Akumulator kwasowo-ołowiowy. Porównanie różnych rodzajów baterii

Akumulator jest dokładnie taki, jak w absolutnie wszystkich nowoczesnych pojazdach. Głównym celem tego urządzenia zawsze było i jest dzisiaj dostarczanie energii elektrycznej do urządzeń elektronicznych maszyny, jeśli będą musiały ominąć generator. Ogólnie rzecz biorąc, pierwsze baterie pojawiły się kilkaset lat temu. Od XIX wieku konstrukcja i rozwój techniczny akumulatorów doprowadziły do \u200b\u200bpowstania jednego z najbardziej znanych rodzajów komponentów na świecie - akumulatora ołowiowo-kwasowego. Biorąc pod uwagę zapotrzebowanie na takie akumulatory dla kierowców, nasz zespół postanowił rozważyć je bardziej szczegółowo.

Historia pojawienia się takich baterii

Pierwszym, który stworzył i zaprojektował prawdziwie działający akumulator kwasowo-ołowiowy, był francuski naukowiec Gaston Plante. Ten człowiek był wówczas poważnie zainteresowany tworzeniem uniwersalnych baterii, ponieważ miał nie tylko interes naukowy, ale także częściowo finansowy. Według raportów historycznych producenci akumulatorów, których w tym czasie nie było wielu, zaoferowali Gastonowi Plante znaczne pieniądze na stworzenie nowego rodzaju akumulatora i wygodne ładowanie go.

W rezultacie francuski naukowiec częściowo zdołał osiągnąć swój cel. Mówiąc ściślej, Plante stworzył konstrukcję baterii za pomocą elektrod ołowiowych i 10% roztworu kwasu siarkowego. Pomimo innowacyjności akumulatorów kwasowych w tamtych latach, miał on znaczną wadę - konieczność przejścia przez ogromną liczbę cykli ładowania i rozładowania, aby „całkowicie” naładować akumulator. Nawiasem mówiąc, liczba tych cykli była tak duża, że \u200b\u200bpełne naładowanie baterii może zająć kilka lat. Było to w dużej mierze spowodowane zaprojektowaniem elektrod i separatorów ołowiowych stosowanych w akumulatorach, w wyniku czego w ciągu następnych dziesięcioleci umysły „biznesu akumulatorowego” zmagały się z tym brakiem akumulatorów.

Tak więc w latach 1880–1900 tacy naukowcy, jak Faure i Volkmar, zaprojektowali prawie idealne spośród wszystkich rodzajów konstrukcji akumulatorów ołowiowo-kwasowych. Istotą takiej baterii było użycie nie całych płytek ołowiu, a jedynie jego tlenek, w połączeniu z antymonem i osadzony na specjalnych płytkach. Później Sellon opatentował najbardziej udaną konstrukcję tego akumulatora, wprowadzając do niego metalową siatkę rozmazaną tlenkami ołowiu i antymonu, które ostatecznie:

• kilkakrotnie zwiększono pojemność baterii;
• zwiększone zainteresowanie handlowe ze strony akumulatorów;
• i ogólnie dokonał pewnego ewolucyjnego skoku w branży akumulatorów.

Należy pamiętać, że od początku 1890 r. Akumulatory kwasowo-ołowiowe weszły do \u200b\u200bprodukcji seryjnej i zaczęły być szeroko stosowane wszędzie.

W latach siedemdziesiątych akumulatory zostały uszczelnione z powodu zastąpienia w nich standardowych elektrolitów kwasowych zaawansowanymi gazami i żelami. W rezultacie akumulator został częściowo uszczelniony. Nie było jednak możliwe uzyskanie pełnego uszczelnienia, ponieważ w każdym przypadku podczas ładowania i rozładowywania akumulatora powstają pewne gazy, które są ważne, aby uwolnić się z wnętrza akumulatora dla jego własnego dobra. Od tego czasu szczelnie zamknięte akumulatory ołowiowo-kwasowe zaczęły być stosowane na dużą skalę i praktycznie się nie zmieniły, z wyjątkiem drobnych ulepszeń w elektrolitach i elektrodach zastosowanych w ich konstrukcji.

Akumulator kwasowo-ołowiowy

Dzięki swojej ogólnej konstrukcji akumulatory kwasowo-ołowiowe pozostają niezmienione od ponad 110 lat. Ogólnie bateria składa się z następujących elementów:

• plastikowa lub gumowa obudowa w kształcie pryzmatu;
• metalowa krata z odpowiednim rozłożeniem ołowiu i podziałami na dodatnie, ujemne elektrody;
• zawór odpowietrzający;
• obszary do napełniania elektrolitem, w przeciwnym razie - separatory;
• obszary międzywymiarowe wypełnione mastyksem;
• okładka.

Wszystkie elementy zarówno stacjonarnego akumulatora ołowiowo-kwasowego, jak i tego rodzaju niestacjonarnego akumulatora stanowią szczelny kompleks. Częściowo kompletne uszczelnienie jest dostępne w większości nowoczesnych akumulatorów, ponieważ ma układy wydechowe. Pełne uszczelnienie jest strukturalnie zapewnione tylko w przypadku wysokich akumulatorów, wykorzystujących specjalną konstrukcję elektrod, co eliminuje potrzebę dodawania elektrolitu podczas pracy i nie usuwa gazów odlotowych. W każdym razie, że akumulator z częściowo kompletnym uszczelnieniem, który jest całkowicie całkowicie odizolowany, jest powszechnie nazywany akumulatorami ołowiowo-kwasowymi, dlatego pod tym względem nie ma różnic między różnymi rodzajami akumulatorów.

Odmiany baterii i zasada ich działania

Wcześniej wspomniano, że akumulatory kwasowo-ołowiowe są podzielone na różne typy. Niezależnie od rodzaju organizacji działają na zasadzie elektrolitycznych reakcji chemicznych. Są one oparte na oddziaływaniu ołowiu (lub innego metalu), tlenku ołowiu (z antymonem) i kwasu siarkowego (lub innego elektrolitu). Ten rodzaj interakcji w akumulatorach kwasowych został uznany za najlepszy, ponieważ podczas hydrolizy kwasu inne kombinacje oddziaływania substancji prowadzą albo do niskiej żywotności akumulatora (po dodaniu wapnia), do nadmiernego „wrzenia” wewnątrz części (przy braku antymonu) lub do niewystarczającej mocy (przy użyciu tylko ołowianych płyt).

Do tej pory istnieją trzy główne odmiany akumulatorów ołowiowo-kwasowych, a raczej:

1. Akumulatory kwasowo-ołowiowe 6 V. Zbudowany na zasadzie użycia 6 elementów, to znaczy bateria wewnątrz podzielona jest na 6 jednostek pracujących razem, z których każdy w ogólnym przypadku wytwarza około 2,1 wolta napięcia, co ostatecznie daje 12,6 wolta całej baterii. W chwili obecnej akumulatory ołowiowo-kwasowe 6 V są najczęściej używane w przemyśle motoryzacyjnym, ponieważ są wykonane ze wszystkich stron najwyższej jakości pod względem ich pracy;
2. Baterie hybrydowe. Te „zwierzęta” są mieszaniną, w której stosuje się jedną elektrodę (często dodatnią) z tlenkiem ołowiu i antymonu, a drugą (zwykle ujemną) z ołowiem i wapniem. Takie baterie ze względu na wykorzystanie wapnia w ich konstrukcji są mniej trwałe;
3. Akumulatory żelowo-ołowiowe. Nieznacznie różni się od konstrukcji rodzajów akumulatorów opisanych powyżej, ponieważ mają one żelowy elektrolit, co pozwala na ich użycie w dowolnej pozycji. Zgodnie ze swoimi właściwościami akumulatory żelowe są podobne do zwykłych akumulatorów ołowiowo-antymonowych, a dziś już aktywnie podbijają rynek motoryzacyjny w swoim segmencie.

Jak pokazuje praktyka, najbardziej udane projekty akumulatorów kwasowo-ołowiowych są standardowe z obecnością antymonu na siatce elektrod i żelu, stosunkowo młodych. Jeśli chodzi o hybrydowe, ze względu na ich charakterystykę popytu na rynku, nadal ich nie mają, dlatego praktycznie nie są sprzedawane i można je spotkać niezwykle rzadko.

Warunki użytkowania

W porównaniu z innymi rodzajami akumulatorów, akumulatory ołowiowo-kwasowe są mniej wymagające. Ogólne wymagania dotyczące działania baterii są ustalane przez specjalne organizacje i bezpośrednio przez ich producenta. Nawiasem mówiąc, wymagania są różne dla baterii stacjonarnych i niestacjonarnych. W przypadku pierwszych rodzajów baterii są to:

• Inspekcja i inspekcja - co tydzień przez wyspecjalizowany personel;
• Konserwacja - co najmniej raz na 1 rok;
• Odzyskiwanie kapitału - co najmniej raz na 3 lata i tylko jeśli to możliwe;
• Niezawodne mocowanie akumulatora podczas pracy na specjalnych stojakach;
• Obowiązkowa obecność oświetlenia w miejscu przechowywania;
• Malowanie powierzchni, na której stoi bateria, farbą kwasoodporną;
• Utrzymanie w separatorach akumulatora elektrolitowego na odpowiednim poziomie (kontrola / uzupełnianie co miesiąc);
• Obecność ładowarek i zgodność z zasadami ładowania;
• Napięcie znamionowe w sieci jest o 5% wyższe niż naładowanych w nim akumulatorów;
• Zapobieganie przechowywaniu baterii w stanie rozładowanym przez ponad 12 godzin;
• Temperatura przechowywania od -20 do +45 stopni Celsjusza, dla akumulatorów naładowanych w 50% - od -20 do +30. Naładowanych akumulatorów nie wolno przechowywać.

W przypadku niestacjonarnych akumulatorów ołowiowo-kwasowych warunki przechowywania polegają jedynie na ich terminowym ładowaniu, monitorowaniu elektrolitu (w razie potrzeby) i wykorzystaniu akumulatora zgodnie z jego przeznaczeniem.

Zasady pobierania opłat

Ładowanie dowolnego akumulatora jest dokładnie procedurą, którą należy wykonać w jedynym prawidłowym trybie. W przeciwnym razie kilka niepoprawnych operacji ładowania akumulatora spowoduje z niego źródło prądu o niskiej mocy lub całkowicie „zabije” część. Znając podobną funkcję akumulatorów, ich właściciele często zadają dwa pytania:

1. Jak naładować baterię?
2. Jaka jest najlepsza ładowarka kwasowo-ołowiowa do użytku?

Jeśli chodzi o drugie pytanie, z całą pewnością możemy powiedzieć, że dopuszczalne jest ładowanie akumulatora dowolnym sprzętem, najważniejsze jest to, aby działał. Omówimy bardziej szczegółowo, jak ładować akumulator kwasowo-ołowiowy. Ogólnie rzecz biorąc, prawidłowa kolejność ładowania jest następująca:

1. Akumulator jest umieszczony w miejscu specjalnie wyposażonym do ładowania: powierzchnia jest pomalowana farbą przeciwkwasową, nie ma otwartych źródeł wody i ognia, dostęp do terytorium jest ograniczony;
2. Następnie bateria zgodnie ze wszystkimi standardami jest podłączana do ładowarki;
3. Następnie tryb ładowania jest ustawiany na urządzeniu ładującym zgodnie z dwoma podstawowymi warunkami:
   • napięcie jest stałe i równe rzędu 2,35-2,45 wolta;
   • prąd na początku ładowania jest najwyższy, pod koniec stopniowo i zauważalnie maleje.

