Сульфатация — электрод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Сульфатация электродов возникает в результате небрежной и неправильной эксплуатации батарей и приводит к образованию на электродах крупных труднорастворимых при заряде кристаллов сульфата свинца. В результате этого на поверхности электродов и в порах электродной массы образуется сплошной слой крупнокристаллического сульфата свинца, который изолирует активную массу электродов от контакта с электролитом и закупоривает ее поры, — происходит снижение емкости аккумуляторной батареи, резко увеличивается внутреннее сопротивление батареи, так как сульфат свинца обладает очень низкой электропроводностью. [1]
Сульфатация электродов может быть настолько глубокой, что ее не удается устранить вышеизложенными способами, тогда электроды выбраковываются. [2]
К сульфатации электродов приводит недостаточный уровень электролита в аккумуляторах.
Уровень электролита понижается вследствие испарения воды из электролита, а также вследствие разложения воды, происходящего во время подзаряда батарей от генератора, установленного на машине.
[3]
Под сульфатацией электродов понимается такое их состояние, когда они не заряжаются при пропускании нормального зарядного тока в течение установленного промежутка времени. Для отрицательного электрода сульфатация внешне проявляется наличием на поверхности сплошного слоя сульфата свинца. [4]
Принято считать, что снижение емкости аккумулятора при сульфатации электродов связано с уменьшением скорости растворения сульфата свинца, вызванным его рекристаллизацией. [5]
Для приведения всех элементов батареи типа СК ( С) в одинаковое полностью заряженное состояние и для предотвращения сульфатации электродов должны проводиться уравнительные заряды напряжением 2 3 — 2 35 В на элемент до достижения установившегося значения плотности электролита во всех элементах 1 20 — 1 21 г / см3 при температуре 20 С.
Для приведения всех элементов батареи, работающей в режиме постоянного подзаряда, в одинаковое, полностью заряженное состояние и для предотвращения сульфатации электродов рекомендуется 1 раз в 3 мес проводить дозаряд батареи напряжением 2 3 — 2 35 В на элемент. [7]
Высокая температура в помещении аккумуляторной батареи, расслоение электролита ( высокая плотность вверху и низкая внизу сосуда), попадание в электролит вредных примесей ( хлор, железо, медь, марганец), ошибочная доливка кислотой вместо дистиллированной воды вызывают повышенный саморазряд и, следовательно, повышенную возможность сульфатации электродов. [8]
| Определение технического состояния аккумуляторной батареи. [9] |
Например, неглубокую сульфатацию электродов устраняют специальным режимом заряда и разряда аккумуляторной батареи, а нарушение контакта электрической цепи — сваркой соединений.
Небольшие трещины в моноблоках заливают специальным: клеем.
[10]
Уравнительный заряд рекомендуется как мера, устраняющая сульфатацию электродов; он нейтрализует воздействие глубоких разрядов на отрицательные электроды. [11]
При более высокой температуре электролита увеличивается саморазряд, возникает сульфатация электродов. При заряде аккумуляторных батарей электролит нагревается за счет происходящих во время заряда химических реакций. Поэтому во время заряда необходимо регулярно проверять температуру электролита в контрольных элементах. [12]
При более высокой температуре электролита увеличивается саморазряд, возникает сульфатация электродов, уменьшается срок службы деревянных сепараторов. При заряде аккумуляторных батарей электролит нагревается за счет происходящих во время заряда химических реакций. Поэтому во время заряда необходимо регулярно проверять температуру электролита в контрольных элементах.
При температуре, близкой к 40 С, должны приниматься меры по снижению: уменьшение тока заряда, перерыв заряда.
[13]
К ним относятся: трещины в мастике, отсутствие контакта между МЭС и борном, изношенные выводные клеммы, пониженная емкость аккумуляторов, сульфатация электродов и иногда повышенный саморазряд. Ремонт с разборкой батарей требуется в случаях, когда они выходят из строя вследствие коррозии токоотводов, оплывания активной массы, коротких замыканий, обрывов цепи внутри аккумуляторов, трещин крышек и моноблоков. [14]
Пробки, имеющие трещины, сколы и сорванную резьбу, направляют в утиль. Проверяется наличие и уровень электролита в аккумуляторах батареи, сдаваемой в ремонт. Уровень электролита должен быть выше верхних кромок сепараторов или предохранительных щитков. Отсутствие электролита дает основание предполагать наличие сквозных трещин в моноблоке и наличие сульфатации электродов. [15]
Страницы: 1 2
7.
