütteln mit losen Befestigungselementen. Der Akku muss fest im Sockel sitzen. Bei LKWs sollten Gummidichtungen unter der Batterie installiert werden. Es ist regelmäßig erforderlich, den Monoblock auf Risse und Elektrolytlecks zu überprüfen. Sie sollten auch die Unversehrtheit der Vergussmasse auf dem Deckel überprüfen.

Eine Batteriereinigung ist notwendig, um den Kurzschluss der Batterien (Zellen) auf der verschmutzten Batterieoberfläche, die in der Regel durch Elektrolytspritzer benetzt ist, zu beseitigen. Die Oberfläche des Akkus sollte mit einem sauberen Tuch gereinigt werden. Der auf der Batterieoberfläche verschüttete Elektrolyt muss mit einem sauberen, in einer Ammoniak- oder Sodalösung (10%ige Lösung) getränkten Tuch abgewischt werden. Sie sollten auch die Belüftungsöffnungen reinigen, um zu verhindern, dass Gase die Dosen beschädigen.

Das Reinigen und Festziehen der Klemmen ist notwendig, um einen guten Kontakt in den Klemmen zu gewährleisten. Die Klemmen müssen gut gereinigt, fest angezogen und von außen mit einer dünnen Schicht technischer Vaseline oder festem Öl geschmiert werden, um ihre Oxidation zu verhindern. Es ist auch notwendig, die Befestigung des Drahtes am Boden festzuziehen. Lassen Sie keine starken Spannungen auf die Drähte zu, da dies die Ausgangsklemmen beschädigen und Risse im Mastix bilden kann.

Die Überprüfung des Elektrolytstandes ist notwendig, da der Elektrolytstand durch Verdunstung und Abkochen des Elektrolyten absinken kann. Wenn der Elektrolytstand sinkt, wird den Batteriebänken destilliertes Wasser hinzugefügt, da nur Wasser verdampft.

In regelmäßigen Abständen sollten Sie die Dichte des Elektrolyten bei einer vollständig geladenen Batterie überprüfen und sicherstellen, dass sie in allen Bänken gleich ist, und die Dichte des Elektrolyten gegebenenfalls auf den Normalwert bringen.

Der Entladezustand der Batterie kann durch die Dichte des Elektrolyten oder mit einem Voltmeter mit Ladestecker überprüft werden.

Der Akku muss immer geladen werden. Wenn der Akku während der Überprüfung nicht vollständig geladen ist, müssen Maßnahmen zum Laden ergriffen werden, um die Gründe zu ermitteln, die den normalen Betrieb des Akkus beeinträchtigen.

Eine Batterie, die im Winter zu mehr als 25 % und im Sommer zu mehr als 50 % entladen ist, muss ausgebaut und wieder aufgeladen werden.

Befindet sich der Akku längere Zeit in einem unvollständig geladenen Zustand, führt dies zu Schäden an seinen Platten. Im Winter kann der Elektrolyt einer entladenen Batterie gefrieren und die Batterie zerstören.

Die Steuerung des Ladestroms und des Batterielademodus kann grob nach den Angaben des im Bordnetz vorhandenen Amperemeters erfolgen.

Wenn der Akku geladen ist, weicht die Amperemeternadel fast nicht von der Mittelstellung ab, auch wenn erhöhte Anzahl Kurbelwellendrehzahl des Motors. Wenn die Batterie entladen wird und die Drehzahl der Motorwelle erhöht wird, weicht die Amperemeternadel aufgrund einer Erhöhung des Stroms zum Laden der Batterie deutlich in Richtung des Ladestroms ab. Die Abweichung der Amperemeternadel beim Einfahren des Autos Rückseite oder wenn die Warnleuchte aufleuchtet, weist dies auf eine schwache Batterie hin.

Ein Schutz der Batterie vor Schnellentladung und Kurzschlüssen ist erforderlich, um ein Verziehen der Platten und ein Zerbröckeln der aktiven Masse zu vermeiden. Daher ist es für lange Zeit und mehrmals hintereinander unmöglich, den Starter einzuschalten, der einen sehr starken Strom verbraucht. Es wird nicht empfohlen, einen stark gekühlten Motor im Winter bei niedrigen Temperaturen mit einem Anlasser zu starten. Es ist notwendig, den Motor vorzuwärmen und die Kurbelwelle mehrmals manuell durchzudrehen.

Bringen Sie bei der Inspektion der Batterie keine offene Flamme in die Batterie, da es zu einem Gasblitz über dem Elektrolyten kommen kann.

Beim Umschalten vom Sommerbetrieb auf den Winterbetrieb oder umgekehrt ist es erforderlich, die Elektrolytdichte auf den empfohlenen Wert zu bringen.

Im Winter sollten offene Batterien isoliert werden.

Beim Einbau der Batterie in ein Auto ist es notwendig, ihre Pole korrekt mit Masse und einem Stromkreis zu verbinden. Die Richtigkeit des Anschlusses kann mit einem Amperemeter überprüft werden. Bei entladenem Akku sollte der Pfeil in die entsprechende Richtung (zum Pluszeichen) abweichen. Die Polarität der Batteriepole kann durch die Plus- und Minuszeichen an den Polklemmen bestimmt werden, und wenn sie fehlen, indem man die Drähte von den Polklemmen in angesäuertes Wasser senkt oder rohe Kartoffeln verwendet. In angesäuertem Wasser auf dem negativen (Minus) Draht werden Gasblasen heftig freigesetzt und ein grüner Fleck erscheint um den positiven (Plus) Draht, der in der Kartoffel steckt.

Batteriespeicher. Wird die Batterie aus dem Auto ausgebaut und einer relativ kurzen Lagerzeit zugeführt, muss sie zuerst vollständig geladen, der Elektrolytstand überprüft und die Elektrolytdichte auf gebracht werden Normaler Wert(nicht höher als 1.280 bei 15 ° C), durch Abwischen der Außenseite des Monoblocks und der Abdeckungen gründlich reinigen, die Anschlüsse reinigen und in einem sauberen, belüfteten Raum mit konstanter Temperatur aufbewahren.

Um eine innere Selbstentladung und eine erhöhte Korrosion der positiven Platten zu vermeiden, ist es vorzuziehen, Batterien mit Elektrolyt in einem Kühlraum mit konstante Temperatur nicht niedriger als -25 ° С und nicht höher als 0 ° . Überprüfen Sie bei der Lagerung von Batterien unter solchen Bedingungen monatlich die Elektrolytdichte und laden Sie die Batterien nur auf, wenn die Dichte unter sinkt akzeptabler Wert(unter 1.230 bei 15°C). Bei normale Vorraussetzungen Batterien mit dieser Speichermethode müssen nur vor der Inbetriebnahme geladen werden.

Bei Lagerung von Batterien bei Temperaturen über 0 °C müssen diese monatlich geladen werden, um die durch Selbstentladung verloren gegangene Kapazität wiederherzustellen.

Bei diese Wege Akkus sind immer einsatzbereit.