Bezpośrednio proces ładowania akumulatora w trybie standardowym trwa około 3-6 godzin, z wyjątkiem przypadków użycia taniego i słabego sprzętu, a także przywracania ładowania „rozładowanego” akumulatora.

Odzyskiwanie baterii

Pod koniec dzisiejszego materiału zwrócimy uwagę na proces odzyskiwania akumulatorów ołowiowo-kwasowych. Powszechnie uważa się, że przy głębokim rozładowaniu ten typ baterii albo całkowicie „umiera”, albo utrzymuje bardzo słaby ładunek. W rzeczywistości sytuacja jest inna.

Według licznych badań akumulatory kwasowo-ołowiowe nie mogą utracić swojej pojemności znamionowej nawet po 2-4 pełnych rozładowaniach. W tym celu wystarczy właściwa procedura ich odzyskiwania. Jak przywrócić tę baterię? W następującej kolejności:

1. Bateria jest umieszczana w specjalnie przygotowanym miejscu o temperaturze powietrza około 5-35 stopni Celsjusza;
2. Akumulator i ładowarka są połączone;
3. Wreszcie takie wskaźniki, jak:
   • napięcie - 2,45 wolta;
   • aktualna siła - 0,05 SA.
4. Cykliczny ładunek występuje z krótkimi przerwami rzędu 2-3 razy;
5. Bateria przywrócona.

Pamiętaj, że nie w każdej sytuacji taka procedura kończy się sukcesem, ale jeśli przestrzegane są zasady przywracania baterii, a sama bateria jest wykonana z wysokiej jakości materiałów, nie ma wątpliwości co do powodzenia wydarzenia.

Dzięki temu prawdopodobnie najważniejsza informacja na temat akumulatorów kwasowo-ołowiowych dobiegła końca. Mamy nadzieję, że dzisiejszy materiał był dla Ciebie przydatny i udzielił odpowiedzi na pytania.

Jeśli masz jakieś pytania, zostaw je w komentarzach pod tym artykułem. My lub nasi goście chętnie na nie odpowiemy.

To   kategoria:

Wyposażenie elektryczne samochodów

Baterie kwasowo-ołowiowe

Zasada działania akumulatora ołowiowo-kwasowego

Bateria jest urządzeniem elektrycznym, które po naładowaniu ze źródeł prądu stałego gromadzi energię elektryczną, a po rozładowaniu daje ją odbiorcom, będąc w tym przypadku źródłem prądu.

W samochodach najczęściej stosuje się akumulatory ołowiowo-kwasowe. Oprócz nich można również stosować alkaliczne baterie żelazo-niklowe.

Najprostszym akumulatorem kwasowo-ołowiowym jest szklany lub plastikowy słoik z opuszczonymi do niego dwoma ołowianymi płytkami i wypełniony roztworem elektrolitu chemicznie czystego mocnego kwasu siarkowego i wody destylowanej. Kwas siarkowy, działając na płytki ołowiowe, utlenia je, a powierzchnia płytek jest pokryta powłoką siarczanu ołowiu. Gęstość roztworu maleje, a prawie czysta woda pozostaje w elektrolicie.

Aby akumulator dawał prąd, należy go najpierw naładować, tzn. Przepuścić przez niego prąd elektryczny. Z powodu przepływu prądu elektrycznego przez elektrolit z płyty dodatniej do ujemnej w akumulatorze zachodzi reakcja chemiczna. W tym przypadku siarczan ołowiu na płytce dodatniej przekształca się w nadtlenek ołowiu, a ujemnie - w czysty gąbczasty ołów, kwas siarkowy ponownie pojawia się w elektrolicie, a gęstość roztworu wzrasta.

Po zakończeniu konwersji chemicznej kompozycji wafla akumulator zostanie naładowany. Jeśli nadal będziesz przepuszczać prąd przez akumulator, woda z elektrolitu zacznie się rozkładać na części składowe - wodór i tlen, które w postaci bąbelków zostaną uwolnione z elektrolitu. Gwałtowne uwolnienie pęcherzyków (wrzący elektrolit) wskazuje koniec ładowania akumulatora.

Gdy bieguny naładowanej baterii zostaną zamknięte przez obwód zewnętrzny, nastąpi w nim odwrotna reakcja chemiczna, w której płytki w swoim składzie powrócą do pierwotnego stanu. W rezultacie akumulator zostanie rozładowany i dostarczy zmagazynowaną energię elektryczną do zasilania odbiorców. Podczas rozładowania prąd elektryczny w obwodzie zewnętrznym będzie płynął z płyty dodatniej do ujemnej, tj. W kierunku przeciwnym do tego podczas ładowania. W tym samym czasie dodatnie i ujemne płytki akumulatora zostaną ponownie pokryte siarczanem ołowiu, a gęstość elektrolitu zmniejszy się i zamieni się w prawie czystą wodę. Po zakończeniu reakcji chemicznej akumulator zostanie rozładowany i nie będzie w stanie wytworzyć więcej prądu elektrycznego. W celu dalszej pracy akumulator należy naładować.

Urządzenie akumulatorowe

Akumulator składa się z pojedynczych elementów - akumulatorów we wspólnym zbiorniku monoblokowym.

Monoblok akumulatora samochodowego jest podzielony przez przegrody na oddzielne komory akumulatora. Każda komora jest zamknięta od góry pokrywką ebonitową z otworem wypełniającym owiniętym korkiem. Zestaw płytek (dodatnich i ujemnych) oddzielonych separatorami jest zainstalowany w komorze.

Monoblok jest wykonany z asfaltu lub twardej gumy. Cienkościenne kwasoodporne wkładki z tworzywa sztucznego (polichlorek winylu lub tworzywo winylowe) są zwykle wtłaczane do komór monobloku asfaltowego, które chronią ściany monobloku przed korozją kwasową, co znacznie wydłuża jego żywotność.

Aby zwiększyć pojemność akumulatora, tj. Zdolność do pochłaniania większej ilości energii elektrycznej podczas ładowania, w każdej komorze instalowanych jest kilka dodatnich i ujemnych płytek o specjalnej konstrukcji, w wyniku czego zwiększa się ogólna powierzchnia robocza płyt.

Ryc. 1. Schemat działania akumulatora ołowiowo-kwasowego

Podstawą każdej płytki jest krata odlana z czystego ołowiu z niewielką domieszką (6-8%) antymonu w celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej. Aktywną masę wciska się w siatkę, a następnie suszy. Masę tę wytwarza się ze sproszkowanych tlenków ołowiu - ołowiu min i ołowiu, zmieszanych z silnym chemicznie czystym kwasem siarkowym. Aktywna masa płytek dodatnich zwykle zawiera do 75% ołowiu, dlatego płytki mają czerwonawy odcień. Aktywna masa płytek ujemnych zawiera więcej ołowiu, płytki są szare lub niebieskawe.

Ryc. 2. Akumulator ołowiowo-kpslotnaya: a - trzykomorowy; b - sześcioelementowy

Oprócz tych tlenków ołowiu sproszkowany ołów stosuje się również jako wypełnienie płyt, które utlenia się podczas mielenia i miesza z kwasem siarkowym.

Po wytworzeniu i zmontowaniu płyty poddaje się formowaniu, tj. Wielu procesom ładowania prądem elektrycznym i rozładowania.

Wszystkie płyty o tej samej nazwie są połączone poprzez przyspawanie do bloku ze wspólnym mostkiem - kołnierzem z kołkiem prowadzącym. W każdej komorze dodatnie płytki są ułożone ujemnie. Bloki płyt mają dwa styki wyjściowe (bor) - dodatni (plus) i ujemny (minus). Płytki ujemne w każdym bloku są ustawione na jeden więcej niż dodatnie. Dlatego każda dodatnia płytka jest zamykana po obu stronach płytami ujemnymi, w wyniku czego cała jej powierzchnia jest wykorzystywana, a możliwość wypaczenia przy wysokim prądzie rozładowania jest wyeliminowana.

Aby wyeliminować bezpośredni kontakt jednej płyty z drugą lub zwarcie ich spadającą masą czynną, uszczelki kwasoodporne - separatory są zainstalowane między nimi. Separatory są wykonane z dwóch rodzajów:
  1) z drewna lub elementów łączonych - z drewna i chlorku winylu lub z drewna i włókna szklanego;
  2) z mikroporowatego ebonitu (mipore) i mikroporowatego tworzywa sztucznego (miplast) lub w połączeniu z miplastem i chlorowinylem lub miplastem i filcem szklanym.

Płyty z separatorami są instalowane w oddzielnych komorach monobloku i są podparte na dolnych krawędziach dna, co zapobiega zwarciom dolnej części płyty z upływem czasu aktywnej masy i gromadzeniu się między żebrami w komorze zawiesinowej. Na górze każdej komory jest szczelnie zamknięty plastikową osłoną. Krawędzie komór monoblokowych na styku z pokrywką są wypełnione mastyksem kwasoodpornym. Na powierzchni pokrywki każdej komory wychodzą ujemne i dodatnie piny bloków (boru) płytek. Kołki są uszczelnione żebrowanymi tulejami ołowianymi uszczelnionymi w pokrywach. Przyciski są przylutowane do pinów wraz ze zworkami między elementami. W niektórych typach akumulatorów kołki z nakrętkami są uszczelnione masą kwasoodporną. Ostatnie dwa piny w akumulatorze - plus i minus - są wyposażone w końcówki biegunowe, do których zewnętrzne kable sieciowe są podłączone za pomocą zacisków i śrub sprzęgających. W każdej komorze nad płytami osłony ochronne są wykonane z chlorku winylu lub innego materiału kwasoodpornego, który służy do ochrony krawędzi separatorów i płytek przed uszkodzeniem mechanicznym. W pokrywie każdej komory znajduje się otwór do napełniania zamknięty na uszczelce za pomocą korka 9 z otworem wentylacyjnym służącym do odprowadzania gazów. Płytka odblaskowa jest zainstalowana w korku pod otworem, co eliminuje rozpryskiwanie elektrolitu. W nowych bateriach pod wtyczką umieszczony jest dysk uszczelniający, który jest usuwany podczas pracy na baterii. W niektórych rodzajach akumulatorów otwór w pokrywie do napełniania elektrolitu jest zamknięty na uszczelce zaślepką z gumową tuleją uszczelniającą w środku, a do odprowadzania gazów znajduje się specjalna armatura wentylacyjna z odbłyśnikiem w środku. Takie urządzenie otworu do napełniania umożliwia wygodniejsze uzupełnianie elektrolitu do pożądanego poziomu.

