Содержание к диссертации
Введение
1.Обзор литературы 8
1.1. Основные эксплуатационные параметры свинцового аккумулятора 8
1.1.1. Емкость аккумуляторов 8
1.1.2. Ресурс (срок службы и наработка) 14
1.1.3. Саморазряд 17
1.2. Специфические параметры свинцового аккумулятора 19
1.2.1. Тепловой режим свинцового аккумулятора 19
1.2.2. Компенсационный объем погружных свинцовых аккумуляторов, работающих при избыточном гидростатическом давлении 28
1.3. Особенности конструкций и эффективность использования внутреннего объема свинцовых аккумуляторов 32
1.4. Влияние электролита на электрические характеристики и срок службы свинцового аккумулятора 37
1.5. Заключение по разделу 40
Экспериментальная часть
2. Разработка методов расчета тепловых процессов тяговых аккумуляторов большой мощности, оборудованных системой охлаждения 42
2.1. Методика исследований 43
2.2. Определение динамики выделения тепла в процессе работы тягового аккумулятора большой мощности 60СМ-П 46
2.2.1. Расчет количества тепла, выделяющегося при заряде после длительного разряда и при часовом рааряде 46
2.2.2. Экспериментальное определение количества тепла, выделяющегося при заряде и разряде аккумулятора 60СМ-П 49
2.3. Внутриаккумуляторная система охлаждения и ее расчет 54
2.3.1. Расчет теплотехнических показателей холодильников 57
2.3.2. Разработка алгоритма и методы расчета теплового режима тяговых аккумуляторов большой мощности 65
2.4. Расчеты тепловых режимов аккумуляторов 60CM-II и сравнительная оценка эффективности работы системы охлаждения 71
2.4.1. Влияние температуры охлаждающего агента 71
2.4.2. Влияние расхода охлаждающей воды 72
2.4.3. Зависимость теплового режима заряда аккумулятора от температуры электролита перед началом заряда 77
2.4.4. Последовательное соединение холодильников и их влияние на тепловой режим аккумулятора 77
2.4.5. Эффективность использования охлаждения при часовом разряде и при выполнении непрерывного цикла: заряд — часовой разряд — заряд 86
2.4.6. Экспериментальная проверка тепловых режимов аккумуляторов 88
2.4.7. Температура электролита и массообменная циркуляция в аккумуляторе 91
2.5. Перспективы усовершенствования внутриаккумуляторнй системы охлаждения 92
2.6. Заключение по разделу 95
3. Определение компенсационного объема погружного свинцового аккумулятора 97
3.1. Методика исследования 98
3.2. Расчет компенсационного объема погружного аккумулятора ЮГ
3.3. Определение компенсационного объема в барокамере 105
3.4. Заключение по разделу 108
4. Методы оптимизации эксплуатационных параметров свинцовых аккумуляторов 109
4.1. Методика исследований ПО
4.2. Вывод уравнения для расчета оптимального количества электролита 116
4.3. Баланс объемных изменений активных материалов при работе свинцового аккумулятора 120
4.4. Использование электролита по высоте аккумулятора 122
4.5. Особенности саморазряда свинцовых аккумуляторов с монопанцирными положительными электродами 130
4.6. Заключение по разделу 138
5. Выводы 140
Литература
- Ресурс (срок службы и наработка)
- Определение динамики выделения тепла в процессе работы тягового аккумулятора большой мощности 60СМ-П
- Расчет компенсационного объема погружного аккумулятора
- Баланс объемных изменений активных материалов при работе свинцового аккумулятора
Введение к работе
Свинцовый аккумулятор является самым распространенным из вторичных химических источников тока. Если в общетеоретическом плане это хорошо изученная система, и теория двойной сульфатации является общепризнанной и объясняет процессы, происходящие на электродах, то в прикладном плане приходится решать всё новые и новые задачи, связанные с совершенствованием эксплуатационных характеристик свинцового аккумулятора.