Bei einer Langzeitlagerung von beispielsweise mehr als sechs Monaten sowie wenn ein häufiges Aufladen der Batterie, das für das erste Lagerungsverfahren erforderlich ist, nicht möglich ist, wird ein Verfahren zur Lagerung von Batterien ohne Elektrolyt praktiziert. In diesem Fall sollte die Batterie mit einem Strom entsprechend 1/20 der Kapazität vollständig entladen werden, bis die Spannung bei einer Batterie auf 1,7 V abfällt, dann nach dem Entfernen der Batterie den Elektrolyt aus dieser herausgießen und die Dosen gründlich ausspülen mit destilliertem Wasser. Es sollte gespült werden, bis das Wasser aufhört zu oxidieren. Nach dem Spülen und gründlichen Trocknen der Batterie ist es notwendig, die Öffnungen der Dosen dicht zu verschließen und die Außenseite zu reinigen und die Batterie in dieser Form zur Langzeitlagerung zu legen.

Fehlfunktionen der Batterie. Die Hauptfehler der Batterie sind: unzureichende Ladung, Überladung, Sulfatierung der Platten, Kapazitätsverlust, interne Selbstentladung, Plattenverzug, Auslaufen der Batterie.

Unzureichende Batterieladung ist auf niedrigen Ladestrom, schlechte Kabelbefestigung und Oxidation der Pole, Leckage oder Hoher Verbrauch aktuell um Motor im Leerlauf, unsachgemäße Verwendung des Anlassers. Unzureichender Ladestrom kann durch unsachgemäße Einstellung des Relaisreglers oder schlechten Generatorbetrieb auftreten. Niedriges Elektrolytgewicht und unzureichende Batteriespannung sind Anzeichen für eine unzureichende Batterieladung.

Das Nachladen der Batterie erfolgt bei zu hohem Ladestrom durch falsche Einstellung des Relais-Reglers. Eine Überladung wird durch häufiges Sieden des Elektrolyten und einen schnellen Abfall seines Niveaus angezeigt.

Die Sulfatierung der Platten besteht darin, dass die Platten mit einer weißen kristallinen Beschichtung bedeckt sind, die den Durchgang von elektrischem Strom und das Eindringen des Elektrolyten in die aktive Masse der Platten behindert. Dadurch werden chemische Prozesse verlangsamt und die Batteriekapazität sinkt.

Ein äußeres Zeichen der Sulfatierung ist ein starker Abfall der Batteriespannung mit zunehmender Last. Wenn zum Beispiel der Anlasser oder gar das Signal eingeschaltet wird, gehen die Glühbirnen, die recht hell brannten, fast aus. Wenn der Ladestecker sulfatierte Batteriezellen testet, nimmt die Spannung an den Zellpolen schnell ab.

Die Sulfatierung entsteht durch eine starke Entladung der Batterie oder ihren längeren Betrieb in einem unvollständig geladenen Zustand. Um Batterien vor Sulfatierung zu schützen, müssen sie systematisch überwacht und in einem geladenen Zustand gehalten sowie regelmäßig Kontroll- und Trainingszyklen für Ladestation... Aufgrund starker Sulfatierung versagen die Batterieplatten und können nicht repariert oder wiederhergestellt werden.

Die Abnahme der Kapazität erfolgt aufgrund einer Abnahme der Arbeitsfläche der Platten, verursacht durch das Zerbröckeln der aktiven Masse der Platten oder eine Abnahme des Elektrolytspiegels. Ein Zeichen für eine Abnahme der Kapazität ist das schnelle Sieden des Elektrolyten beim Laden mit einer leichten Zunahme seiner Dichte sowie die schnelle Entladung der Batterie während des Betriebs. Ein Abplatzen der aktiven Masse entsteht durch starke Überladung der Batterie oder wenn die Batterie entladen wird hoher Strom, zum Beispiel bei längerem Gebrauch des Anlassers.

Bei der Verwendung von nicht destilliertem Wasser als Elektrolyt kommt es zu einer internen Selbstentladung der Batterie. Ein Symptom einer Fehlfunktion ist die schnelle Entladung selbst einer funktionsunfähigen Batterie. Um diese Fehlfunktion zu beheben, wird die Batterie entladen und gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen und anschließend mit Elektrolyt gefüllt. richtige Qualität und Dichte und Aufladung.

Durch die Zerstörung der Holz-Separatoren durch die Verwendung eines Elektrolyten mit zu hoher Dichte kommt es zu einem Kurzschluss innerhalb der Batteriezellen. Dabei schließt die herausfallende Aktivmasse die Platten. Bei interner Verschluss Batteriespannung nimmt schnell ab, Elektrolytdichte und Batteriekapazität nehmen ab.

Das Verziehen der Platten wird durch einen zu hohen Entladestrom bei längerer Verwendung des Starters und bei Kurzschlüssen im Stromkreis erreicht. In diesem Fall wird der Akku beschädigt.

Batteriefehler

Im Betrieb können folgende Störungen an der Batterie auftreten: Oxidation der Polstifte, Elektrolytaustritt durch die Risse im Tank, erhöhte Selbstentladung, Kurzschluss und Sulfatierung der Platten.

Die Oxidation der Polstifte führt zu einer Widerstandserhöhung im äußeren Stromkreis und sogar zum Abbruch des Stroms. Um die Störung zu beheben, müssen Sie die Drahtenden (Klemmen) von den Stiften entfernen, die Stifte und Klemmen abisolieren und letztere an den Stiften befestigen. Danach müssen die Stifte und Anschlüsse außen mit einer dünnen Schicht technischer Vaseline eingefettet werden.

Ein Austreten von Elektrolyt durch Risse im Tank wird durch Inspektion festgestellt. Zur Behebung der Störung wird der Akku zur Reparatur übergeben. Im Falle eines erzwungenen vorübergehenden Betriebs der Batterie mit dieser Fehlfunktion ist es erforderlich, regelmäßig Elektrolyt in das fehlerhafte Fach des Tanks und kein destilliertes Wasser einzufüllen.

Die Selbstentladung eines Akkumulators während seines Betriebs und seiner Lagerung erfolgt durch die Bildung lokaler Ströme in der aktiven Masse der Platten. Lokale Ströme treten aufgrund der Entstehung einer elektromotorischen Kraft zwischen den Oxiden der aktiven Masse und dem Gitter der Platten auf. Außerdem setzt sich bei längerer Lagerung der Elektrolyt in der Batterie ab und die Dichte des Elektrolyten in den unteren Schichten wird höher als in den oberen. Dies führt zum Auftreten einer Potentialdifferenz und zum Auftreten von Ausgleichsströmen auf der Oberfläche der Platten. Die normale Selbstentladung einer wartungsfähigen Batterie beträgt 1-2% pro Tag. Gründe für die beschleunigte Selbstentladung können sein: Verschmutzung der Batterieoberfläche, Verwendung von gewöhnlichem (nicht destilliertem) alkali- und salzhaltigem Wasser zum Nachfüllen, Metallpartikel und andere Stoffe, die zur Bildung von galvanischen Dämpfen im Inneren der Batterien beitragen. Um die Fehlfunktion zu beheben, wischen Sie die Batterieoberfläche ab oder ersetzen Sie den Elektrolyt.

Anzeichen für einen Kurzschluss im Inneren der Batterie sind das "Sieden" des Elektrolyten und ein starker Abfall der Batteriespannung; am häufigsten wird es durch das Ablösen der aktiven Masse und die Zerstörung von Separatoren verursacht. In beiden Fällen wird die Batterie zerlegt und Störungen durch Austausch der defekten Elemente behoben.