Baterie są dostępne z formowanymi płytkami, ale zwykle są suche bez elektrolitu. Dlatego nowe akumulatory należy napełnić elektrolitem i naładować.

Akumulatory są dostępne z trzema lub sześcioma ogniwami w jednym urządzeniu; w tym drugim przypadku są dostępne z poprzecznym lub wzdłużnym układem elementów. Baterie przeznaczone do samochodów ciężarowych są zwykle instalowane w drewnianej skrzynce z pokrywką. Akumulatory stosowane w pojazdach terenowych są wyposażone w uszczelnione (hydrostatyczne) korki, które eliminują możliwość przedostania się wody do akumulatora podczas fordowania brodów samochodowych.

Kluczowe wskaźniki baterii

Głównymi wskaźnikami determinującymi działanie akumulatora i akumulatora są jego napięcie i pojemność.

Jeden akumulator (element) akumulatora, niezależnie od liczby znajdujących się w nim płytek i ich wielkości, w dobrym i naładowanym stanie daje napięcie równe średnio 2 V. Po całkowitym rozładowaniu napięcie w nim spada do 1,7 wolta.

Pojemność baterii to zdolność do jej pochłonięcia podczas ładowania, a następnie oddania jednej lub innej ilości energii elektrycznej, gdy jest rozładowywana stałym prądem do maksymalnego dopuszczalnego spadku napięcia.

Pojemność zależy od liczby płytek w banku (komorze) i ich wielkości i jest mierzona w amperogodzinach (i godzinach). Pojemność określa się, mnożąc prąd rozładowania w amperach przez czas w godzinach, w którym akumulator może zostać rozładowany przy danym prądzie. Na przykład, jeśli akumulator w określonych warunkach może dać prąd 4 A podczas rozładowania przez 5 godzin, wówczas jego pojemność wynosi 20 Ah.

Napięcie jednego akumulatora nie wystarcza do zasilania urządzeń elektrycznych samochodu. Aby uzyskać większe napięcie, kilka akumulatorów łączy się w jeden monoblok w akumulator i łączy jeden z drugim szeregowo za pomocą zworek ołowianych. W takim przypadku dodatnia moc wyjściowa jednego elementu jest połączona z ujemną mocą wyjściową innego elementu itp.

Gdy akumulatory są połączone szeregowo, napięcie na zaciskach akumulatora wzrasta proporcjonalnie do liczby akumulatorów, a pojemność całego akumulatora pozostaje równa pojemności jednego akumulatora.

Pojemność wskazana w marce akumulatora nazywa się pojemnością nominalną i jest zapewniana w ściśle określonych warunkach rozładowania: przy 10-godzinnej pracy i przy średniej temperaturze elektrolitu 30 ° (GOST 959-51).

Pojemność baterii nie jest stała. Wraz ze wzrostem prądu rozładowania i obniżeniem temperatury elektrolitu pojemność akumulatora znacznie się zmniejsza. Należy to wziąć pod uwagę podczas obsługi akumulatora.

W samochodach o napięciu 12 V w sieci elektrycznej umieszcza się akumulatory o tym samym napięciu, składające się z sześciu akumulatorów lub dwóch akumulatorów 6-woltowych połączonych szeregowo. W samochodach o napięciu 24 V dwa akumulatory o napięciu 12 V są połączone szeregowo (MAZ-500, KrAZ-257). W przypadku zastosowania napięcia 24 V tylko przy włączonym rozruszniku stosuje się dwa akumulatory o napięciu 12 V, połączone równolegle, z ich automatycznym przełączaniem na połączenie szeregowe w momencie rozruchu silnika (MAZ -200, KrAZ-214). W samochodach akumulator zwykle znajduje się pod maską silnika. W ciężarówkach akumulator jest często instalowany pod siedzeniem kierowcy lub na podnóżku.

W urządzeniach elektrycznych samochodów stosuje się jednoprzewodowy system okablowania, w którym metalowe części samochodu, jego masa są używane jako jeden z drutów, więc jeden zacisk akumulatora (zwykle ujemny) jest zwarty do masy, a drugi (dodatni) jest podłączony do sieci,

W niektórych modelach samochodów ujemny zacisk akumulatora jest podłączony do uziemienia za pomocą specjalnego przełącznika. Umożliwia to odłączenie akumulatora od sieci w stanie bezczynności, co chroni akumulator przed możliwym upływem prądu.

W przypadku (rys. 3) przełącznika typu VB-318 zainstalowany jest pręt z przyciskiem. Główne ruchome kontakty ze sprężynami i styk pomocniczy są zainstalowane na dolnym końcu pręta. Styki ruchome znajdują się nad stykami stałymi zamocowanymi w obudowie. Styk jest podłączony do uziemienia, a izolowany styk jest podłączony do zacisku, do którego podłączony jest przewód od ujemnego zacisku akumulatora. Pręt ze stykami jest popychany przez sprężyny. Na górze obudowy znajduje się płytka blokująca ze sprężyną i małym przyciskiem.

Ryc. 3. Przełącznik baterii

Bateria jest podłączona do sieci przez naciśnięcie głównego przycisku. W takim przypadku styki stałe są zamykane najpierw pomocniczym ruchomym stykiem, a następnie stykami głównymi, a akumulator jest podłączony do uziemienia. Gdy ten pręt 6 w położeniu włączenia jest ustalony przez płytkę blokującą 8, która wchodzi pod działanie sprężyny w rowek na pręcie.

Akumulator wyłącza się, naciskając boczny przycisk, który porusza płytkę blokującą i zwalnia główny pręt 6. Pręt, unosząc się wraz ze stykami, otwiera obwód akumulatora. Niektóre niejednoczesne sekwencyjne zamykanie i otwieranie styków pomocniczych i głównych zmniejsza spalanie styków.

Akumulatory mają określone oznaczenie (zgodnie z GOST om 959-51). Na przykład samochód GAZ -51A ma akumulator marki 3-ST-70-VD. Pierwsza liczba wskazuje liczbę akumulatorów (ogniw) w akumulatorze, a zatem całkowite napięcie, przy założeniu, że każde ogniwo ma napięcie 2 V. Druga liczba oznacza nominalną pojemność akumulatora w h. Litery CT oznaczają, że akumulator jest typu czarterowego. Materiał zbiornika oznaczono literami: E - ebonit, P - mieszanka asfaltu z wkładami kwasoodpornymi, B - mieszanka asfaltu bez wkładek kwasoodpornych. Materiał separatorów oznaczono literami: D - drewno, DS - drewno i włókno szklane, M - miplast, MS - miplast i włókno szklane, P - mipore. Litera 3 oznacza, że \u200b\u200bbateria jest naładowana na sucho.

Przygotowanie baterii do użycia

Nowe suche akumulatory należy napełnić elektrolitem i naładować.

Elektrolit jest przygotowywany z kwasu akumulatorowego i wody destylowanej. Do przygotowania elektrolitu stosuje się naczynia odporne na kwas siarkowy - ceramikę, ebonit, szkło. Woda destylowana jest najpierw wlewana do naczyń, a następnie ostrożnie i stopniowo kwaśna.

Elektrolit służy do napełniania akumulatora o określonej gęstości (1,27–1,34), w zależności od rodzaju akumulatora, warunków klimatycznych i pory roku.

Wymagana gęstość elektrolitu jest ustawiona zgodnie z instrukcją fabryczną.

Gęstość elektrolitu jest mierzona za pomocą specjalnego areometru z pipetą.

Elektrolit w ogniwach akumulatora należy wlać do poziomu 10–15 mm powyżej osłony bezpieczeństwa zamontowanej nad separatorami. Poziom sprawdzany jest za pomocą szklanej rurki, która jest całkowicie opuszczona do osłony, a po zamknięciu górnego otworu są one usuwane. Wysokość kolumny elektrolitu umieszczonej w rurce określa jej poziom.

W akumulatorach z automatyczną kontrolą poziomu należy wyłączyć korki i szczelnie nałożyć gumowymi tulejami na uprzednio wytarte złącza wentylacyjne, a następnie wlać elektrolit do ogniw do poziomu 15-20 mm poniżej górnej krawędzi szyjki wlewu. Podczas wyjmowania zaślepek z łączników elektrolit w ogniwach zostanie ustalony na normalnym poziomie.

Po 3-6 godzinach (w zależności od rodzaju akumulatora) po napełnieniu elektrolitu akumulator jest ładowany przez połączenie dodatniego bieguna akumulatora z dodatnim biegunem źródła prądu, a ujemnym z ujemnym.

Ładowanie odbywa się przy normalnym prądzie dla każdego rodzaju akumulatora określonego w instrukcjach fabrycznych. Ładowanie jest kontynuowane, dopóki we wszystkich akumulatorach (ogniwach) akumulatora nie dojdzie do obfitego wydzielania się gazu (wrzenia), a napięcie i gęstość elektrolitu pozostaną stałe przez 3 godziny.

Podczas ładowania upewnij się, że temperatura elektrolitu nie wzrośnie powyżej 45 ° C.

Pod koniec pierwszego ładunku sprawdzana jest gęstość elektrolitu i, jeśli to konieczne, doprowadza go do normy we wszystkich ogniwach, dla których część elektrolitu jest zasysana z ogniwa gumową bańką i ponownie napełniana wodą destylowaną lub elektrolitem o dużej gęstości.

Po pierwszym naładowaniu można uruchomić nowe akumulatory. Aby przedłużyć żywotność akumulatora podczas pracy, przydatne jest przeprowadzenie kilku cykli ładowania, rozładowywanie akumulatora nominalnym prądem rozładowania po naładowaniu, aż napięcie jednego ogniwa spadnie do 1,7 wolta.

Konserwacja i awaria akumulatora

Główne elementy opieki obejmują:
  1) sprawdzenie mocowań i czyszczenie akumulatora;
  2) czyszczenie i dokręcanie zacisków;
  3) sprawdzenie poziomu elektrolitu i jego uzupełnienie;
  4) sprawdzenie stopnia naładowania akumulatora;
  5) sprawdzenie prądu ładowania;
  6) ochrona akumulatora przed szybkim rozładowaniem i zwarciami.

Sprawdzanie mocowań akumulatora jest konieczne, aby uniknąć uszkodzenia akumulatora

przed drżeniem z luźnymi mocowaniami. Mocowanie akumulatora w gnieździe musi być szczelne. W ciężarówkach gumowe uszczelki powinny być zainstalowane pod akumulatorem. Okresowo konieczne jest sprawdzanie pęknięć w monobloku i wycieku elektrolitu z niego. Powinieneś również sprawdzić integralność wypełniającego mastyksu na pokrywie.