Работа, связанная с усовершенствованием или созданием новых химических источников тока, как правило, базируется на данных, полученных экспериментальным путём. Эксперимент, если он правильно учитывает особенности будущего химического источника тока, позволяет вести работу с большой вероятностью успеха. Но этот путь достаточно дорогой и длительный и, как правило, исключает проверку множества вариантов.
Предварительный; расчёт может иметь относительно большую погрешность, однако его преимущество состоит в том, что решить задачу по определению того или иного параметра в общем виде можно достаточно быстро, проработав несколько вариантов, и скорее выйти на оптимальное решение поставленной задачи.
Любой химический источник тока характеризуется ёмкостью и ресурсом, причём под ресурсом понимается и наработка в циклах и срок службы, в единицах времени. Это основные параметры, которые определяют функциональное назначение источника тока.
Свинцовые аккумуляторы отличаются широким диапазоном областей применения, что проявляется в большом разнообразии абсолютных значений основных параметров. В зависимости от назначения ёмкость может составлять от нескольких ампер-часов до десятков тысяч ампер-часов, а фактический срок службы отдельных типов аккумуляторов, например, стационарных достигает 40 лет и больше.
Наряду с основными параметрами существуют параметры, которые можно назвать специфическими т.к. они определяются условиями эксплуатации аккумуляторов специального назначения, и без их учёта эксплуатация аккумуляторов может стать неэффективной или вообще невозможной. К специфическим можно отнести следующие параметры:
Тепловой режим тяговых аккумуляторов большой мощности для подводных лодок определяет условия эксплуатации и срок службы аккумуляторных батарей. Поэтому знание количества и»динамики вьщеления тепла, разработка методов управления тепловым режимом является одной из важнейших задач, решение которой в принципе изменяет характер эксплуатации указанных аккумуляторных батарей.
Компенсационный; объём — параметр, определяющий возможность эксплуатации аккумуляторов при избыточном гидростатическом давлении на глубоководных аппаратах. Правильное определение величины компенсационного объёма и его реализация в конструкции погружного аккумулятора обеспечивает равенство давлений вне и внутри аккумулятора и работоспособность в пределах заданных глубин.
К специфическим параметрам можно отнести особенности конструкции электродов, отношение массы активного материала к массе электрода — величине, которая определяет электрические и: ресурсные характеристики аккумулятора, а также объемное использование электролита и ряд других.
Одним из важных параметров свинцового аккумулятора является потеря, им ёмкости при хранении. Величина потери ёмкости определяется самопроизвольными процессами; протекающими на электродах,т.е. саморазрядом активных масс. Этот параметр в равной степени можно определить и как основной, и как специфический, т.к. он зависит и от назначения аккумулятора и оказывает влияние на его электрические характеристики..
В диссертации; рассматривается ряд специфических параметров свинцовых аккумуляторов специального > назначения, методов их оценки расчётным путём и в сочетании с экспериментом с целью оптимизации процессов исследо-
вания и разработки новых источников тока на базе свинцовой электрохимической системы.
Ресурс (срок службы и наработка)
Вторым по значимости параметром, определяющим функциональное назначение аккумуляторов, являются их ресурсные характеристики, наработка (в циклах) и срок службы.
Одним из главных факторов, определяющих срок службы свинцовых аккумуляторов, является коррозия положительных токоотводов, а следовательно и коррозионная стойкость материала, из которого изготавливаются токоотводы. Проблемам коррозии токоотводов, посвящен раздел книги Дасояна; М.А. и Агуфа И.А. " Современная теория свинцового аккумулятора" [4], где рассмотрен механизм анодной коррозии материала токоотводов, влияние легирующих добавок; на анодную коррозию свинца и свинцово-сурьмяного сплава, свойства сплавов, легированных: мышьяком, серебром, кальцием І И другими добавками. Роль структуры сплава, как функции от её состава, в процессе коррозии при анодной поляризации отражена в работах [17, 18]. В зависимости от назначения аккумуляторов, их ресурсных и других эксплуатационных характеристик, выбирают сплавы с соответствующими добавками или чистый свинец. Так для самых массовых , стартерных аккумуляторов используют свинцово-сурьмяные сплавы с различным, содержанием сурьмы, минимальное количество которой; может составлять 1,5%. [19, 20]:. Свинцово-сурьмяные сплавы применяют для изготовления тяговых аккумуляторов большой мощности, стационарных аккумуляторов и аккумуляторов другого назначения со свободным электролитом [19].