Sulfatierung der Platten bedeutet, dass sich auf den Platten grobkristallines Bleisulfat in der Form bildet weiße Blüte... Dies erhöht den Widerstand der Batterien. Große Bleisulfatkristalle verschließen die Poren der Aktivmasse und verhindern das Eindringen von Elektrolyt und die Bildung der Aktivmasse beim Laden. Als Folge wird die aktive Oberfläche der Platten reduziert, was zu einer Verringerung der Batteriekapazität führt. Ein Zeichen der Plattensulfatierung ist, dass beim Laden der Batterie Spannung und Temperatur des Elektrolyten schnell ansteigen und eine starke Gasentwicklung ("Sieden") auftritt und die Dichte des Elektrolyten unbedeutend ansteigt. Bei der anschließenden Entladung und insbesondere beim Einschalten des Anlassers entlädt sich die Batterie aufgrund ihrer geringen Kapazität schnell. Die Hauptgründe für die Sulfatierung sind: Batterieentladung unter 1,7 V pro Batterie, Belastung der Platten durch Abfall des Elektrolytstandes, Langzeitlagerung der Batterie ohne Nachladen (insbesondere entladen), hohe Elektrolytdichte, längere Nutzung der Anlasser beim Starten.

Wenn die tatsächliche Kapazität mindestens 80 % der Nennkapazität beträgt, wird die Batterie aufgeladen und in das Fahrzeug eingebaut; ist die Kapazität geringer, wird der gesamte Zyklus erneut wiederholt. Es wird empfohlen, den angegebenen Zyklus auch nach einer Lagerung der Batterie von mehr als 6 Monaten und vor einer Langzeitlagerung durchzuführen.

Batteriewartung

Die Lebensdauer und Gebrauchstauglichkeit der Batterie hängt maßgeblich von der rechtzeitigen und sachgemäßen Pflege ab. Die Batterie muss sauber gehalten werden, da eine Verschmutzung ihrer Oberfläche zu einer erhöhten Selbstentladung führt. Bei Wartung Es ist notwendig, die Oberfläche der Batterie mit einer 10%igen Ammoniak- oder Sodalösung abzuwischen und sie dann mit einem sauberen, trockenen Tuch abzuwischen.

Dadurch während des Ladevorgangs chemische Reaktion Gase werden freigesetzt, die den Druck im Inneren der Akkumulatoren deutlich erhöhen. Daher müssen die Belüftungslöcher in den Stopfen ständig mit einem dünnen Draht gereinigt werden. Da während des Betriebs der Batterie Knallgas (ein Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff) entsteht, ist es unmöglich, die Batterie mit offener Flamme zu inspizieren, um eine Explosion zu vermeiden.

In regelmäßigen Abständen müssen die Stifte und Anschlüsse der Drähte gereinigt werden. Nach 2-2,5 Tausend Laufkilometern und bei heißem Wetter alle 5-6 Tage den Elektrolytstand durch die Einfüllöffnungen der Batterien mit einem Glasröhrchen überprüfen Innendurchmesser 3-5mm. Die Elektrolytsäule im Röhrchen zeigt die Höhe seines Niveaus über dem Sicherheitsschild an, das 12-15 mm betragen sollte. Wenn kein Glasröhrchen vorhanden ist, kann der Elektrolytstand mit einem sauberen Ebonit- oder Holzstab überprüft werden; ein Metallstab kann hierfür nicht verwendet werden. Wenn der Füllstand sinkt, sollte destilliertes Wasser hinzugefügt werden, nicht der Elektrolyt, da sich während des Betriebs der Batterie das Wasser im Elektrolyten zersetzt und verdunstet, die Säure jedoch zurückbleibt.

Überprüfen Sie regelmäßig die Dichte des Elektrolyten, um den Ladezustand der Batterie zu bestimmen. Dazu wird das Säuremessgerät in die Einfüllöffnung der Batterie abgesenkt, der Elektrolyt mit einem Gummiball angesaugt und die Dichte des Elektrolyten durch die Teilungen des im Glaskolben platzierten Aräometers bestimmt.

Reis. 1. Zustand der Batterie prüfen:
a - Überprüfung des Elektrolytstands; b - Überprüfung der Dichte des Elektrolyten; 1 - Gummibirne für Säuremesser; 2 - Glaskolben; 3 - Aräometer

Für die Langzeitlagerung der Batterie im Winter muss diese aus dem Auto entfernt, vollständig aufgeladen und an einem trockenen Ort bei einer Temperatur von nicht mehr als 0 ° C und nicht niedriger als -30° gelagert werden Elektrolyttemperatur, desto geringer ist die Selbstentladung der Batterie. Die Batterie muss alle drei Monate nachgeladen werden, um die durch Selbstentladung verlorene Kapazität wiederherzustellen. Wenn Sie die Batterie direkt am Auto verstauen, müssen Sie die Drähte von den Polstiften trennen. Es sei daran erinnert, dass der Gefrierpunkt eines Elektrolyten mit einer Dichte von 1,1 g / cm3 minus 7 ° C beträgt, eine Dichte von 1,22 g / cm3 minus 37 ° C beträgt und eine Dichte von 1,31 g / cm3 minus 66 ° C beträgt .

Batterie-eine chemische Stromquelle mit der Fähigkeit, elektrische Energie für einige Zeit zu akkumulieren, zu speichern und bei Bedarf an einen externen Stromkreis abzugeben.

Die Batterie selbst erzeugt keine elektrische Energie. Es akkumuliert es nur beim Laden: Das Durchleiten von Strom aus einer externen Quelle (Abb. 4.2. A) wird von der Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie begleitet, wodurch die Batterie selbst zur Stromquelle wird.

Beim Entladen der Batterie wird die angesammelte elektrische Energie im angeschlossenen externen Kreislauf verbraucht - chemische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt (Abb. 4.2. B).

Bei richtiger Anwendung übersteht der Akku mehrere hundert Lade- und Entladezyklen.

Je nach Zusammensetzung des Elektrolyten unterscheide zwischen:

sauer

· Alkali-Batterien.

Abbildung 4.2.

a) Laden und b) Entladen

Einfachste Säurebatterie besteht aus zwei Bleielektroden, die in eine Schwefelsäurelösung getaucht sind.

Entladen und aufladen. Wenn die Batterie entladen ist (Abb. 4.3, a), positive und negative Ionen der Säurereste S0 4 - , in die Schwefelsäuremoleküle zerfallen H 2 S0 4 Elektrolyt 3, sind entsprechend auf das Positive ausgerichtet 1 und negativ 2 Elektroden und gehen mit ihren aktiven Massen elektrochemische Reaktionen ein. Zwischen den Elektroden entsteht eine Potentialdifferenz von ca. 2 V, die den Stromdurchgang bei geschlossenem Außenkreis gewährleistet.

Abbildung 4.3. Durchgang von positiven und negativen Ionen durch den Elektrolyten bei

a) Entladen und b) Laden einer Säurebatterie

Als Ergebnis elektrochemischer Reaktionen aus der Wechselwirkung von Wasserstoff H 2 + mit Bleiperoxid Pb0 2 positive Art und Ionen des Schwefelsäurerestes S0 4 - mit Blei Pb negative Elektrode, Bleisulfat wird gebildet PbS0 4 (Bleisulfat), in die die Oberflächenschichten der Aktivmasse beider Elektroden umgewandelt werden. Gleichzeitig wird bei diesen Reaktionen eine gewisse Menge Wasser gebildet, daher nimmt die Konzentration der Schwefelsäure ab, d.h. die Dichte des Elektrolyten nimmt ab.