Czyszczenie akumulatora jest konieczne, aby wyeliminować zwarcie akumulatorów (ogniw) na zanieczyszczonej powierzchni akumulatora, zwykle zwilżone rozpryskującym elektrolitem. Powierzchnię akumulatora należy czyścić czystą szmatką. Elektrolit rozlany na powierzchni akumulatora należy wytrzeć czystą szmatką nasączoną roztworem amoniaku lub sody kalcynowanej (10% roztwór). Otwory wentylacyjne należy również oczyścić, aby zapobiec uszkodzeniu puszek przez nagromadzone gazy.

Czyszczenie i dokręcanie zacisków jest konieczne, aby zapewnić dobry kontakt w zaciskach. Zaciski muszą być dobrze oczyszczone, mocno dokręcone i nasmarowane zewnętrznie cienką warstwą technicznej wazeliny lub oleju stałego, aby zapobiec ich utlenianiu. Konieczne jest również dokręcenie mocowania drutu do ziemi. Nie dopuszczaj do silnego naprężenia drutów, ponieważ może to prowadzić do uszkodzenia zacisków wyjściowych i powstawania pęknięć w mastyksie.

Sprawdzanie poziomu elektrolitu jest konieczne, ponieważ poziom elektrolitu może się zmniejszyć w wyniku parowania i wrzenia elektrolitu. Gdy poziom elektrolitu spada, destylowana woda jest dodawana do akumulatorów, ponieważ tylko woda się gotuje.

Okresowo sprawdzaj gęstość elektrolitu przy całkowicie naładowanym akumulatorze i upewnij się, że jest taka sama we wszystkich bankach, doprowadzając gęstość elektrolitu, jeśli to konieczne, do normy.

Stopień rozładowania akumulatora można sprawdzić przez gęstość elektrolitu lub za pomocą woltomierza z wtyczką obciążającą.

Baterię należy zawsze ładować. Jeśli podczas testu bateria okaże się niepełnie naładowana, konieczne jest podjęcie działań w celu jej naładowania, wskazując przyczyny, które naruszają normalne działanie baterii.

Akumulator rozładowany o ponad 25% zimą i ponad 50% latem należy wyjąć i naładować.

Jeśli akumulator będzie długo niezupełnie naładowany, spowoduje to uszkodzenie jego płytek. Zimą elektrolit w rozładowanym akumulatorze może zamarznąć i zniszczyć akumulator.

Kontrolę wielkości prądu ładowania i trybu ładowania akumulatora można wstępnie przeprowadzić zgodnie z odczytami amperomierza dostępnego w układzie elektrycznym pojazdu.

Jeśli akumulator jest naładowany, strzałka amperomierza prawie nie odbiega od położenia środkowego, nawet przy zwiększonej liczbie obrotów wału korbowego silnika. W stanie rozładowania akumulatora, w przypadku wzrostu liczby obrotów wału silnika, strzałka amperomierza znacznie odchyla się w kierunku prądu ładowania ze względu na wzrost prądu wykorzystywanego do ładowania akumulatora. Odchylenie igły amperomierza, gdy samochód jedzie w przeciwnym kierunku lub włączenie lampki ostrzegawczej wskazuje niski poziom naładowania akumulatora.

Ochrona akumulatora przed szybkim rozładowaniem i zwarciami jest konieczna, aby uniknąć odkształceń płyt i odpryskiwania aktywnej masy. Dlatego przez długi czas i kilka razy z rzędu niemożliwe jest włączenie rozrusznika, który zużywa bardzo silny prąd. Nie zaleca się uruchamiania rozrusznika z bardzo zimnym silnikiem zimą w niskich temperaturach. Konieczne jest wstępne podgrzanie silnika i ręczne kilkukrotne obrócenie wału korbowego.

Podczas sprawdzania akumulatora nie wolno otwierać do niego ognia, ponieważ może dojść do wybuchu gazów nad elektrolitem.

Podczas przełączania z trybu letniego na zimowy i odwrotnie konieczne jest doprowadzenie gęstości elektrolitu do zalecanej wartości.

Zimą otwarte baterie powinny być izolowane.

Instalując akumulator w samochodzie, należy poprawnie podłączyć jego zaciski do masy i obwodu. Prawidłowe połączenie można sprawdzić za pomocą amperomierza. Kiedy akumulator jest rozładowany, strzałka powinna odchylać się w odpowiednim kierunku (w kierunku znaku plus). Biegunowość zacisków akumulatora można określić za pomocą znaków plus i minus na zaciskach, a pod ich nieobecność, obniżając przewody z zacisków do zakwaszonej wody lub używając surowych ziemniaków. W zakwaszonej wodzie na przewodzie ujemnym (ujemnym) następuje szybkie uwolnienie pęcherzyków gazu, a wokół dodatniego (dodatniego) drutu utkniętego w ziemniaku pojawi się zielona plama.

Przechowywanie baterii Jeśli akumulator zostanie wyjęty z pojazdu i umieszczony w stosunkowo krótkim okresie przechowywania, należy go najpierw całkowicie naładować, sprawdzić poziom elektrolitu, gęstość elektrolitu należy przywrócić do normalnej wartości (nie wyższej niż 1280 przy 15 ° С), dokładnie wyczyścić, przecierając monoblok i pokrywę od zewnątrz, zdejmując zaciski i umieścić w czystym, wentylowanym pomieszczeniu o stałej temperaturze.

Aby uniknąć wewnętrznego samorozładowania i wyeliminować zwiększoną korozję płyt dodatnich, zaleca się przechowywanie akumulatorów z elektrolitem w chłodnym pomieszczeniu w stałej temperaturze nie niższej niż -25 ° С i nie wyższej niż 0 ° С. Podczas przechowywania akumulatorów w takich warunkach należy sprawdzać gęstość elektrolitu co miesiąc, ładując akumulatory tylko wtedy, gdy gęstość spadnie poniżej dopuszczalnej wartości (poniżej 1,230 przy 15 ° C). W normalnych warunkach akumulatorów przy tej metodzie przechowywania należy je naładować tylko przed uruchomieniem.

W przypadku przechowywania akumulatorów w temperaturach powyżej 0 ° C należy je ładować co miesiąc, aby przywrócić pojemność utraconą w wyniku samorozładowania.

Dzięki tym metodom przechowywania akumulatory są zawsze przygotowane do użycia.

Podczas długotrwałego przechowywania, na przykład ponad sześć miesięcy, a także gdy nie jest możliwe częste ładowanie akumulatora, co jest konieczne w pierwszej metodzie przechowywania, praktykowana jest metoda przechowywania akumulatorów bez elektrolitu. W takim przypadku akumulator powinien zostać całkowicie rozładowany prądem odpowiadającym 1/20 pojemności, aż napięcie na jednym akumulatorze spadnie do 1,7 V, a następnie, po wyjęciu akumulatora, wylej z niego elektrolit i dokładnie przepłucz puszki destylowaną wodą. Płukanie należy wykonywać, dopóki woda nie przestanie się utleniać. Po umyciu i dokładnym wysuszeniu baterii należy szczelnie zamknąć otwory w puszkach i oczyścić ją z zewnątrz, w tej formie umieścić baterię do długotrwałego przechowywania.

Awarie baterii. Główne awarie akumulatora to: niewystarczające ładowanie, ładowanie, zasiarczenie płyt, spadek pojemności, wewnętrzne samorozładowanie, wypaczenie płyt, wyciek baterii.

Niewystarczające naładowanie akumulatora uzyskuje się z powodu niskiego prądu ładowania, złego mocowania przewodów i utleniania zacisków, wycieku lub dużego zużycia prądu, gdy silnik jest na biegu jałowym, niewłaściwego użycia rozrusznika. Niewystarczający prąd ładowania może wystąpić, jeśli regulator przekaźnika nie zostanie prawidłowo wyregulowany lub generator źle działa. Oznaki niewystarczającego naładowania akumulatora to niska gęstość elektrolitu i niewystarczające napięcie akumulatora.

Ładowanie akumulatora następuje przy zbyt silnym prądzie ładowania z powodu niewłaściwej regulacji regulatora przekaźnika. Znakiem doładowania jest częste gotowanie elektrolitu i szybki spadek jego poziomu.

Zasiarczenie płytek polega na tym, że płytki są pokryte białą krystaliczną powłoką, co utrudnia przepływ prądu elektrycznego i przenikanie elektrolitu do masy czynnej płytek. W rezultacie procesy chemiczne ulegają spowolnieniu, a pojemność akumulatora maleje.

Zewnętrznym znakiem zasiarczenia jest silny spadek napięcia akumulatora wraz ze wzrostem obciążenia. Na przykład po włączeniu rozrusznika lub nawet sygnału żarówki, które paliły się dość jasno, prawie gasną. Gdy widły ładunkowe sprawdzają elementy akumulatorów, które uległy zasiarczeniu, napięcie na biegunach elementów gwałtownie spada.

Siarczanie następuje w wyniku silnego rozładowania akumulatora lub jego długiego działania w stanie niecałkowicie naładowanym. Aby chronić akumulatory przed zasiarczeniem, należy systematycznie monitorować i utrzymywać je w stanie naładowanym, a także okresowo przeprowadzać cykle kontrolne i treningowe na stacji ładującej. Z powodu silnego zasiarczenia płyty akumulatorów ulegają awarii i nie można ich naprawić ani przywrócić.

Spadek pojemności następuje z powodu zmniejszenia powierzchni roboczej płytek, spowodowanego odpryskiwaniem masy czynnej płytek lub obniżeniem poziomu elektrolitu. Oznaką spadku pojemności jest szybkie gotowanie elektrolitu podczas ładowania z niewielkim wzrostem jego gęstości, a także szybkie rozładowanie akumulatora podczas jego działania. Odpryskiwanie masy czynnej uzyskuje się w wyniku silnego doładowania akumulatora lub gdy akumulator jest rozładowywany wysokim prądem, na przykład przy dłuższym użytkowaniu rozrusznika.

Wewnętrzne samorozładowanie akumulatora następuje, gdy do elektrolitu używana jest woda niedestylowana. Oznaką nieprawidłowego działania jest szybkie rozładowanie nawet rozładowanej baterii. Aby wyeliminować tę usterkę, akumulator rozładowuje się i dokładnie myje wodą destylowaną, a następnie napełnia go elektrolitem o odpowiedniej jakości i gęstości oraz ładuje.

Zwarcie w puszkach akumulatora występuje z powodu zniszczenia drewnianych separatorów z powodu zastosowania elektrolitu o zbyt dużej gęstości. W tym przypadku wypadająca masa czynna zamyka płyty. Dzięki wewnętrznemu obwodowi akumulatora jego napięcie szybko maleje, maleje gęstość elektrolitu i pojemność akumulatora.

Wypaczenie płyt uzyskuje się przy nadmiernym prądzie rozładowania w przypadku długotrwałego używania rozrusznika i zwarć w obwodzie. W takim przypadku bateria ulega awarii.

Awarie baterii

Podczas pracy w akumulatorze mogą wystąpić następujące awarie: utlenianie pinów biegunowych, wyciek elektrolitu przez pęknięcia zbiornika, zwiększone samorozładowanie, zwarcie i zasiarczenie płyt.

