Физико-химические процессы в свинцово-кислотном аккумуляторе
Физико-химические процессы в свинцово-кислотном аккумуляторе - Конспект Лекций, раздел Машиностроение, Аккумуляторные батареи. Конспект лекций Химический Источник Тока Создается На Основе Определенной Электрохимической С...
Химический источник тока создается на основе определенной электрохимической системы, которой называется совокупность, реагентов (окислителя и восстановителя) и электролита. Восстановитель электрохимической системы в процессе рабочей реакции (называемой также токообразующей) отдает электроны и окисляется (отрицательный электрод), а окислитель восстанавливается (положительный электрод). Электролитом служит, как правило, жидкостное химическое соединение, обладающее хорошей ионной проводимостью и крайне малой электронной. Условная запись электрохимической системы: Восстановитель [Электролит) Окислитель (+) В свинцово-кислотных аккумуляторах восстановителем служит губчатый свинец Рb, а окислителем - двуокись свинца РbО2. Электролит- водный раствор серной кислоты H2SO4, с массовой концентрацией от 28 до 40 %. Таким образом, условная запись рассматриваемой электрохимической системы. Физические процессы, происходящие в аккумуляторе, обязаны со свойством электролитического растворения металлов, которое заключается в переходе положительно заряженных ионов металла в раствор. Причем легкоокисляющиеся металлы (свинец) обладают этим свойством в большей степени, чем более инертные металлы. При погружении отрицательного электрода, на котором образовался свинец, в раствор электролита от свинца начнут отщепляться положительно заряженные ионы свинца и переходить в раствор, при этом электрод будет заряжаться отрицательно. По мере протекания процесса возрастает разность потенциалов раствора и электрода, следовательно, возрастает и осмотическое ; давление положительных ионов раствора. Вследствие этого переход ионов свинца в раствор не может продолжаться долго и при какой-то, определенной разности потенциалов электрода и раствора наступит равновесие между силой электролитической упругости растворения свинца, с одной стороны, и силами электростатического поля и осмотического давления - с другой. В результате растворение свинца прекратится. При погружении положительного электрода в раствор серной кислоты происходит то же явление, но результат получается иной. Двуокись свицца положительного электрода в ограниченном количестве переходит в раствор, .где при соединении с водой ионизируется на четырехвалентные ионы свинца Рв4+ и одновалентные ионы гидрокисла ОН. Четырехвалентные ионы свинца, осаждаясь на электроде, создают положительный потенциал относительно раствора. Химические процессы в свинцово-кислотном аккумуляторе описываются теорией <двойной сульфатации>, разработанной еще в 1883 г. Дж. Гладстоном и А. Трайбом. При указанных концентрациях серная кислота диссоциирует в воде практически только на ионы Н+ и HSO4. Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота, образуется вода, а на обоих электродах - сульфат свинца. При заряде процессы протекают в обратном направлении.
Большое значение для работы электродов имеет их пористая структура, обеспечивающая доступ электролита в глубину электрода. Средний диаметр пор. положительного электрода равен 1 ...2 мкм, отрицательного- 10 мкм. В ходе разряда пористость сильно уменьшается, так как удельный объем сульфата свинца больше удельных объемов свинца и двуокиси свинца. Для свинцово-кислотных аккумуляторов характерно сильное разбавление электролита во время разряда из-за потребления серной кислоты и образования воды. Поэтому измерение плотности или концентрации электролита служит удобным и точным средством определения степени заряженности аккумулятора. Помимо основных рабочих реакций, в аккумуляторах протекают также и побочные реакции, уменьшающие КПД рабочих процессов и, как правило, отрицательно сказывающиеся на работоспособности батареи. Одной из основных побочных реакций является электролиз воды и связанное с ним газовыделение кислорода и водорода. Выделение газов на электродах происходит главным образом при заряде, а также в процессе разряда и хранения батареи; при этом выделение кислорода происходит на положительном электроде, а водорода -на отрицательном. Этот процесс определяется разностью между потенциалом электрода и напряжением начала выделения газа (так называемое <перенапряжение газа>). Чем больше <перенапряжение>, тем больше интенсивность газовыделения, и наоборот. На величину напряжения начала газовыделения значительное влияние оказывают примеси, содержащиеся в активных материалах, а также в конструкционных материалах электродов. Примеси, понижающие напряжение начала газовыделения, увеличивают его интенсивность, что приводит к быстрому снижению уровня электролита в аккумуляторе из-за <выкипания> и требует частого его долива в процессе эксплуатации.
В этой книге имеется конспект лекций про аккумуляторные батареи. Аккумуляторная батарея была изобретена в 1860 году французом Гастоном Планте. С тех пор прошло почти 140 лет...
Напряжение бортовой сети при зарядке не превышает 13,5 В.
Батарея эксплуатировалась на автомобиле «Mazda Luice» 1990 года выпуска в течение 1 месяца. При установке батарея проверялась нагрузочной вилкой и выйти из строя по причине заводского брака не могл
Напряжение бортовой сети при зарядке превышает 14,7 В.
Батарея 6СТ-60ЭМ эксплуатировалась на автомобиле «ГАЗ-24» в течение 3-х месяцев. При установке батарея проверялась нагрузочной вилкой и выйти из строя по причине заводского брака не могла. Проверка
Очень слабое натяжение ремня привода генератора.
Батарея «Baren» эксплуатировалась на автомобиле ВАЗ-2103 в течение 1,5 месяца и не позволяет запустить автомобиль при небольшом морозе. При установке батарея проверялась нагрузочной вилкой и выйти
Утечка тока в автомобиле).