Theoretisch kann die Batterie so lange entladen werden, bis die aktiven Massen der Elektroden vollständig in Bleisulfat umgewandelt sind und der Elektrolyt aufgebraucht ist. In der Praxis wird die Entlastung jedoch viel früher beendet. Das bei der Entladung gebildete Bleisulfat ist ein Salz Weiß, das im Elektrolyten schlecht löslich ist und eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Daher wird die Entladung nicht zu Ende durchgeführt, sondern nur bis zu dem Zeitpunkt, an dem etwa 35 % der aktiven Masse in Bleisulfat übergehen. Dabei verteilt sich das gebildete Bleisulfat in Form winziger Kristalle gleichmäßig in der verbleibenden Aktivmasse, die noch eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzt, um eine Spannung zwischen den Elektroden von 1,7-1,8 V bereitzustellen.

Der entladene Akku wird geladen, d.h. an eine Stromquelle mit einer Spannung größer als die Batteriespannung angeschlossen.

Beim Aufladen(Abb. 4.3, b) positive Wasserstoffionen H 2 + in Richtung der negativen Elektrode bewegen 2 , und negative Ionen des Schwefelsäurerestes S0 4 - - positive Elektrode 1 und chemisch mit Bleisulfat interagieren PbS0 4, beide Elektroden abdecken. Bei den resultierenden elektrochemischen Reaktionen entsteht Bleisulfat PbSO 4 löst sich auf und es bilden sich wieder aktive Massen an den Elektroden: Bleiperoxid Pb0 2 an der positiven Elektrode und der schwammigen Leitung P B -auf negativ. Gleichzeitig steigt die Konzentration an Schwefelsäuren; die Dichte des Elektrolyten nimmt zu.

Die in einer Säurebatterie ablaufenden Prozesse lassen sich durch die folgende Gleichung darstellen:

PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O

PbO 2 - Bleiperoxidpulver;

PbSO 4 - Bleisulfat (Bleisulfat).

Die Dichte des Elektrolyten hängt von der Umgebungstemperatur ab.

Bei Temperaturen über + 15 ° C wird eine Lösung von Natronlauge mit einer Dichte von 1,17-1,19 Gramm pro Kubikzentimeter (g / cm 2) reinem (destilliertem, Regen, Schnee) Wasser verwendet. Lassen Sie den vorbereiteten Elektrolyten 6-12 Stunden lang absetzen, damit sich die schädlichsten Verunreinigungen (Kalzium, Eisen, Mangan usw.) am Boden des Gefäßes absetzen. Danach wird der Elektrolyt vorsichtig in ein anderes Gefäß und dann in das Batterien.

Wenn kein Ätznatron vorhanden ist, kann Ätzkalium verwendet werden. Bei Temperaturen von + 15 ° bis -15 ° C wird eine Lösung von Ätzkalium mit einer Dichte von 1,19-1,21 g / cm 3 verwendet, bei Temperaturen unter -15 ° C eine Lösung von Ätzkalium mit einer Dichte von 1,27- 1,3cm 2.

Um die Lebensdauer einer Alkalibatterie zu verlängern, wird dem Elektrolyten häufig ätzendes Lithium zugesetzt. Gleichzeitig erhöht sich der Widerstand des Akkus leicht und er wird weniger geeignet für das Arbeiten unter Bedingungen, die eher für das Arbeiten bei niedrigeren Temperaturen geeignet sind.

Der Elektrolyt wird in einer sauberen gusseisernen Stahlschale zubereitet, in die zuerst Ätzkalium und dann Wasser eingegossen wird (für 1 kg Ätzkali, 2 Liter Wasser). Die Lösung wird gerührt, bis die Kalilauge vollständig gelöst ist. Dabei steigt die Temperatur des Elektrolyten. Nachdem der Elektrolyt abgekühlt ist, müssen Sie seine Dichte messen und auf den gewünschten Wert bringen. Elektrolyt (mit einer Temperatur über 30 ° C) kann nicht heiß in die Batterie gegossen werden, da dies die aktive Masse verschlechtert.

Füllen Sie den Elektrolyten durch einen Glastrichter in die Batterie. Sein Niveau sollte 5-10 mm höher sein als die Oberkante der Platten.

Nachteile von Blei-Säure-Batterien:

Eine Lagerung im entladenen Zustand ist nicht zulässig;

Niedrige Energiedichte - schweres Gewicht wiederaufladbare Batterien schränken ihre Verwendung in stationären und mobilen Objekten ein;

Es ist nur eine begrenzte Anzahl von Vollentladezyklen zulässig;

Säurehaltiger Elektrolyt und Blei sind umweltschädlich;

Bei falscher Ladung kann es zu Überhitzung kommen.

Eine vollständig geladene Säurebatterie hat eine EMK. ca. 2,2 V, ungefähr die gleiche Spannung an seinen Klemmen, da der Innenwiderstand sehr klein ist.

Beim Entladen sinkt die Spannung schnell auf 1,8-1,7 V, bei welcher Spannung die Entladung gestoppt wird, um Schäden zu vermeiden.

Alkali-Batterien.

Auf Lokomotiven und Elektrozügen am weitesten verbreitet habe Alkalibatterien (viel längere Lebensdauer als Säurebatterien).

Die gebräuchlichsten sind Nickel-Eisen (NS) und Nickel-Cadmium (NC) Alkaline-Batterien. In beiden besteht die aktive Masse der positiven Elektrode im geladenen Zustand aus NickeloxidhydratNiOH denen Graphit und Bariumoxid zugesetzt werden.

Graphit erhöht die elektrische Leitfähigkeit der Aktivmasse, Bariumoxid erhöht die Lebensdauer. Die aktive Masse der negativen Elektrode einer Nickel-Eisen-Batterie besteht aus Eisenpulver mit Zusätzen, und einer Nickel-Cadmium-Batterie besteht aus einer Mischung aus pulverisiertem Cadmium und Eisen. Der Elektrolyt ist eine ätzende Kaliumlösung mit einer Beimischung von Lithiummonohydrat, die die Batterielebensdauer erhöht.

Elektrochemische Reaktionen, die beim Laden und Entladen einer Alkalibatterie auftreten, können durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

2Ni (OOH) + 2KOH + Fe 2Ni (OH) 2 + 2KOH + Fe (OH) 2

2Ni (OOH) + 2KOH + Cd 2Ni (OH) 2 + 2KOH + Cd (OH) 2

Ni (OH) - Nickeloxidhydrat; KOH - ätzendes Kalium.

Nickel-Eisen-Batterie Nickel-Cadmium-Akku

Typ TZHN-300 Typ KN-100

Abbildung 4.4. Alkali-Batterien

1 - aktive Masse; 2 - Lochstreifen aus Stahl; 3 - Ebonit-Stäbchen; 4 - ein Block positiver Platten; 5-polige Klemmen; 6 - Stopfen mit einem Loch zum Einfüllen des Elektrolyten; 7 - Abdeckung; 8 - Block von negativen Platten; 9 - aktive Masse positiver Platten; 10 - aktive Masse von negativen Platten; 11 - Isolierung (Vinylkunststoff, Ebonit); 12 - Kork

Wenn die Batterie geladen wird, geht Sauerstoff von der Eisenplatte (negativ) in die Nickelplatte (positiv) über. Beim Entladen läuft der umgekehrte Vorgang ab.