Utlenianie pinów biegunowych prowadzi do wzrostu rezystancji w obwodzie zewnętrznym, a nawet do zaniku prądu. Aby wyeliminować wadliwe działanie, należy usunąć końcówki przewodów (zaciski) ze styków, zdjąć styki i zaciski i przymocować je na stykach. Następnie styki i zaciski na zewnątrz należy nasmarować cienką warstwą wazeliny technicznej.

Wyciek elektrolitu przez pęknięcia zbiornika jest wykrywany przez kontrolę. Aby rozwiązać problem, akumulator musi zostać naprawiony. W przypadku wymuszonego tymczasowego działania akumulatora z tą usterką konieczne jest okresowe dodawanie elektrolitu do wadliwego przedziału zbiornika, a nie wody destylowanej.

Samorozładowanie akumulatora podczas jego działania i przechowywania następuje z powodu powstawania lokalnych prądów w aktywnej masie płyt. Lokalne prądy pojawiają się z powodu wystąpienia siły elektromotorycznej między tlenkami masy czynnej a siatką płytową. Ponadto podczas długotrwałego przechowywania elektrolit w akumulatorze osiada, a gęstość elektrolitu w dolnych warstwach staje się większa niż w górnych. Prowadzi to do pojawienia się różnicy potencjałów i pojawienia się prądów wyrównawczych na powierzchni płytek. Normalne samorozładowanie działającego akumulatora wynosi 1-2% dziennie. Przyczyny przyspieszonego samorozładowania mogą być: zanieczyszczenie powierzchni akumulatora, użycie zwykłej (niedestylowanej) wody zawierającej zasady i sól do uzupełnienia, cząstki metalu i inne substancje przyczyniające się do tworzenia par galwanicznych wewnątrz akumulatorów. Aby rozwiązać problem, wytrzyj powierzchnię baterii lub wymień elektrolit.

Oznaki zwarcia wewnątrz akumulatora to „gotowanie” elektrolitu i gwałtowny spadek napięcia akumulatora; najczęściej jest to spowodowane zrzuceniem masy aktywnej i zniszczeniem separatorów. W obu przypadkach akumulator jest demontowany i eliminowany, zastępując uszkodzone elementy.

Siarczanie płytek polega na tworzeniu gruboziarnistego krystalicznego siarczanu ołowiu w postaci białej płytki. Zwiększa to odporność akumulatorów. Duże kryształy siarczanu ołowiu zamykają pory masy aktywnej, zapobiegając penetracji elektrolitu i tworzeniu się masy aktywnej podczas ładowania. W rezultacie aktywna powierzchnia płytek zmniejsza się, powodując spadek pojemności akumulatora. Znakiem zasiarczenia płytek jest to, że gdy akumulator jest naładowany, napięcie i temperatura elektrolitu szybko rosną i następuje gwałtowne wydzielanie gazu („wrzenia”), a gęstość elektrolitu nieznacznie wzrasta. Podczas kolejnego rozładowania, a zwłaszcza przy włączonym rozruszniku, akumulator szybko się rozładowuje z powodu małej pojemności. Głównymi przyczynami zasiarczenia są: rozładowanie akumulatora poniżej 1,7 V na akumulator, ekspozycja płytek z powodu niższych poziomów elektrolitu, długotrwałe przechowywanie akumulatora bez ładowania (szczególnie rozładowanego), wysoka gęstość elektrolitu, przedłużone użytkowanie rozrusznika podczas rozruchu.

Jeśli rzeczywista pojemność wynosi nie mniej niż 80% wartości nominalnej, akumulator jest ładowany i instalowany w samochodzie; jeśli pojemność jest niższa, cały cykl powtarza się ponownie. Powyższy cykl jest również zalecany po przechowywaniu baterii przez ponad 6 miesięcy i przed dłuższym przechowywaniem.

Konserwacja baterii

Żywotność i użyteczność akumulatora w dużej mierze zależą od terminowej i właściwej pielęgnacji. Akumulator należy utrzymywać w czystości, ponieważ zanieczyszczenie jego powierzchni prowadzi do zwiększonego samorozładowania. Podczas konserwacji przetrzyj powierzchnię akumulatora 10% roztworem amoniaku lub sody kalcynowanej, a następnie przetrzyj czystą, suchą szmatką.

Podczas ładowania reakcja chemiczna uwalnia gazy, które znacznie zwiększają ciśnienie wewnątrz akumulatorów. Dlatego otwory wentylacyjne we wtyczkach należy stale czyścić cienkim drutem. Biorąc pod uwagę, że podczas działania akumulatora powstaje wybuchowy gaz (mieszanina wodoru i tlenu), nie można sprawdzić akumulatora z otwartym płomieniem, aby zapobiec wybuchowi.

Okresowo konieczne jest usunięcie pinów i końcówek przewodów. Po 2-2,5 tysiącach kilometrów i w czasie upałów co 5-6 dni sprawdź poziom elektrolitu przez otwory do napełniania akumulatorów szklaną rurką o wewnętrznej średnicy 3-5 mm. Kolumna elektrolitu w rurce wskazuje wysokość jego poziomu powyżej osłony bezpieczeństwa, która powinna wynosić 12-15 mm. W przypadku braku szklanej rurki poziom elektrolitu można sprawdzić czystym hebanem lub drewnianym patyczkiem; Nie używaj do tego celu metalowego pręta. Podczas obniżania poziomu należy dodać wodę destylowaną, a nie elektrolit, ponieważ podczas pracy akumulatorowej woda w elektrolicie rozkłada się i odparowuje, a kwas pozostaje.

Okresowo sprawdzaj gęstość elektrolitu, aby określić stopień naładowania akumulatora. W tym celu kwasomierz jest opuszczany do otworu do napełniania akumulatora, elektrolit jest zasysany gumową bańką, a gęstość elektrolitu jest określana na podstawie podziałów areometru wewnątrz szklanej bańki.

Ryc. 1. Sprawdzanie stanu baterii:
  a - sprawdź poziom elektrolitu; b - sprawdzenie gęstości elektrolitu; 1 - miernik kwasowości żarówki gumowej; 2 - szklana kolba; 3 - areometr

W celu długoterminowego przechowywania akumulatora w zimie należy go wyjąć z samochodu, w pełni naładować i przechowywać w suchym miejscu w temperaturze nie wyższej niż 0 ° C i nie niższej niż 30 °, pamiętając, że im niższa temperatura elektrolitu, tym niższe samorozładowanie akumulatora. Co trzy miesiące należy ładować akumulator, aby przywrócić pojemność utraconą w wyniku samorozładowania. Podczas przechowywania akumulatora bezpośrednio w pojeździe odłącz przewody od pinów biegunowych. Należy pamiętać, że temperatura krzepnięcia elektrolitu o gęstości 1,1 g / cm3 minus 7 ° C, gęstości 1,22 g / cm3 minus 37 ° C i gęstości 1,31 g / cm3 minus 66 ° C

Bateria -źródło prądu chemicznego, które ma zdolność gromadzenia i przechowywania energii elektrycznej przez pewien czas oraz, w razie potrzeby, przeniesienia jej do obwodu zewnętrznego.

Sam akumulator nie wytwarza energii elektrycznej. Gromadzi go tylko podczas ładowania: transmisji prądu ze źródła zewnętrznego (ryc. 4.2. A) towarzyszy przemiana energii elektrycznej w energię chemiczną, w wyniku czego sama bateria staje się źródłem prądu.

Po rozładowaniu akumulatora zgromadzona energia elektryczna jest zużywana w podłączonym do niej obwodzie zewnętrznym - energia chemiczna jest przekształcana w energię elektryczną (ryc. 4.2. B).

Przy właściwym użytkowaniu akumulator może wytrzymać kilkaset cykli ładowania i rozładowania.

W zależności od składu elektrolitu   rozróżnić między:

Kwas

Baterie alkaliczne.

Rycina 4.2.

a) ładowanie i b) rozładowanie

Najprostszy akumulator kwasowy   składa się z dwóch elektrod ołowiowych zanurzonych w roztworze kwasu siarkowego.

Rozładuj i ładuj.   Gdy akumulator jest rozładowany (ryc. 4.3, a), jony dodatnie i ujemne pozostałości kwasowej S0 4 - w które rozkładają się cząsteczki kwasu siarkowego H 2 S0 4   elektrolit 3,   wysłane odpowiednio na pozytywne 1   i negatywne 2   elektrody i wchodzą w reakcje elektrochemiczne z aktywnymi masami. Różnica potencjałów około 2 V występuje między elektrodami, co zapewnia przepływ prądu elektrycznego, gdy obwód zewnętrzny jest zamknięty.

Rycina 4.3. Przejście przez elektrolit jonów dodatnich i ujemnych przy

a) rozładuj się i b) naładuj akumulator kwasowy

W wyniku reakcji elektrochemicznych powstających w wyniku oddziaływania wodoru H 2 +   z nadtlenkiem ołowiu Pb0 2   rodzaj dodatni i jony pozostałości siarczanu S0 4 -   z ołowiem Pb powstaje elektroda ujemna, powstaje siarczan ołowiu PbS0 4 (siarczan ołowiu), w który przekształcane są warstwy powierzchniowe masy czynnej obu elektrod. Jednocześnie podczas tych reakcji powstaje pewna ilość wody; dlatego stężenie kwasu siarkowego spada, tj. gęstość elektrolitu spada.

Akumulator może być rozładowywany teoretycznie do momentu całkowitego przekształcenia aktywnych mas elektrod w siarczan ołowiu i wyczerpania elektrolitu. Jednak praktycznie rozładowanie jest zatrzymywane znacznie wcześniej. Siarczan ołowiu powstały podczas rozładowania jest białą solą, która jest słabo rozpuszczalna w elektrolicie i ma niską przewodność elektryczną. Dlatego zrzut nie jest przeprowadzany do końca, ale tylko do momentu, gdy około 35% masy aktywnej przejdzie do siarczanu ołowiu. W tym przypadku utworzony siarczan ołowiu jest równomiernie rozmieszczony w postaci drobnych kryształów w pozostałej masie czynnej, która nadal zachowuje wystarczającą przewodność elektryczną, aby zapewnić napięcie między elektrodami 1,7-1,8 V.

Rozładowany akumulator jest naładowany, tj. podłączony do źródła prądu o napięciu większym niż napięcie akumulatora.

Podczas ładowania   (Ryc. 4.3, b) dodatnie jony wodoru H 2 +   przejść do elektrody ujemnej 2 oraz jony ujemne pozostałości siarczanu S0 4 -   - elektroda dodatnia 1   i reaguje chemicznie z siarczanem ołowiu PbS0 4, obejmujące obie elektrody. W procesie powstawania reakcji elektrochemicznych siarczan ołowiu PbSO 4 rozpuszcza się, a masy aktywne ponownie tworzą się na elektrodach: nadtlenek ołowiu Pb0 2   na elektrodzie dodatniej i ołowiu gąbkowym P. b   -on ujemny. Stężenie kwasu siarkowego wzrasta, tj. wzrost gęstości elektrolitu.