Батарея «Bosch» эксплуатировалась на автомобиле Toyota Mark II 1994 года течение 3 месяцев и не позволяет запустить автомобиль даже в теплую погоду после стоянки в несколько дней.. При установке ба
Напряжение в норме, но нет полноценной зарядки (реле-регулятор).
Батарея «Bosch» эксплуатировалась на автомобиле ВАЗ-2121 «Нива» 1996 года выпуска в течение 4 месяцев и не позволяла запустить автомобиль после небольшой стоянки. При продаже батарея проверялась на
Либо гаснут лампы приборной панели.
Этот случай наиболее забавный, поскольку не представляет собой случай неисправности именно аккумуляторной батареи. Владелец автомобиля «Toyota Levin» рассказала, что автомобиль не запускается иначе
Химические процессы
Согласно теории двойной сульфатации активная масса, состоящая в полностью заряженном аккумуляторе на положительных пластинах из перекиси свинца, РЬО2, а на отрицательных - из чистого губ
Э.Д.С. свинцового аккумулятора
Основным параметром, характеризующим аккумуляторную батарею, является её электродвижущая сила (Э.Д.С.). Э.Д.С. всей батареи равна сумме Э.Д.С. ячеек, входящих в состав аккумуляторной батареи.
Характеристики разрядки и зарядки
При разрядке постоянной силой тока Iр плотность электролита r изменяется прямолинейно, так как при постоянной силе разрядного тока ежесекундное количество прореагировавшей активной массы
Номинальная емкость
Итак, емкость, отдаваемая аккумуляторной батареей, - величина переменная, зависящая от режима разрядки. Поэтому номинальная емкость, указываемая в каталоге или технической документации на аккумулят
Конструкция батарей
4.1.1 Пластины
Батареи набираются из пластин, основой которых является решетка, отлитая из свинца с примесью 6-7% сурьмы (для повышения механической прочности и увеличения теку
Устройство стартерных аккумуляторных батарей
Как и у большинства других типов аккумуляторных батарей, устройство стартерных свинцово-кислотных батарей основано на последовательном соединении отдельных аккумуляторов. Используемые конструкционн
Типы стартерных батарей отечественного производства
Чтобы падение напряжения и снижение емкости при разрядке большим током были невелики, пластины аккумуляторной батареи должны быть возможно более тонкими и пористыми. Однако с уменьшением толщины пл
Установка батареи на автомобиле
Аккумуляторная батарея устанавливается либо под капотом, либо снаружи - на подножке или особых кронштейнах сбоку рамы. Установка под капотом, применяемая, как правило, в легковых автомобилях, облег
Щелочные аккумуляторные батареи
Химические реакции, происходящие в щелочном кадмиево-никелевом аккумуляторе, приведены в табл. 2.
Таблица 2.
Химические реакции в щелочном аккумуляторе
Методы зарядки
Зарядка при постоянной силе тока. При зарядке сила зарядного тока поддерживается постоянной. Так как зарядный ток зависит от напряжения блока питания, а Э.Д.С. батареи при зарядке постепенно возрас
Зарядный баланс на автомобиле
Генератор и аккумуляторная батарея включены параллельно и работают совместно, дополняя друг друга в зависимости от величины нагрузки. Основным источником электроэнергии является генератор, который
Выбор пределов регулируемого напряжения
Величина регулируемого напряжения выбирается исходя из условий влияния на срок службы батарей, обеспечения необходимой интенсивности подзаряда и влияния на срок службы и качество работы потребителе
Правила ухода за стартерными аккумуляторными батареями
Во время эксплуатации батарей необходимо руководствоваться заводскими инструкциями. Уход за импортными батареями мало отличается от ухода за отечественными батареями, и поэтому при отсутствии иност
Выбор плотности электролита в зависимости от климатических условий
Плотность электролита, заливаемого в батарею, можно изменять в довольно широких пределах, не вызывая изменений в ходе химических реакций. В стартерных аккумуляторных батареях для предохранения их о
Допускаемый разрядный и зарядный ток
Под номинальным разрядным током понимается ток 20-часового режима разрядки, равный 0,05Q20, при котором гарантируется номинальная емкость аккумуляторной батареи Q20. Вообще же
Контроль аккумуляторных батарей в эксплуатации
У аккумуляторных батарей, .установленных на автомобиле, периодически через 10-15 дней проверяют плотность и уровень электролита и если необходимо, то доливают его.
Плотность электролита о
Неисправности батареи
6.6.1 Короткое замыкание в элементе
При замыкании разноименных пластин внутри аккумуляторного элемента последний разряжается быстрее исправных элементов, а после разрядки до нул
Хранение батарей
Новые батареи, не залитые электролитом, могут храниться в неотапливаемых помещениях с температурой не ниже -30° С. Исключение составляют батареи с деревянными сепараторами, которые следует хранить
Напряжение бортовой сети при зарядке не превышает 13,5 В
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею «Bosch». Суть претензии заключалась в том, что батарея окончательно прекратила работать и не позволяет запустить автомобиль да
Напряжение бортовой сети при зарядке превышает 14,7 В
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею 6СТ-60ЭМ. Суть претензии заключалась в том, что батарея не позволяет запустить автомобиль в холодную погоду. Батарея эксплуати
Очень слабое натяжение ремня привода генератора
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею «Baren». Претензия заключалась в том, что батарея работает неудовлетворительно и не позволяет запустить автомобиль при небольш
Напряжение в норме, но нет полноценной зарядки (реле-регулятор)
В магазин обратился покупатель с рекламацией на аккумуляторную батарею «Bosch». Суть претензии заключалась в том, что батарея работает неудовлетворительно и не позволяет запустить автомобиль после
Новости и инфо для студентов