Eine voll aufgeladene Alkalibatterie hat eine EMK. ca. 1,45 V. Beim Entladen sinkt die Spannung schnell auf 1,3 V, dann langsam auf 1 V. Unter dieser Spannung nicht entladen.

Vorteile von Alkalibatterien:

· Bei ihrer Herstellung wird kein knappes Blei verwendet;

· Sie haben eine größere Ausdauer und mechanische Festigkeit, haben keine Angst vor starken Entladungsströmen, Erschütterungen, Stößen und sogar Kurzschlüssen;

· Bei längerer Inaktivität tragen sie geringe Verluste für die Selbstentladung und verschlechtern sich nicht, haben eine lange Lebensdauer;

· Bei der Arbeit geben sie weniger schädliche Gase und Dämpfe ab;

· weniger Gewicht haben;

· Weniger anspruchsvoll in Bezug auf ständige qualifizierte Pflege.

Die Nachteile sind:

· Untere EMK;

· Geringere Effizienz

· Höhere Kosten.

Kontrollfragen

1. Wozu dient der Akku?

2. Das Funktionsprinzip einer Säurebatterie.

3. Das Funktionsprinzip einer Alkalibatterie.

4. Vorteile von Alkalibatterien.

5. Nachteile von Alkalibatterien.

6. Was ist die EMK? voll geladener Akku?

7. Woraus besteht die einfachste Säurebatterie?

8. Wie heißen die Geräte, die chemische Energie in elektrische Energie umwandeln?

9. Was ist Elektrolyt?

10. Was ist Elektrolyse?

11. In welche Bestandteile zerfällt das Schwefelsäuremolekül?

12. Woraus besteht eine galvanische Zelle von Volta?

13. Wie polarisiert das Element?

14. Was ist eine Trockenzelle?

15. Wie fließt elektrischer Strom in flüssigen Leitern?

16. Wie sind Säurebatterien aufgebaut?

17. Erzählen Sie uns von dem Gerät mit Alkalibatterien.

18. Wie werden Batterien geladen?

19. Was ist bei einer Säurebatterie ein Hinweis auf das Ende des Ladevorgangs?

20. Was ist die Anzeige für das Ende des Ladevorgangs bei einer Alkalibatterie?

21. Wie werden die Akkus an die Batterie angeschlossen?

Ähnliche Informationen.

Serienfertigung und Massenbetrieb Blei-Säure-Batterien wurden Ende des 19. Jahrhunderts begonnen. Anfang des 20. Jahrhunderts begannen sie, in Autos weit verbreitet zu sein, entwickelten ihren Anwendungsbereich weiter, überquerten problemlos das Jahrtausend und bleiben dennoch zuverlässige, langlebige, wartungsarme und relativ billige Energiequellen.

Eine Batterie ist eine chemische Stromquelle, die in der Lage ist, chemische Energie wiederholt in elektrische Energie umzuwandeln und diese für lange Zeit zu speichern und zu speichern. Die Batterie kann wie folgt vereinfacht werden: Zwei Elektroden in Form von Platten werden in eine Schwefelsäurelösung mit einer Dichte von 1,27-1,29 g / cm 3 gelegt. In diesem Fall besteht die positive Elektrode aus Bleidioxid (PbO 2) und die negative aus Blei (Pb). Wenn ein Strom zwischen ihnen fließt, treten Redoxreaktionen auf.

Während der Entladung findet eine chemische Reaktion statt, wodurch die aktive Masse beider Elektroden beginnt, ihre chemische Zusammensetzung, die von Bleischwamm und seinem Dioxid in Bleisulfat (Bleisulfat - PbSO 4) umgewandelt wird, und die Dichte des Elektrolyten beginnt zu sinken. Als Ergebnis wird eine gerichtete Bewegung von Ionen innerhalb der Batterie gebildet und ein elektrischer Strom fließt im Stromkreis. Beim Laden der Batterie erfolgt der umgekehrte Prozess - die Stromrichtung wird umgekehrt, die aktiven Massen stellen ihre ursprüngliche chemische Zusammensetzung wieder her und die Dichte des Elektrolyten nimmt zu. Dieser als Zyklus bezeichnete Vorgang kann mehrfach sein. Die Menge der gespeicherten elektrischen Energie hängt von der Fläche der aktiven Wechselwirkung der Elektroden und dem Elektrolyten und seinem Volumen ab. Die von einer solchen Batterie erzeugte Nennspannung beträgt 2 Volt. Um einen höheren Spannungswert zu erhalten, werden einzelne Batterien in Reihe geschaltet. Beispiel: Eine 12-Volt-Batterie besteht aus sechs in Reihe geschalteten Batterien in einem gemeinsamen Gehäuse.

Blei-Säure-Batterien sind konstruktionsbedingt gewartet und unbeaufsichtigt... Die Bediensteten benötigen während des Betriebs eine gewisse Wartung (Kontrolle des Füllstands und der Dichte des Elektrolyten). Wartungsfrei - sie sind abgedichtet (genauer abgedichtet), arbeiten in jeder Position und erfordern keine Wartung.

In der internationalen Auslegung wird die Bezeichnung in Form von SEALED LEAD ACID BATTERY (sealed Blei-Säure-Batterie) oder kurz SLA, und VRLA - Valve Regulated Lead Acid (ventilregulierte Bleisäure) Batterien mit einem Schwefelsäureelektrolyten in Form eines Gels oder in Glasfaser (AGM) gebunden. Solche Akkumulatoren haben höhere elektrische und Betriebsparameter.
Solche Batterien werden verwendet als Backup-Quellen in Alarm- und Sicherheitssystemen und medizinischen Geräten. Am weitesten verbreitet sind sie jedoch in (USV) sowie in autonomen Stromversorgungssystemen auf Basis erneuerbarer Energiequellen.

Es gibt folgende Haupttypen von Blei-Säure-Batterien, die in autonomen Stromversorgungssystemen verwendet werden können:

Weitere Informationen zu versiegelten Batterien finden Sie weiter unten.

Batterien mit AGM-Technologie

Solche ABs haben im Vergleich zu Starterbatterien eine große Elektrodenplattendicke, daher ist ihre Lebensdauer im Langzeitentladungsmodus viel länger als die von Starterbatterien.

AGM-Batterienüblicherweise in redundanten Stromversorgungssystemen eingesetzt, d.h. wo die Batterien meistens wieder aufgeladen werden und manchmal bei Stromausfällen die gespeicherte Energie freigeben.

In letzter Zeit sind jedoch AGM-Batterien erschienen, die für tiefere Entladungen und zyklische Betriebsmodi ausgelegt sind. Natürlich "halten" sie dem Gel nicht "durch", aber sie arbeiten zufriedenstellend und mit autonome Systeme ah Netzteil, inkl. und solar. Aussehen. AGM-Batterien haben in der Regel einen maximal zulässigen Ladestrom von 0,3C und eine Ladeschlussspannung von 14,8-15V. Um sie aufzuladen, ist es besser, spezielle Ladegeräte für versiegelte Batterien zu verwenden.

Gel-Batterien

Für autonome Stromversorgungssysteme müssen Sie Batterien auswählen " Tiefenentladung»(Zum Beispiel ProSolar D- oder DG-Serie, oder noch besser OPzV-Batterien). Wenn es möglich ist, unter Beachtung aller Bedingungen (Lüftung, Brandschutz) einen speziellen Raum für Batterien zuzuweisen und es geschultes Personal gibt, das Batterien mit Flüssigelektrolyt warten kann, können Sie Tiefentladungsbatterien mit Flüssigelektrolyt verwenden - OPzS, Traktion für Elektro Maschinen oder andere mit einem erhöhten zulässigen Austrag (z. B. Rollen).

Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, ist es besser, bei versiegelten Batterien zu bleiben - sie sind etwas teurer, aber viel einfacher zu bedienen.

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Welchen Batterietyp sollten Sie wählen - AGM, Gel oder Flüssigelektrolyt? Die entscheidenden Faktoren bei der Auswahl von Batterien für Ihr System sind der Preis, die Bedingungen, unter denen die Batterie betrieben wird (Temperatur, Servicebedingungen, Verfügbarkeit eines speziellen Raums usw.) sowie die erwartete Lebensdauer ...

Energiespeichertechnologien in autonomen Stromversorgungssystemen Laut Materialien der Website: modernoutpost.com Dieser Beitrag enthält allgemeine Ratschläge zur Auswahl von Batterien für Systeme mit erneuerbaren Energiequellen. Der Artikel berührt 3 Haupttechnologien: Lithium-Ionen, Nickel-Metallhydrid und Bleisäure (AGM oder Gel). Wir werden es versuchen…

Vorlesung 3. Batterien

Grundlegendes Konzept. Elektrische Eigenschaften und Klassifizierung von Batterien. Blei-Säure-Batterien. Alkali-Batterien. Starterbatterien. Batterien mit geschmolzenem und festem Elektrolyt. Anwendung von Akkumulatoren im Eisenbahnverkehr.

1. Grundbegriffe. Elektrische Eigenschaften und Klassifizierung von Batterien.

Abbildung 3.1. Lade- und Entladekurven der Batterie

EIN Akkumulatoren

ZU sauer alkalisch mit Festelektrolyt mit geschmolzenem (Blei) Ni-Cd, Ni-Fe (S-Na) Elektrolyt

Abbildung 3.3. Klassifizierung von Batterien nach Elektrolyttyp

2. Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien sind derzeit am weitesten verbreitet, auch im Schienenverkehr. Sie bestehen aus zwei Gittern Bleiplatten(um die Oberfläche und die Kapazität zu erhöhen). Die negative Elektrode ist mit metallischem Blei gefüllt, die positive Elektrode ist mit Bleidioxid PbO 2 gefüllt. Elektrochemisches Diagramm:

Anode (-) Pb / H 2 SO 4 / PbO 2 (+) Kathode

Die Elektroden werden in einen Elektrolyten eingetaucht - 25-30%ige Schwefelsäurelösung mit einer Dichte von 1,18 - 1,22 g / cm 3. Neben dem Elektrolyten werden die Elektrodengitter durch poröse Separatoren getrennt. Gesamte (stromerzeugende) Reaktion in der Batterie:

2 PbSO 4 + 2 H 2 O ↔ Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4.

Die direkte Reaktion in diesem Eintrag entspricht der Batterieladung und umgekehrt - ihrer Entladung (dh ihrer Arbeit). Beim Laden der Batterie treten folgende Reaktionen auf: An der Anode Pb +2 SO 4 + 2H 2 O - 2e - = Pb +4 O 2 + H 2 SO 4, An der Kathode Pb +2 SO 4 + 2e - = Pb 0 + SO4 2 -. Wenn die Batterie entladen ist (während ihres Betriebs): An der Anode Pb +4 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2e – = Pb +2 SO 4 + 2H 2 O + SO 4 2-; An der Kathode Pb 0 + SO 4 2- - 2e - = Pb + 2 SO 4. Wenn die Spannung während des Entladens auf ≈ 1,8 V abfällt, kann keine weitere Entladung durchgeführt werden - die Elektroden sind mit einer dicken Schicht Bleisulfat bedeckt und die Batterie fällt aus. Beim Betrieb einer Säure-Blei-Säure-Batterie sind einige Besonderheiten zu beachten:

Kontrollieren Sie die Dichte des Elektrolyten streng unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen der Batterie. insbesondere sollte seine Konzentration im Winter höher sein als im Sommer. Überwachen Sie den Ladevorgang der Batterie. Die Spannung bei der Ladung ist höher als die EMF (siehe Abbildung 3.1.) und wächst während der Ladung, was am Ende der Ladung zur Zersetzung von Wasser nach der Reaktion 2H 2 O = 2H 2 + O 2 führt. Daher ist die Freisetzung von Gasblasen ("Kochen") ein Zeichen für das Ende der Ladung.

3. Alkaline-Batterien

Unter den Batterien mit alkalischem Elektrolyt sind Nickel-Cadmium- (Ni-Cd) und Nickel-Eisen- (Ni-Fe) Batterien am gebräuchlichsten. Hier enthält die positive Elektrode Nickel (III)-Hydroxid Ni (OH) 3 (oder NiOOH) und die negative Elektrode enthält Cadmium bzw. Eisen. Als Elektrolyt wird eine 20-23%ige Kalilauge KOH mit einer Dichte von 1,21 g/cm 3 verwendet. Wenn also die Ni-Fe-Batterie in Betrieb ist, gilt die Gesamtgleichung

Fe + 2Ni (OH) 3 ↔ Fe (OH) 2 + 2Ni (OH) 2.

Beim Entladen an der Anode Fe - 2e - = Fe 2+, an der Kathode Ni (OH) 3 + e - = Ni (OH) 2 + OH -. Vorteile von Alkalibatterien: lange Lebensdauer (bis 10 Jahre), hohe mechanische Festigkeit; Einschränkungen- geringer Wirkungsgrad und Entladespannung. In letzter Zeit haben sich Silber-Zink- und Silber-Cadmium-Batterien verbreitet. Ihre Vorteile sind geringes Volumen und Gewicht, ein leichter Leistungsabfall bei intensiver Arbeit; Nachteile - hohe Kosten und instabiler Betrieb bei niedrigen Temperaturen.

4. Starterbatterien

Wiederaufladbare Starterbatterien sind in einem Monoblock montiert - einem mehrzelligen Kunststoff- oder Ebonitgehäuse. In jeder Zelle werden die durch Separatoren getrennten Elektroden in einem Block gesammelt. Jede Elektrode besteht aus einer aktiven Masse und einem Metallgitter, das als Rahmen und Ableitung dient. Separatoren bestehen aus porösem säurebeständigem Kunststoff. Der Stopfen, der die Elektrolyteinfüllöffnung abdeckt, hat eine Entlüftung (um Gase entweichen zu lassen) und einen Reflektor (um Spritzer zu verhindern). In letzter Zeit wurden den Elektrodenmassen solcher Batterien Antimon und Legierungen auf der Basis von Blei und Calcium zugesetzt. Dies führt zu einer geringeren Gasentwicklung, einer geringeren Selbstentladungsrate und einem geringen Elektrolytverbrauch. Die wichtigsten Störungen der Starterbatterien.

Äußerlich - Risse in Monoblöcken, Abdeckungen, beschädigte Stecker, Oxidation oder Bruch von Ableitungen. Intern - Zerstörung von Elektroden, Korrosion, Aufquellen der aktiven Masse, Kurzschluss, Verpolung der Elektroden, deren Sulfatierung, erhöhte Selbstentladung usw.