Procesy zachodzące w akumulatorze kwasowym można przedstawić za pomocą następującego równania:

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

PbO 2 -proszek nadtlenku ołowiu;

PbSO 4 -siarczan ołowiu (siarczan ołowiu).

Gęstość elektrolitu zależy od temperatury otoczenia.

W temperaturach powyżej + 15 ° C stosuje się roztwór wodorotlenku sodu o gęstości 1,17-1,19 gramów na centymetr sześcienny (g / cm2) czystej (destylowanej, deszczowej, śnieżnej) wody. Pozostaw przygotowany elektrolit na 6-12 godzin, aby najbardziej szkodliwe zanieczyszczenia (wapń, żelazo, mangan itp.) Osiadły na dnie naczynia, po czym elektrolit jest ostrożnie przenoszony do innego naczynia, a następnie do akumulatorów.

Jeśli nie ma sody kaustycznej, można zastosować wodorotlenek potasu. W temperaturze od + 15 ° do -15 ° C stosuje się roztwór żrącego potasu o gęstości 1,19-1,21 g / cm3, w temperaturze poniżej -15 ° C roztwór żrącego potasu o gęstości 1,27-1,3 cm2.

Aby zwiększyć żywotność baterii alkalicznej, do elektrolitu często dodaje się pewną ilość żrącego litu. Jednocześnie rezystancja akumulatora nieznacznie wzrasta i staje się mniej przydatna do pracy w warunkach bardziej odpowiednich do pracy w niższych temperaturach.

Elektrolit przygotowuje się w czystej stalowej, żeliwnej misce, gdzie najpierw umieszcza się żrący potas, a następnie wlewa się wodę (na 1 kg żrącego potasu, 2 litry wody). Roztwór miesza się aż do całkowitego rozpuszczenia wodorotlenku potasu. W takim przypadku wzrasta temperatura elektrolitu. Po ochłodzeniu elektrolitu należy zmierzyć jego gęstość i doprowadzić do pożądanej wartości. Nie można napełnić akumulatora gorącym elektrolitem (temperatura powyżej 30 ° С), ponieważ masa czynna pogarsza się.

Elektrolit wlewa się do akumulatora przez szklany lejek. Jego poziom powinien być o 5-10 mm wyższy niż górna krawędź płyt.

Wady akumulatorów kwasowo-ołowiowych:

Przechowywanie w stanie rozładowanym jest niedozwolone;

Niska gęstość energii - duży ciężar akumulatorów ogranicza ich użycie w obiektach stacjonarnych i ruchomych;

Dopuszczalna jest tylko ograniczona liczba pełnych cykli rozładowania;

Kwaśny elektrolit i ołów mają szkodliwy wpływ na środowisko;

Jeśli ładunek jest nieprawidłowy, możliwe jest przegrzanie.

W pełni naładowana bateria kwasowa ma emf około 2,2 V, w przybliżeniu to samo napięcie na zaciskach, ponieważ wewnętrzny opór jest bardzo mały.

Podczas rozładowania napięcie szybko spada do 1,8–1,7 V, przy tym napięciu rozładowanie przestaje zapobiegać uszkodzeniom.

Baterie alkaliczne.

W lokomotywach i pociągach elektrycznych najczęściej stosuje się baterie alkaliczne (znacznie dłuższa żywotność niż akumulatory kwasowe).

Najczęściej są to baterie alkaliczne niklowo-żelazowe (NJ) i niklowo-kadmowe (NK). W obu przypadkach masa czynna elektrody dodatniej w stanie naładowanym składa się hydrat tlenku nikluNie do którego dodaje się grafit i tlenek baru.

Grafit zwiększa przewodnictwo masy aktywnej, a tlenek baru zwiększa żywotność. Masa czynna elektrody ujemnej akumulatora niklowo-żelazowego składa się ze sproszkowanego żelaza z dodatkami oraz akumulatora niklowo-kadmowego mieszaniny sproszkowanego kadmu i żelaza. Elektrolit to roztwór żrącego potasu zmieszany z monohydratem litu, co wydłuża żywotność baterii.

Reakcje elektrochemiczne zachodzące podczas ładowania i rozładowywania baterii alkalicznej można przedstawić za pomocą następujących równań:

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

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

Ni (OOH) -hydrat tlenku niklu; KOH   - żrący potas.

Bateria niklowo-żelazowa Bateria niklowo-kadmowa

typ TZHN-300 typ KN-100

Rycina 4.4. Baterie alkaliczne

1 - masa aktywna; 2 - stalowe taśmy perforowane; 3 - sztyfty z twardej gumy; 4 - blokowe płyty dodatnie; 5 - wnioski biegunowe; 6 - korek z otworem do nalewania elektrolitu; 7 - okładka; 8 - blokowe płyty ujemne; 9 - masa czynna dodatnich płyt; 10 - masa czynna płyt ujemnych; 11 - izolacja (tworzywo winylowe, ebonit); 12 - korek

Gdy akumulator jest naładowany, tlen z żelazem (ujemny), płytka przechodzi w nikiel (dodatni). Podczas rozładowania zachodzi proces odwrotny.

W pełni naładowana bateria alkaliczna ma emf około 1,45 V. Podczas rozładowania napięcie szybko spada do 1,3 V, a następnie powoli do 1 V. Zabrania się rozładowywania poniżej tego napięcia.

Zalety baterii alkalicznych:

· Niedobór ołowiu nie jest wykorzystywany do ich produkcji;

· Mają większą wytrzymałość i wytrzymałość mechaniczną, nie boją się silnych prądów rozładowania, wstrząsów, wstrząsów, a nawet zwarć;

· Przy dłuższej bezczynności ponoszą niewielkie straty podczas samorozładowania i nie ulegają pogorszeniu, mają długą żywotność;

· Podczas pracy emitują mniej szkodliwych gazów i dymów;

· Miej mniejszą wagę;

· Mniej wymagające w stosunku do stałej wykwalifikowanej opieki.

Wady to:

· Mniejszy emf;

· Niższa wydajność

· Wyższy koszt.

Pytania bezpieczeństwa

1. Jaki jest cel baterii?

2. Zasada działania akumulatora kwasowego.

3. Zasada działania baterii alkalicznej.

4. Zalety baterii alkalicznych.

5. Wady baterii alkalicznych.

6. Co to jest emf? w pełni naładowana bateria?

7. Z czego składa się najprostsza bateria kwasowa?

8. Jakie są nazwy urządzeń przetwarzających energię chemiczną w energię elektryczną?

9. Co to jest elektrolit?

10. Co to jest elektroliza?

11. Jakie są składniki cząsteczki kwasu siarkowego?

12. Z czego składa się ogniwo voltaiczne?

13. Jak polaryzuje się element?

14. Co to jest sucha komórka?

15. Jak przepływa prąd elektryczny w przewodach cieczy?

16. Jaka jest konstrukcja akumulatorów kwasowych?

17. Powiedz nam o konstrukcji baterii alkalicznych.

18. Jak ładowane są baterie?

19. Jaki jest znak końca ładowania akumulatora kwasowego?

20. Co wskazuje na koniec ładowania baterii alkalicznej?

21. W jaki sposób baterie łączą się z baterią?

Podobne informacje.

Produkcja seryjna i eksploatacja masowa akumulatory kwasowo-ołowiowe   zostały założone pod koniec XIX wieku. Na początku XX wieku zaczęły być szeroko stosowane w samochodach, dalej rozwijając zakres ich zastosowania, z łatwością przekroczyły tysiąclecie i nadal są niezawodne, trwałe, nie wymagające wysokich kosztów utrzymania i stosunkowo tanich źródeł energii.

Bateria jest źródłem prądu chemicznego, zdolnym do wielokrotnego przekształcania energii chemicznej w energię elektryczną i gromadzenia jej, przechowując ją przez długi czas. Upraszczając, akumulator można przedstawić następująco: dwie elektrody, w postaci płytek, umieszcza się w roztworze kwasu siarkowego o gęstości 1,27-1,29 g / cm3. W tym przypadku elektroda dodatnia jest wykonana z dwutlenku ołowiu (PbO 2), a elektroda ujemna z ołowiu (Pb). Wraz z przepływem prądu zachodzą między nimi reakcje redoks.

Podczas rozładowania zachodzi reakcja chemiczna, w wyniku której masa czynna obu elektrod zaczyna zmieniać swój skład chemiczny, przekształcany z ołowiu gąbkowego i jego dwutlenku w siarczan ołowiu (siarczan ołowiu - PbSO 4), a gęstość elektrolitu zaczyna spadać. W rezultacie w akumulatorze powstaje ukierunkowany ruch jonów, a w obwodzie płynie prąd elektryczny. Po naładowaniu akumulatora zachodzi proces odwrotny - kierunek prądu zmienia się na przeciwny, masy aktywne przywracają pierwotny skład chemiczny, a gęstość elektrolitu wzrasta. Ten proces, zwany cyklem, może być wielokrotny. Ilość energii elektrycznej zmagazynowanej w tym przypadku zależy od obszaru aktywnego oddziaływania elektrod i elektrolitu oraz jego objętości. Napięcie znamionowe wytwarzane przez taki akumulator wynosi 2 wolty. Aby uzyskać wyższą wartość napięcia, pojedyncze baterie są połączone szeregowo. Na przykład: akumulator 12 V składa się z sześciu akumulatorów połączonych szeregowo we wspólnej obudowie.

Z założenia akumulatory ołowiowo-kwasowe są serwisowane i bez nadzoru. Serwisowane wymagają szczególnej ostrożności podczas pracy (kontrola poziomu i gęstości elektrolitu). Bezobsługowe - są hermetyczne (dokładniej, szczelne), pracują w dowolnej pozycji i nie wymagają konserwacji.

W interpretacji międzynarodowej oznaczenie stosuje się w postaci SEALED LEAD ACID BATTERY (uszczelniony akumulator kwasowo-ołowiowy) lub w skrócie SLA, a także VRLA - Valve Regulated Lead Acid (kwasowo-ołowiowy z regulowanym zaworem), które mają elektrolit siarczanowy w postaci żelu lub oprawione w włókno szklane (WZA). Takie akumulatory mają wyższe parametry elektryczne i operacyjne.
  Takie baterie są używane jako źródła rezerwowe   w systemach alarmowych i bezpieczeństwa oraz sprzęcie medycznym. Jednak są one najczęściej stosowane w (UPS), a także w autonomicznych systemach zasilania opartych na odnawialnych źródłach energii.

Istnieją następujące główne rodzaje akumulatorów ołowiowych, które można stosować w autonomicznych systemach zasilania:

Zobacz poniżej, aby uzyskać więcej informacji na temat zamkniętych akumulatorów.