Сульфатация электродовЭто явление заключается в образовании крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца (сульфата) на поверхности электродов и на стенках пор активного вещества. Кристаллы сульфата забивают поры активного вещества плюсовых и минусовых электродов, что препятствует проникновению электролита в глубь активного вещества. В результате не все активное вещество будет участвовать в работе, что снизит емкость аккумулятора.
Сульфатация электродов ускоряется при длительном хранении батареи без подзаряда, длительном хранении новых сухозаряженных батарей, повышенной плотности электролита, большом разряде, соприкосновении электродов с воздухом при пониженном уровне электролита. Сульфатированная батарея из-за малой емкости быстро разряжается при резком падении напряжения, особенно при включении стартера.
При
заряде сульфатированной батареи быстро
повышается напряжение и температура
электролита и начинается бурное
газовыделение, в то время как плотность
электролита повышается незначительно,
поскольку часть серной кислоты остается
связанной в сульфате.
Сульфатацию
электродов определяют сравнением ЭДС,
подсчитанной по плотности, с напряжением,
измеренным вольтметром без нагрузки.
Если замеренное напряжение будет больше
ЭДС, подсчитанной по плотности, электроды
аккумулятора сульфатированны. Сульфатацию
устраняют несколькими циклами
разряда-заряда при малой плотности
электролита (1,11 — 1,12 г/см
Если время разряда батареи будет меньше указанных значений, то такую батарею подвергают нескольким циклам заряда-разряда, контролируя время разряда. Если при повторных разрядах не увеличивается время разряда, то такая батарея требует ремонта. Годные батареи заряжают в обычном порядке и направляют для эксплуатации или на склад хранения.
Контрольный разряд также производят для определения годности работавших батарей к дальнейшей эксплуатации и перед постановкой батарей на длительное хранение.
За время эксплуатации батареи происходит окисление решеток и разрыхление активного вещества, особенно плюсовых электродов. Изменение объема активного вещества при заряде-разряде батареи вызывают отслаивание его от решеток.
В
период эксплуатации могут возникнуть
и другие причины, которые приводят к
ускоренному разрушению электродов. К
ним относят: непрочное крепление батареи
на автомобиле, длительный перезаряд
батареи, замерзание воды в электролите,
понижение уровня электролита ниже
верхних кромок электродов, короткое
замыкание батареи, неумелый пуск
двигателя стартером и др.
Короткое замыкание батареи, а также частое и длительное включение стартера способствует короблению электродов, что ускоряет разрушение массы активного вещества, особенно плюсовых электродов. Включать стартер следует не более чем на 5 с и не более 2 — 3 раз подряд. Между включениями рекомендуется делать паузу на 15 — 20 с.
Разрушение электродов ускоряется при повышении плотности и температуры электролита, применении химически не чистой серной кислоты и не дистиллированной воды.
При
длительном перезаряде аккумуляторной
батареи происходит электролиз воды
электролита на кислород и водород.
Кислород сильно окисляет решетки
плюсовых электродов, что вызывает
разрушение их. Одновременно в порах
активного вещества электродов будет
накапливаться большое количество газов
(кислорода и водорода). Давление газов
в порах увеличивается, что вызывает
разрыхление и выкрашивание активного
вещества. Характерным признаком
перезаряда являются сильное газовыделение
из электролита и быстрое уменьшение
уровня его.
Разрушение электродов вызывает уменьшение емкости батареи и короткое замыкание разноименных электродов. В аккумуляторных батареях с разрушенными электродами, даже если они полностью заряжены и не имеют сульфатации, напряжение под нагрузкой (особенно стартерной) будет быстро снижаться.
Признаком разрушения плюсовых электродов является бурый цвет электролита, который можно наблюдать при измерении плотности или уровня электролита после заряда батареи.
Проблема сульфатации — Amperis
Со временем аккумуляторы деградируют и теряют способность накапливать энергию. Кроме того, свинцово-кислотные аккумуляторы подвержены сульфатации. Если к сульфатированной батарее не применить регенеративную обработку, батарея теряет емкость и срок ее службы сокращается, и требуется ее замена. Выбрасывание промышленной батареи имеет негативные последствия для окружающей среды, однако ее регенерация позволяет сэкономить деньги на приобретении новой батареи и активном и сознательном сотрудничестве с окружающей средой.
Проблема сульфатации возникает у свинцово-кислотных аккумуляторов, так как они содержат в качестве электролита раствор серной кислоты и дистиллированную (деминерализованную) воду. Кристаллы сульфата свинца (PbSO4) образуются на пластинах электродов, образуя слой и нарушая электрохимическую реакцию, вызывая преждевременный выход из строя большинства батарей. Это известно как СУЛЬФАТАЦИЯ.