5. Batterien mit geschmolzenem und festem Elektrolyt

In den letzten Jahren wurden Batterien mit einer negativen Lithiumelektrode, einer nichtwässrigen Elektrolytlösung und einer positiven Elektrode auf Basis von Kohlenstoff-, Vanadium-, Nickel-, Kobalt- und Manganoxiden entwickelt. Der Vertreter der Batterien mit geschmolzenem Elektrolyten ist die Lithiumchlorid-Batterie. Am Graphitstab wird Chlorgas adsorbiert:

(-) Li / LiCl, KCl / Cl 2, C (+)

Gesamter elektrochemischer Prozess: 2Li + Cl 2 ↔ 2 LiCl. Die Vorteile einer solchen Batterie sind hohe spezifische Energie (bis 400 W*h/kg) und Leistung (bis 2000 W/kg). Nachteile - hohe Korrosivität des Elektrolyten, Chlortoxizität, Explosionsgefahr. Als vielversprechend gelten heute Batterien, bei denen anstelle von reinem Lithium seine Legierungen mit Silizium, Aluminium verwendet werden und die Kathode aus Tellurchlorid besteht: (-) Li, Al / LiCl, KCl / TeCl 4 (+). Auch Batterien mit festen und nichtwässrigen Elektrolyten (Propylencarbonat, CF x Fluorcarbone, Thionylchlorid SOCl 2 etc.) werden aktiv entwickelt. Solche Batterien sind bereits billig, ihre Lebensdauer beträgt mehr als 1000 Zyklen, sie haben eine hohe spezifische Energie, arbeiten aber bisher mit niedrigen Strömen.

6. Einsatz von Akkumulatoren im Eisenbahnverkehr

Die häufigsten und beliebtesten auf dem Rollmaterial sind sauer Blei-Säure-Batterien- dies verdanken sie in erster Linie Starterbatterien, die für verschiedene Fahrzeuge bestimmt sind. Sie werden zum Starten von Motoren verwendet Verbrennungs und sind Zuggeräte beim Rangieren von Elektrolokomotiven, Elektroautos etc. Geschlossene Blei-Säure-Batterien (ABN-72, ABN-80 - Antiblocking verputzt) werden im stationären und Bodenbereich zur Stromversorgung von Geräten der Bahnautomatisierung, Telemechanik und Kommunikation sowie auf Bahngleisen und Höckern mit Elektrik und Versand eingesetzt Zentralisierung. Die meisten Stationär- und Wagenbatterien werden auf ihrer Basis fertiggestellt. So werden bei Diesellokomotiven hauptsächlich die Starterbatterien 3-ST-60 und 6-ST-42 verwendet ("3" oder "6" ist die Anzahl der in Reihe geschalteten Batterien in der Batterie, "60" oder "42" ist die Nennkapazität im 10-Stunden-Dauerentladungsmodus). Auch Alkalibatterien sind weit verbreitet: in Diesellokomotiven, Personenkraftwagen, Elektroautos, Gabelstapler, Minen-Elektrolokomotiven, in tragbaren Geräten, zur Stromversorgung von Kommunikationsgeräten und elektronischen Geräten. Für tragbare und tragbare Geräte und Haushaltsgeräte zunehmend nutzen Lithiumbatterien mit geschmolzenem und festem Elektrolyt. Sie haben eine Kapazität von bis zu 10 Ah und sind ausgelegt für kontinuierlicher Modus entladen; sind vielseitig einsetzbar: Sie gewährleisten den Betrieb von Elektronik- und Beleuchtungsprodukten, tragbaren Geräten usw. (Transistorradios, Taschenlampen, Tester, elektrische Uhren, Anzeigetafeln usw.).

Vorlesung 4. Brennstoffzellen

Grundlegendes Konzept. Brennstoffzellen (FC) Gerät. Wasserstoff-Sauerstoff-Zellen mit verschiedenen Elektrolyten. Anlagen mit elektrochemischem Generator. Der Einsatz von Brennstoffzellen.

1. Grundbegriffe

Brennstoffzellen (FCs) sind chemische Stromquellen, in denen Elektrizität durch eine chemische Reaktion zwischen einem Brennstoff (Reduktionsmittel) und einem Oxidationsmittel erzeugt wird. Solche Elemente können lange arbeiten, da das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel getrennt außerhalb der Zelle gespeichert und während des Betriebs den Elektroden zugeführt werden - kontinuierlich und getrennt. Als Brennstoff werden flüssige und gasförmige Reduktionsmittel verwendet: Wasserstoff, Methan und andere Kohlenwasserstoffe, Methylalkohol, Hydrazin; Die wichtigsten Oxidationsmittel sind Sauerstoff und Wasserstoffperoxid. Die spezifische Energie von Brennstoffzellen ist höher als die von herkömmlichen elektrochemischen Zellen. Für die meisten FC beträgt die EMF 1,0 - 1,5 V. Um den Innenwiderstand bei FC zu reduzieren, werden Elektroden mit hoher elektrischer Leitfähigkeit verwendet. Um die Polarisation zu reduzieren, werden Elektroden mit hochentwickelter Oberfläche verwendet, auf die verschiedene Katalysatoren aufgebracht werden: Platin, Palladium, Silber, Nickelborid und andere.

Brennstoffzellen (FC) Gerät. Wasserstoff-Sauerstoff-Zellen mit verschiedenen Elektrolyten.

Abbildung 4.1. Gerät Brennstoffzelle... 1 - Anode, 2 - Elektrolyt, 3 - Kathode.

Schema dieses Elements:

A (-) H 2, M / KOH / M, O 2 (+) K

Hier ist M ein Katalysator (ein Leiter erster Art). Anodischer Prozess: Н 2 + 2 ОН - - 2е - = 2 Н 2 О; Kathodischer Prozess: О 2 + 2 Н 2 О + 4е - = 4 ОН -. Der Gesamtprozess: 2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O. Im äußeren Kreislauf wandern Elektronen von der Anode zur Kathode und in der Lösung die Bewegung der Ionen von der Kathode zur Anode. In der Praxis wird auch häufig ein Sauerstoff-Hydrazin-Element verwendet, dessen Schema:

(-) Ni, N 2 H 4 / KOH / 2, С (+)

Hier ist die Anode eine Nickelelektrode und die Kathode ein Graphitstab. Beim Betrieb einer solchen FC an der Anode N 2 H 4 + 4 OH - = N 2 + 4H 2 O + 4 e -, an der Kathode O 2 + 2H 2 O + 4е - = 4 OH -. Die Gesamtreaktion ist N 2 H 4 + O 2 = N 2 + 2H 2 O. Die obigen Brennstoffzellen können bereits bei Raumtemperatur betrieben werden (sie werden auch als Niedertemperatur-Brennstoffzellen bezeichnet). Andere Brennstoffzellen (mit Phosphorsäure-Elektrolyten, Polymer-Ionenaustauschermembranen) arbeiten bei Temperaturen von 100 bis 300 0 C. Diese Brennstoffzellen an der Anode: 2H 2 - 4e - = 4 H +; an der Kathode О 2 + 2Н 2 О + 4е - = 4 ОН -. Die Hauptprobleme beim Betrieb von Brennstoffzellen: Reinheit des Brennstoffs (beeinflusst seine Oxidationsfähigkeit), die Wahl eines Katalysators (um die Kosten von Brennstoffzellen zu senken), Erhöhung der Lebensdauer der Brennstoffzelle. Heute wird Wasserstoff für Brennstoffzellen hauptsächlich durch Methanumwandlung gewonnen: CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2.