  Akumulatory z technologią AGM

Takie akumulatory mają większą grubość płytek elektrod niż akumulatory rozruchowe, więc ich żywotność w trybie długiego rozładowania jest znacznie dłuższa niż żywotność akumulatorów rozruchowych.

Akumulatory AGM są powszechnie stosowane w nadmiarowych systemach zasilania, tj. gdzie akumulatory są w większości ładowane, a czasami podczas przerw w dostawie energii oddają zgromadzoną energię.

Jednak ostatnio pojawiły się baterie AGM, które są przeznaczone do głębszych rozładowań i cyklicznych trybów pracy. Oczywiście nie „docierają” do żelowych, ale działają zadowalająco z autonomicznymi systemami zasilania, w tym i słoneczna. Spójrz Akumulatory AGM mają zwykle maksymalny dopuszczalny prąd ładowania 0,3 ° C, a końcowe napięcie ładowania 14,8-15 V. Aby je naładować, lepiej jest używać specjalnych ładowarek do zamkniętych akumulatorów.

  Baterie żelowe

W przypadku autonomicznych systemów zasilania należy wybrać akumulatory „głębokiego rozładowania” (takie jak ProSolar serii D lub DG, a nawet lepsze akumulatory OPzV). Jeśli możesz przeznaczyć specjalne pomieszczenie na akumulatory we wszystkich warunkach (wentylacja, bezpieczeństwo przeciwpożarowe) i istnieje przeszkolony personel, który może serwisować akumulatory z ciekłym elektrolitem, możesz użyć akumulatorów o głębokim rozładowaniu z ciekłym elektrolitem - OPzS, przyczepności do maszyn elektrycznych lub innych o wyższym dopuszczalnym rozładowaniu (np. rolki).

Jeśli takie warunki nie są spełnione, lepiej zatrzymać się na zamkniętych akumulatorach - są one nieco droższe, ale o wiele łatwiejsze w obsłudze.

Kontynuuj czytanie

Jaki typ baterii wybrać - AGM, żel lub ciekły elektrolit? Czynnikami decydującymi o wyborze baterii do systemu są cena, warunki, w których bateria będzie działać (temperatura, warunki serwisowe, dostępność specjalnego pomieszczenia itp.), A także oczekiwany czas życia ...

Technologie magazynowania energii w autonomicznych systemach zasilania Zgodnie z materiałami strony: modernoutpost.com Niniejsza nota zawiera ogólne wskazówki dotyczące wyboru akumulatorów do systemów z odnawialnymi źródłami energii. Uwaga obejmuje 3 główne technologie: litowo-jonowy, wodorek niklowo-metalowy i kwasowo-ołowiowy (AGM lub żel). Spróbujemy ...

Wykład 3. Baterie

  Podstawowe pojęcia. Charakterystyka elektryczna i klasyfikacja akumulatorów. Baterie ołowiowe. Baterie alkaliczne. Akumulatory rozruchowe. Baterie ze stopionym i stałym elektrolitem. Zastosowanie akumulatorów w transporcie kolejowym.

1. Podstawowe pojęcia. Charakterystyka elektryczna i klasyfikacja akumulatorów.

Rycina 3.1. Krzywe ładowania i rozładowywania akumulatora

A akumulatory

To alkaliczny alkaliczny stały elektrolit ze stopionym (ołów) elektrolitem Ni-Cd, Ni-Fe (S-Na)

Rycina 3.3. Klasyfikacja baterii według rodzaju elektrolitu

2. Baterie ołowiowe

Akumulatory ołowiowe są obecnie najpopularniejsze, również w transporcie kolejowym. Składają się z dwóch ołowianych płyt kratowych (w celu zwiększenia powierzchni i pojemności). Elektroda ujemna jest wypełniona metalicznym ołowiem, dodatnia - dwutlenkiem ołowiu PbO 2. Schemat elektrochemiczny:

Anoda (-) Pb / H 2 SO 4 / PbO 2 (+) Katoda

Elektrody zanurzone są w elektrolicie - 25-30% roztworze kwasu siarkowego o gęstości 1,18 - 1,22 g / cm3. Oprócz elektrolitu układy elektrod są oddzielone porowatymi separatorami. Reakcja całkowita (prądotwórcza) w akumulatorze:

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

Bezpośrednia reakcja w tym wpisie odpowiada ładowaniu akumulatora, a odwrotna reakcja na jego rozładowanie (to znaczy jego działanie). Podczas ładowania akumulatora zachodzą następujące reakcje: Na anodzie Pb +2 SO 4 + 2H 2 O - 2e - \u003d Pb +4 O 2 + H 2 SO 4, Na katodzie Pb +2 SO 4 + 2e - \u003d Pb 0 + SO 4 2 -. Gdy akumulator jest rozładowany (podczas pracy): Na anodzie Pb +4 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2e - \u003d Pb +2 SO 4 + 2H 2 O + SO 4 2-; Na katodzie Pb 0 + SO 4 2- - 2e - \u003d Pb + 2 SO 4. Gdy napięcie spadnie do ≈ 1,8 V podczas rozładowania, dalsze rozładowanie nie może być wykonane - elektrody pokryte są grubą warstwą siarczanu ołowiu, akumulator ulega awarii. Podczas eksploatacji akumulatora kwasowo-ołowiowego należy przestrzegać szeregu funkcji:

Ściśle kontrolować gęstość elektrolitu, biorąc pod uwagę warunki pracy akumulatora; w szczególności jego stężenie w zimie powinno być wyższe niż w lecie. Monitoruj proces ładowania baterii. Napięcie podczas ładowania jest wyższe niż EMF (patrz rysunek 3.1.) I wzrasta podczas ładowania, co prowadzi do rozkładu wody na końcu ładunku w wyniku reakcji 2Н 2 О \u003d 2Н 2 + О 2. Dlatego uwalnianie się pęcherzyków gazu („wrzenia”) jest oznaką końca ładunku.

3. Baterie alkaliczne

Wśród alkalicznych akumulatorów elektrolitowych najczęstsze są akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd) i niklowo-żelazowe (Ni-Fe). W tym przypadku elektroda dodatnia zawiera wodorotlenek niklu (III) Ni (OH) 3 (lub NiOOH), a elektroda ujemna zawiera odpowiednio kadm lub żelazo. Jako elektrolit stosuje się 20–23% roztwór wodorotlenku potasu KOH o gęstości 1,21 g / cm3. Tak więc, gdy działa akumulator Ni-Fe, całkowite równanie

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

Podczas rozładowywania na anodzie Fe - 2e - \u003d Fe 2+, na katodzie Ni (OH) 3 + e - \u003d Ni (OH) 2 + OH -. Zalety baterii alkalicznych:   długa żywotność (do 10 lat), wysoka wytrzymałość mechaniczna; wady   - niska wydajność i napięcie rozładowania. Ostatnio akumulatory srebrno-cynkowe i srebrno-kadmowe stały się powszechne. Ich zaletami są mała objętość i waga, niewielki spadek mocy podczas intensywnej pracy; wady - wysokie koszty i niestabilna praca w niskich temperaturach.

4. Akumulatory rozruchowe

Akumulatory rozruchowe są montowane w jednym monobloku - wielokomorowej obudowie z tworzywa sztucznego lub twardej gumy. W każdym ogniwie elektrody oddzielone separatorami są montowane w bloku. Każda elektroda składa się z masy aktywnej i metalowej siatki, która służy jako rama i przewód dolny. Separatory wykonane są z porowatego, kwasoodpornego tworzywa sztucznego. W korku zakrywającym otwór do napełniania elektrolitu znajduje się otwór wentylacyjny (do uwalniania gazów) i odbłyśnik (aby zapobiec rozpryskiwaniu się). Ostatnio do mas elektrod takich akumulatorów dodano antymon oraz stopy ołowiu i wapnia. Prowadzi to do mniejszego wydzielania gazu, niższych szybkości samorozładowania i niskiego zużycia elektrolitu. Główne usterki akumulatorów rozruchowych.

  Zewnętrzne - pęknięcia w monoblokach, pokrywach, uszkodzenie wtyczki, utlenienie lub załamanie przewodów przewodzących. Wewnętrzne - zniszczenie elektrod, korozja, przemieszczenie masy czynnej, zwarcie, odwrócenie biegunowości elektrod, ich zasiarczenie, zwiększone samorozładowanie itp.

5. Baterie ze stopionym i stałym elektrolitem

W ostatnich latach opracowano akumulatory z litową elektrodą ujemną, niewodnym roztworem elektrolitu i elektrodą dodatnią na bazie tlenków węgla, wanadu, niklu, kobaltu i manganu. Przedstawicielem stopionych baterii elektrolitycznych jest bateria litowo-chlorowa. Chlor jest adsorbowany na grafitowym pręcie:

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

Całkowity proces elektrochemiczny: 2Li + Cl 2 ↔ 2 LiCl. Zaletami takiego akumulatora są jego wysoka energia właściwa (do 400 W * h / kg) i moc (do 2000 W / kg). Wady - wysoka korozyjność elektrolitu, toksyczność chloru, wybuchowość. Obecnie akumulatory są uważane za obiecujące, w których zamiast czystego litu stosuje się jego stopy z krzemem i aluminium, a katodę stanowi chlorek telluru: (-) Li, Al / LiCl, KCl / TeCl 4 (+). Aktywnie rozwijane są również baterie ze stałymi i niewodnymi elektrolitami (węglan propylenu, fluorowęglowodory CF x, SOCl 2 chlorek tionylu itp.). Takie baterie są już tanie, ich zasoby to ponad 1000 cykli, mają wysoką energię właściwą, ale jak dotąd działają przy niskich prądach.

6. Zastosowanie akumulatorów w transporcie kolejowym

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są najpopularniejsze i najbardziej popularne w taborze - właśnie to zawdzięczają przede wszystkim akumulatorom rozruchowym przeznaczonym do różnych pojazdów. Służą do uruchamiania silników spalinowych i są urządzeniami trakcyjnymi na manewrowych lokomotywach elektrycznych, samochodach elektrycznych itp. Uszczelnione akumulatory kwasowo-ołowiowe (ABN-72, ABN-80 - tynk przeciwblokujący) są stosowane w warunkach stacjonarnych i podłogowych do zasilania automatyki kolejowej, telemechaniki i urządzeń komunikacyjnych, a także na torach kolejowych i prowadnicach sortujących z centralizacją elektryczną i dyspozytorską. Na ich podstawie większość akumulatorów stacjonarnych i wagonowych jest wyposażona. Lokomotywy spalinowe wykorzystują więc głównie akumulatory rozruchowe 3-ST-60 i 6-ST-42 („3” lub „6” - liczba akumulatorów połączonych szeregowo w akumulatorze, „60” lub „42” - pojemność nominalna po 10 godzinach tryb ciągłego rozładowania). Baterie alkaliczne są również dość szeroko stosowane: w lokomotywach spalinowych, samochodach osobowych, samochodach elektrycznych, wózkach widłowych, kopalniach lokomotyw elektrycznych, w urządzeniach przenośnych, do zasilania urządzeń komunikacyjnych i sprzętu elektronicznego. W przypadku urządzeń przenośnych i przenośnych oraz urządzeń gospodarstwa domowego coraz częściej stosuje się baterie litowe ze stopionym i stałym elektrolitem. Mają pojemność do 10 Ah i są przeznaczone do trybu długiego rozładowania; są wielofunkcyjne: zapewniają działanie produktów elektronicznych i oświetleniowych, urządzeń przenośnych itp. (radia tranzystorowe, latarki, testery, zegary elektryczne, tablice wyników itp.).