Кристаллизация электродов подразумевает их деградацию и происходит из-за:
- Неполной зарядки (при периодической неполной перезарядке)
- Длительные периоды бездействия с состоянием низкой нагрузки
- Автоматический разряд
- Низкий уровень воды
- Когда аккумулятор сильно нагревается во время работы.
- При глубоком разряде
Верхнее изображение показывает сульфатацию (изображение слева) и десульфатацию (изображение справа) под микроскопом.
Целью промышленной системы десульфатации аккумуляторов Amperis является регенерация аккумулятора и его оптимизация для продления срока его службы и снижения затрат.
При нормальной работе аккумулятора свинец отрицательных пластин и диоксид свинца положительных пластин смешиваются с серной кислотой электролита с образованием сульфата свинца (PbSO4). Этот процесс меняется на противоположный, когда аккумулятор заряжается, но затвердевшие кристаллы сульфата свинца не имеют обратимого процесса, выполняющего нормальный заряд.
Стартерные батареи состоят из тонких пластин, а тяговые батареи — из трубчатых пластин, и они преобразуют химическую энергию, хранящуюся в их химических реагентах, в электрическую энергию посредством окислительно-восстановительного процесса (окислительно-восстановительного) путем обмена электронами с образованием напряжение. Когда аккумулятор разряжается, его пластины сульфатируются, а электролит содержит больше воды. Процесс зарядки происходит в обратном порядке, и батарея десульфатируется, но, поскольку этот процесс не на 100% эффективен, пластины в процессе сульфатируются, электролит теряется, и батарея работает при более высоких температурах.
Этот процесс вызывает деградацию батареи, что сокращает срок ее службы в зависимости от эффективности процесса, так что более 70% выбрасываемых батарей происходит из-за сульфатации.
Следствием сульфатации является накопление кристаллов сульфата свинца PbSO4, что означает:
- Сокращение времени использования батареи
- Замедление процесса зарядки
- Увеличение выброса вредных газов во время цикла зарядки/разрядки
- Устраняет причины преждевременного выхода из строя
РЕШЕНИЕ:
Применение регенеративной обработки Amperis к новой батарее или при небольшом использовании всегда будет оставаться в оптимальных условиях и продлит срок ее службы.
В случае, если аккумулятор уже засульфатирован и при нескольких годах эксплуатации удобно использовать промышленный разрядник, позволяющий определить общую емкость обрабатываемого аккумулятора и позволяющий проанализировать индивидуальное поведение элементов при разряде (разрядник в комплекте) в системе регенерации аккумуляторов Amperis)
Дополнительная информация:
http://www.
amperis.com/en/products/misc/battery-chargers/battery-regenerator/
Возможности разработки активного материала положительного электрода за счет добавления углерода в свинец кислотные аккумуляторы: недавний прогресс
Возможности разработки активного материала положительного электрода за счет добавления углерода в свинцово-кислотные батареи: недавний прогресс
- Мандал, Сандип ;
- Тангарасу, Садхашивам ;
- Стринги, Фам Тан ;
- Ким, Санг-Чай ;
- Шим, Джин-Ён ;
- Юнг, Хо-Янг
Аннотация
Хотя свинцово-кислотная батарея (LAB) является наиболее часто используемым источником питания в нескольких приложениях, можно полагать, что усовершенствованная свинцово-угольная батарея (LCB) способствует инновациям в областях, требующих отличного накопления электрохимической энергии.
Системы Idle, Stop and Go (ISG) в автомобилях продемонстрировали превосходные характеристики топлива и контроля загрязнения, но их внезапная деградация из-за сульфатации во время разрядки и коррозии решетки положительного электрода ограничивает их развитие. LCB являются ключом к импровизации различных свойств систем ISG с помощью добавок на основе углерода, которые способствуют усилению взаимодействия, регулированию размера кристаллитов PbSO4 и повышению электропроводности на поверхности электрода с уменьшением постоянной сульфатации и коррозии сетки. В этом обзоре представлены общие принципы, применяемые при включении углерода в качестве добавки в ПАМ. Были решены основные проблемы с положительными активными материалами (PAM), возникающими в результате сульфатации и измельчения активного материала. Известно, что углерод в различных формах улучшает структурные свойства за счет эффективной диффузии во взаимосвязанных углеродных порах. Факторы, влияющие на свойства переноса заряда, сильно зависят от пористости и диффузионного массопереноса.