3. Anlagen mit elektrochemischem Generator

Im Gegensatz zu galvanischen Zellen kann FC nicht ohne Hilfsgeräte... Um Spannung, Strom und Leistung zu erhöhen, werden FCs mit Batterien verbunden. Ein System bestehend aus einer FC-Batterie, Vorrichtungen zur Brennstoffzufuhr und einem Oxidationsmittel (sowie deren Speicherung und Verarbeitung), Abtransport von Reaktionsprodukten, Temperaturregelung und Umwandlung von Strom und Spannung wird genannt ein elektrochemischer Generator (ECH) oder eine elektrochemische Anlage. Das ECH-Diagramm ist in Abbildung 4.2 dargestellt.

Abfuhr der Reaktionsprodukte Abfuhr der Generatorwärme Last Brennstoffversorgung FC-Batterie Versorgung des Oxidationsmittels

Temperaturkontrollsystem

Abbildung 4.2. Installationsdiagramm mit ECH.

4. Anwendung von Brennstoffzellen

Brennstoffzellen kommt aufgrund ihres Wirkungsgrades nahe 100 % eine große Bedeutung zu und sie können in vielen Bereichen der Wirtschaft eingesetzt werden, ohne die Umwelt zu belasten. Jedes Jahr wird ihre Anwendung breiter. Die Hauptanwendungsgebiete von Brennstoffzellen: Raumschiffe und Stationen, Elektrofahrzeuge und Verkehr, stationäre Kraftwerke. Derzeit werden Sauerstoff-Hydrazin-ECHs mit einer Leistung von 50 kW hergestellt. Ihre Lebensdauer beträgt 2000 Std. Sie produzieren zu jeder Tageszeit Strom, sind zuverlässig im Betrieb, haben kleine Abmessungen und halten diversen Überlastungen stand. Auf Raumschiffen und U-Booten versorgen ECHs die Menschen nicht nur mit Strom, sondern auch mit Wasser. Die gebräuchlichsten ECHs mit alkalischem Elektrolyt haben eine spezifische Energie von 400-800 Wh / kg und einen Wirkungsgrad von 70% bei einer Leistung von etwa 10 kW. In den letzten Jahren wurde der Entwicklung von Brennstoffzellen für verschiedene mobile Geräte und Geräte (Laptops, Videokameras etc.) sowie ECH für mit Wasserstoff oder Methanol betriebene Elektrofahrzeuge immer mehr Aufmerksamkeit gewidmet. Zahlreiche Veröffentlichungen in der populärwissenschaftlichen Presse, TV-Plots bestätigen, dass die weitere Verbesserung der Brennstoffzelle eine der vielversprechendsten Richtungen in der Energieentwicklung ist. ECH ist noch relativ teuer, aber jetzt wird intensiv daran gearbeitet, ihre Kosten zu senken, um eine breite ökologische Nutzung zu erreichen saubere Energie.

Vorlesung 5. Korrosion.

Theoretische Fragen im Bereich Korrosion

Die Definition von Korrosion und die Bedeutung des Korrosionsproblems. Direkte und indirekte Verluste durch Korrosion. Ursachen von Korrosion. Chemische Korrosion. Elektrochemische Korrosion. Der Einfluss des pH-Wertes des Mediums auf die Korrosionsrate. Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Metallen.

Definition von Korrosion und Bedeutung des Korrosionsproblems

2. Direkte und indirekte Verluste durch Korrosion.

Unterscheiden Sie zwischen direkten und indirekten Korrosionsverlusten. Als direkte Verluste werden die Kosten für den Ersatz von korrodierten Strukturen oder Teilen davon verstanden. Andere Beispiele für direkte Verluste sind die Kosten für die Neulackierung von Strukturen, um Rost zu verhindern, oder Betriebskosten und das Aufbringen von schützenden Metallbeschichtungen. Direkte Verluste sind leicht zu berechnen. Indirekte Verluste sind viel schwieriger zu kalkulieren, selbst nach groben Schätzungen belaufen sie sich weltweit auf Milliarden Dollar. In den Vereinigten Staaten beträgt der Gesamtbetrag der direkten Verluste somit 4,2 % des Bruttosozialprodukts. In Russland werden jährlich bis zu 20 % aller Metallschmelzen korrodiert. Beispiele für indirekte Korrosionsverluste:

Ausfallzeiten (z. B. Austausch eines korrodierten Rohres oder Abschnitts Bahnstrecke) - die Unterproduktion von Produkten während der Ausfallzeit wird berücksichtigt. Verlust von Fertigprodukten (Auslaufen von Öl, Gas, Wasser). Leistungsverlust - durch Ablagerung von Korrosionsprodukten, da beispielsweise der Wärmeübergang gestört oder der nutzbare Arbeitsabstand von Rohrleitungen verringert wird. Und als Folge von Korrosion Kolbenringe und den Zylinderwänden des Verbrennungsmotors steigt der Verbrauch an Benzin und Öl. Kontamination von Produkten. Kleine Metallmengen als Folge von Korrosion können eine Charge von Produkten verderben - die Farbe von Farbstoffen ändern, die Qualität (insbesondere von Lebensmitteln) verschlechtern. Korrosionstoleranzen. Der Punkt ist, dass es in einer Reihe von Fällen aufgrund von Korrosion notwendig ist, die Wanddicke der Produkte zu erhöhen, und dies ist mit Kosten verbunden.

3. Ursachen von Korrosion.

Die Hauptursache für Korrosion ist die thermodynamische Instabilität von Metallen und Legierungen in der Umwelt. Die überwiegende Mehrheit der Metalle in der Erdkruste liegt in Form von Oxiden, Sulfiden und anderen Verbindungen vor. Wenn Metalle in der Metallurgie gewonnen werden, werden sie von einem so stabilen Zustand in eine instabile elementare Form überführt. Wenn ein Metall mit einer äußeren oxidierenden Umgebung in Kontakt kommt, tritt eine treibende Kraft auf, die dazu neigt, es in stabile Verbindungen zu verwandeln, ähnlich denen, die in Erzen gefunden werden. Ein Beispiel ist die Stahlkorrosion: Eisen wird von einem elementaren Zustand in einen oxidierten (zwei- und dreiwertigen) Zustand überführt, der Mineralien wie Magnetit Fe 3 O 4 oder Limonit Fe 2 O 3 H 2 O entspricht. Die thermodynamische Instabilität von Metallen ist quantitativ abgeschätzt durch das Vorzeichen und die Größe des isobar-isothermen Potentials ΔG (Gibbs-Energie). Diejenigen Prozesse, die mit einer Abnahme der Gibbs-Energie einhergehen, dh bei denen ΔG kleiner als Null ist, laufen spontan ab. Metalle in der Spannungsreihe bis Wasserstoff haben im Vergleich zu Wasserstoff ein negativeres Potential, ihr oxidierter Zustand ist thermodynamisch stabiler als der reduzierte. Für Metalle nach Wasserstoff ist der reduzierte Zustand thermodynamisch stabiler, dh für sie ist das ΔG des Oxidationsprozesses größer Null. Zu dieser Gruppe von Metallen gehören korrosionsbeständiges Gold, Silber, Platin usw.

Schulungs- und Methodenkomplex

Das Hauptziel der Lehre des Fachs ist es, den Studierenden ein einheitliches Verständnis des Entwurfsprozesses eines Autoreparaturunternehmens (Autodepot oder Autowerkstatt) als spezialisierter Industrie zu vermitteln