Wykład 4. Ogniwa paliwowe

Podstawowe pojęcia. Urządzenie z ogniwami paliwowymi (TE). Ogniwa wodorowo-tlenowe z różnymi elektrolitami. Instalacje z generatorem elektrochemicznym. Zastosowanie ogniw paliwowych.

1. Podstawowe pojęcia

Ogniwa paliwowe (FC) to chemiczne źródła prądu, w których energia elektryczna powstaje w wyniku reakcji chemicznej między paliwem (czynnikiem redukującym) a utleniaczem. Takie elementy mogą działać przez długi czas, ponieważ środek utleniający i czynnik redukujący są przechowywane osobno, na zewnątrz elementu, a podczas pracy są podawane do elektrod - w sposób ciągły i osobno. Jako paliwo stosuje się ciekłe i gazowe środki redukujące: wodór, metan i inne węglowodory, alkohol metylowy, hydrazyna; Głównymi utleniaczami są tlen i nadtlenek wodoru. Energia właściwa ogniw paliwowych jest wyższa niż w przypadku konwencjonalnych ogniw galwanicznych. W przypadku większości TE wartość pola elektromagnetycznego wynosi 1,0 - 1,5 V. W celu zmniejszenia rezystancji wewnętrznej w TE stosuje się elektrody o wysokiej przewodności elektrycznej. Aby zmniejszyć polaryzację, stosuje się elektrody o wysoko rozwiniętej powierzchni, na które nakłada się różne katalizatory: platynę, pallad, srebro, borek niklu i inne.

Urządzenie z ogniwami paliwowymi (TE). Ogniwa wodorowo-tlenowe z różnymi elektrolitami.

Rycina 4.1. Urządzenie z ogniwem paliwowym. 1 - anoda, 2 - elektrolit, 3 - katoda.

Schemat tego elementu:

A (-) H2, M / KOH / M, O 2 (+) K.

Tutaj M jest katalizatorem (przewodnik pierwszego rzędu). Proces anodowy: Н 2 + 2 ОН - - 2е - \u003d 2 Н 2 О; Proces katodowy: О 2 + 2 Н 2 О + 4е - \u003d 4 ОН -. Cały proces: 2 H 2 + O 2 \u003d 2 H 2 O. W obwodzie zewnętrznym zachodzi ruch elektronów z anody do katody, aw roztworze - ruch jonów z katody do anody. W praktyce szeroko stosowany jest również element tlenowo-hydrazynowy, którego schemat:

(-) Ni, N 2 H 4 / KOH / О 2, С (+)

Tutaj anoda jest elektrodą niklową, a katodą jest pręt grafitowy. Podczas działania takiego FC na anodzie N 2 H 4 + 4 OH - \u003d N 2 + 4H 2 O + 4 e -, na katodzie O 2 + 2H 2 O + 4e - \u003d 4 OH -. Całkowita reakcja to N 2 H 4 + O 2 \u003d N 2 + 2 H 2 O. Powyższe ogniwa paliwowe mogą pracować nawet w temperaturze pokojowej (nazywane są również niską temperaturą). Inne FC (z elektrolitami z kwasu fosforowego, polimerowe membrany jonowymienne) działają w temperaturach od 100 do 300 0 С. Dla tych FC na anodzie: 2Н 2 - 4е - \u003d 4 Н +; na katodzie O 2 + 2H 2 O + 4e - \u003d 4 OH -. Główne problemy w działaniu ogniw paliwowych: czystość paliwa (wpływająca na jego utlenialność), wybór katalizatora (w celu obniżenia kosztów ogniw paliwowych), wydłużenie żywotności ogniwa paliwowego. Teraz w zasadzie wodór do ogniw paliwowych otrzymuje się przez konwersję metanu: CH 4 + 2H 2 O \u003d CO 2 + 4H 2.

3. Instalacje z generatorem elektrochemicznym

W przeciwieństwie do ogniw galwanicznych ogniwa paliwowe nie mogą działać bez urządzeń pomocniczych. Aby zwiększyć napięcie, prąd i moc, ogniwa paliwowe są podłączone do akumulatorów. System składający się z baterii TE, urządzeń do dostarczania paliwa i utleniacza (a także ich magazynowania i przetwarzania), usuwania produktów reakcji, kontroli temperatury oraz konwersji prądu i napięcia nazywa się generator elektrochemiczny (EKG) lub instalacja elektrochemiczna.   Schemat EKG pokazano na rycinie 4.2.

  Wyładowanie produktów reakcji rozpraszanie ciepła przez generator Obciążenie Zasilanie paliwem Akumulator TE Zasilanie utleniacza paliwa

System kontroli temperatury

Rycina 4.2. Schemat instalacji z EKG.

4. Zastosowanie ogniw paliwowych

Ogniwo paliwowe ma ogromne znaczenie ze względu na fakt, że ich wydajność jest bliska 100%, i można je stosować w wielu sektorach gospodarki bez zanieczyszczania środowiska. Z każdym rokiem ich zastosowanie jest coraz szersze. Główne obszary zastosowania ogniw paliwowych: statki kosmiczne i stacje, pojazdy elektryczne i transport, elektrownie stacjonarne. Obecnie powstają EKG tlenowo-hydrazynowe o mocy 50 kW. Ich żywotność wynosi 2000 godzin, wytwarzają energię elektryczną o każdej porze dnia, są niezawodne w działaniu, mają małe wymiary i są w stanie wytrzymać różne przeciążenia. Na statkach kosmicznych i łodziach podwodnych EKG dostarczają ludziom nie tylko prąd, ale także wodę. Najczęstsze EKG z elektrolitem alkalicznym, mają energię właściwą 400–800 Wh · kg / kg i wydajność 70%, o wydajności około 10 kW. W ostatnich latach coraz więcej uwagi poświęca się opracowaniu ogniw paliwowych dla różnych urządzeń mobilnych i urządzeń (laptopów, kamer wideo itp.), A także EKG dla pojazdów elektrycznych napędzanych wodorem lub metanolem. Liczne publikacje w prasie popularnonaukowej, historie telewizyjne potwierdzają, że dalsza poprawa ogniw paliwowych jest jednym z najbardziej obiecujących obszarów rozwoju energii. EKG jest wciąż stosunkowo drogie, ale trwają intensywne prace nad jego obniżeniem w celu powszechnego wykorzystania czystej energii.

Wykład 5. Korozja.

Zagadnienia teoretyczne w dziedzinie korozji

  Określenie korozji i znaczenie problemu korozji. Bezpośrednie i pośrednie straty korozyjne. Przyczyny korozji. Korozja chemiczna. Korozja elektrochemiczna. Wpływ wskaźnika wodoru medium na szybkość korozji. Ocena odporności metali na korozję.

Określenie korozji i znaczenie problemu korozji

2. Bezpośrednie i pośrednie straty korozyjne.

Istnieją bezpośrednie i pośrednie straty korozyjne. Straty bezpośrednie oznaczają koszt wymiany skorodowanych konstrukcji lub ich części. Inne przykłady bezpośrednich strat obejmują koszt przemalowania konstrukcji, aby zapobiec rdzewieniu lub koszty operacyjne, zastosowanie ochronnych powłok metalowych. Straty bezpośrednie są łatwe do obliczenia. Straty pośrednie są znacznie trudniejsze do obliczenia, nawet według przybliżonych szacunków, wynoszą one miliardy dolarów na całym świecie. Tak więc w USA łączna kwota bezpośrednich strat wynosi 4,2% produktu narodowego brutto. W Rosji do 20% wszystkich wytopionych metali jest corocznie skorodowanych. Przykłady pośrednich strat korozyjnych:

Przestoje (na przykład wymiana skorodowanej rury lub odcinka toru kolejowego) - rozważa się niedostateczną produkcję produktu podczas przestoju Utrata gotowych produktów (wyciek oleju, gazu, wody). Utrata mocy wynika z osadzania się produktów korozji, ponieważ na przykład zakłóca się przenoszenie ciepła lub zmniejsza się użyteczny prześwit roboczy rurociągów. A w wyniku korozji pierścieni tłokowych i ścian cylindrów silnika wzrasta zużycie benzyny i oleju. Zanieczyszczenie produktu Małe ilości metali w wyniku korozji mogą zepsuć partię produktów - zmienić kolor barwników, obniżyć jakość (szczególnie żywności). Tolerancje korozji. Mówimy o tym, że w niektórych przypadkach konieczne jest, aby grubość ścianek produktów była większa niż to konieczne, w oparciu o korozję, a to jest koszt.

3. Przyczyny korozji.

Główną przyczyną korozji jest niestabilność termodynamiczna metali i stopów w środowisku. Zdecydowana większość metali w skorupie ziemskiej ma postać tlenków, siarczków i innych związków. Po otrzymaniu metali w metalurgii są one przenoszone ze stanu stabilnego do postaci elementarnej, która jest niestabilna. Gdy metal wchodzi w kontakt z zewnętrznym czynnikiem utleniającym, pojawia się siła napędowa, która ma tendencję do przekształcania go w stabilne związki, podobne do tych występujących w rudach. Przykładem jest korozja stali: żelazo jest przenoszone ze stanu elementarnego do stanu utlenionego (dwuwartościowego i trójwartościowego), co odpowiada minerałom takim jak magnetyt Fe 3 O 4 lub limonit Fe 2 O 3 · H 2 O. Niestabilność termodynamiczna metali jest oceniana ilościowo na podstawie znaku i wartości izobarycznej - potencjał izotermiczny GG (energia Gibbsa). Procesy te zachodzą spontanicznie, czemu towarzyszy spadek energii Gibbsa, to znaczy dla której ΔG jest mniejsze od zera. Metale w szeregu naprężeń aż do wodoru mają bardziej ujemny potencjał niż wodór, ich stan utleniony jest bardziej stabilny termodynamicznie niż zredukowany. W przypadku metali zlokalizowanych za wodorem stan zredukowany jest bardziej stabilny termodynamicznie, to znaczy dla nich ΔG procesu utleniania jest większy od zera. Ta grupa metali obejmuje odporne na korozję złoto, srebro, platynę itp.

Kompleks edukacyjny

Głównym celem nauczania tej dyscypliny jest wypracowanie jednolitego zrozumienia wśród studentów na temat procesu projektowania przedsiębiorstwa naprawy samochodów (zajezdni samochodowej lub zakładu naprawy samochodów) jako wyspecjalizowanego przemysłu