Аккумуляторы

АККУМУЛЯТОРЫ (ВТОРИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ)

АккумуляторыХимические источники тока (ХИТ) или питания, работоспособность которых после разряда можно восстановить путем заряда, т. е. путем пропускания тока в направлении, обратном тому, который был при разряде, называются аккумуляторами или вторичным и элементами.

При разряде аккумулятора происходит превращение химической энергии в электрическую, при заряде, наоборот, электрическая энергия превращается в химическую.

Конструктивное выполнение ХИТ может быть различным, но в основном аккумуляторы, как и гальванические элементы, состоят из двух электродов, — проводников первого рода, разделенных слоем электролита,— проводником второго рода.

Аккумуляторы

В настоящее время наиболее широкое применение получили аккумуляторы свинцовые или кислотные, кадмиево-никелевые, железо-никелевые или щелочные.

Свинцовые (кислотные) аккумуляторы

Свинцовый аккумулятор состоит из двух блоков свинцовых пластин, опущенных в сосуд с электролитом (рис. 2-4). Один блок образуется положительными пластинами, спаянными между собой при помощи свинцовой полосы. Другой блок состоит из отрицательных пластин, расположенных между пластинами первого блока.

Положительные пластины изготовляются из металличского свинца и для увеличения поверхности соприкосновения с электролитом им придают ребристую форму (рис. 2-5).

Отрицательные пластины состоят из свинцовых каркасов, в которые впрессована активная масса. Пластины после изготовления подвергаются специальной электролитической обработке — формированию.

Электролитом служит 25—35%-ный водный раствор серной кислоты (H24). 

У заряженного аккумулятора активная масса положительной пластины — анода — состоит из перекиси свинца (РbO2), а активная масса отрицательной пластины — катода— из губчатого свинца (Рb).

Пластины свинцового аккумулятора

Заряженный аккумулятор, замкнутый на приемник, является источником питания; такой режим работы аккумулятора называется разрядом

 Рис. 2-5. Пластины свинцового аккумулятора.

При разряде перекись свинца и металлический свинец электродов переходят в сернокислые соединения свинца (PbSO4) с выделением воды. Это вызывает уменьшение концентрации электролита, его проводимости и э. д. с. аккумулятора.

При заряде реакция идет в обратном порядке.

Электродвижущая сила заряженного аккумулятора 2,2 в.

При разряде напряжение на зажимах аккумулятора сначала быстро падает с 2,2 до 2 в, а затем медленно до 1,8 в. При дальнейшем уменьшении напряжения разряд аккумулятора следует прекратить во избежание его повреждения.

При заряде через аккумулятор должен проходить ток, имеющий направление, противоположное току при разряде, поэтому положительный зажим (плюс) источника, от которого будет заряжаться аккумулятор, должен быть соединен с плюсом аккумулятора, а минус аккумулятора с катодом источника. При заряде напряжение на аккумуляторе сначала быстро растет до 2,2 в, а затем медленно до 2,3 Когда

процесс заряда закончится, начинается выделение водорода, который в виде пузырьков поднимается на поверхность электролита (кипение аккумулятора). В это время напряжение достигает 2,6—2,7 в и заряд следует прекратить, отсоединив аккумулятор.

Количество электричества Q, которое можно получить от заряженного аккумулятора, называется его емкостью и измеряется в ампер-часах.

Отношение отданного аккумулятором при разряде количества электричества к полученному им при заряде носит название коэффициента отдачи

η0 = Qp/Qз

коэффициент отдачи свинцового аккумулятора 0,9—0,95.

Отношение полученной от аккумулятора при разряде энергии WР к затраченной при заряде W3 называется к о эффициентом полезного действия

η = Wp/Wз

к. п. д. свинцового аккумулятора 0,75—0,8.

Неправильная эксплуатация свинцового аккумулятора вызывает уменьшение его емкости или выход его из строя. Аккумулятор должен быть чистым, зажимы его должны быть покрыты тонким слоем технического вазелина во избежание окисления. Не реже 1 раза в декаду следует проверять уровень электролита и его заряженность. Аккумулятор должен периодически заряжаться, так как хранение незаряженного аккумулятора недопустимо.

Неправильное включение аккумулятора на заряд, недозаряд и хранение незаряженного аккумулятора, понижение уровня электролита и его высокая плотность приводят к сульфатации аккумулятора — его повреждению, при котором мелкокристаллический сульфит свинца переходит в нерастворимые химические соединения, не принимающие участия в работе аккумулятора»

Щелочные аккумуляторы

Щелочные аккумуляторы состоят из двух блоков пластин, опущенных в закрытый стальной сосуд, наполненный электролитом (рис. 2-6).

Электроды щелочных аккумуляторов представляют собой стальные рамки с вставленными в них плоскими прямоугольными коробочками из перфорированной стальной ленты. Коробочки заполнены активной массой. У кадмиево-никелевого элемента активная масса у положительных пластин состоит из гидрата окиси никеля Ni(OH)3, а у отрицательных — из губчатого кадмия. У железо-никелевого элемента активная масса положительных пластин

Щелочной аккумулятор

Рис. 2-6. Щелочной аккумулятор. а — общий вид; б — пластины.

также состоит из гидрата окиси никеля, а у отрицательных пластин — из губчатого железа.

Электролитом служит 21%-ный водный раствор едкого кали (КОН) или едкого натра (NaOH).

При разряде гидрат окиси никеля переходит в гидрат закиси никеля, а губчатое железо (кадмий) — в гидрат закиси железа (кадмия). При заряде реакция идет в обратном направлении. Электродвижущая сила заряженного аккумулятора 1,4 в.

При разряде напряжение с 1,4 в сначала быстро падает до 1,3 в, а затем медленно — до 1,15 в, при котором и следует прекращать разряд. При заряде напряженнее 1,15 в, быстро поднявшись до 1,75 в, несколько падает, а затем медленно поднимается до 1,85 в.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов значительно выше, чем у кислотных, поэтому, с одной стороны, они имеют более низкий к. п. д. — 0,5—0,6, а с другой, менее чувствительны к коротким замыканиям.

Щелочные аккумуляторы имеют большую механическую прочность, меньший вес по сравнению с свинцовыми аккумуляторами и менее требовательны к уходу.

Статья на тему Аккумуляторы