Одно из активно развивающихся направлений свинцовых аккумуляторов; - аккумуляторы герметизированной конструкции. В отрицательных электродах герметизированных и малоуходных аккумуляторов наиболее распространенным материалом токоотводов являются бессурьмяные свшщово-кальциевые сплавы. Всё большее развитие получают аккумуляторы рулонной конструкции [21 ], в: которых используют токоотводы из чистого свинца. Такие токоотводы изготавливают не традиционным методом литья, а из рольного свинца или свинцовой ленты методом штамповки (аккумуляторы "Optima") или просечно-вытяжным методом (аккумуляторы "Gates") [21].
Помимо конструкции и материала токоотводов і положительных электродов; срок службы свинцовых аккумуляторов зависит от структуры и фазового состава активной массы,. а также армирующих и токопроводящих добавок, которые упрочняют активную массу и предотвращают её оплывание, замедляют рост контактного сопротивленияшежду активной массой и токоотводом по мере увеличения: наработки и времени эксплуатации аккумуляторов [22, 23 ,. 24]. Срок службы положительных электродов в значительной степени зависит от их конструкции; Существуют три основные разновидности:положительных электродов: поверхностного типа (Планте), намазные (пастированные) электроды и электроды панцирной конструкции. При этом намазные электроды также можно разделить на три вида: просто намазные, наиболее массовый тип электродов свинцовых аккумуляторов, намазные стержневые (Varta Vb - Hawker) и намазные монопанцирной конструкции [25]. Намазные электроды находят применение в аккумуляторах практически всех: назначений. Панцирные, в том: числе монопанцирные электроды, применяют в стационарных и тяговых аккумуляторах, а электроды типа Планте — только в стационарных аккумуляторах. Наибольший срок службы имеют аккумуляторы с положительными? электродами типа Планте, панцирными и монопанцирными электродами.
При рассмотрении; параметров, определяющих удельные и ресурсные характеристики отрицательного электрода, на одно из первых мест следует поставить расширители отрицательной активной массы [26]. При повторяющихся зарядах и разрядах активная поверхность отрицательной: активной? массы сокращается, что вызвано стремлением губчатого свинца к уменьшению поверхностной энергии. Последнее приводит к усадке активной массы вплоть до образования трещин? и потере ёмкости. Для противодействия указанному явлению в состав отрицательной активной массы. вводят противоусадочные добавки — расширители. Это неорганическая составляющая — сульфат бария и органическая составляющая — различные поверхностно активные вещества, адсорби 16 рующиеся на поверхности активной массы, что приводит к её диспергированию и препятствует усадке [3].
Положительное влияние сульфата бария объясняется изоморфизмом BaSQi и PbS04. Противоусадочный эффект органических составляющих связывают с адсорбцией молекул этих веществ на свинце и снижении свободной энергии на межфазной границе электрод — раствор [4]. Одновременно органические компоненты расширителей действуют, как депассиваторы при разряде [3].
Эффективным среди» органических: составляющих является синтетический расширитель БНФ, постоянство состава которого позволило стабилизировать и увеличить электрические и ресурсные характеристики отечественных свинцовых аккумуляторов [27]. Поиск новых расширителей продолжается, однако БНФ пока остается одним из наиболее эффективных расширителей [28].
Одной из причин, ограничивающих срок службы отрицательных электродов является необратимая сульфатация активной массы..Основные;причины этого явления: длительное хранение аккумуляторов в незаряженном состоянии, систематическое проведение глубоких разрядов до конечного напряжения = 1,85-1,70 В .систематический недозаряд, повышенная номинальная плотность электролита, повышенная температура электролита (и аккумулятора) [4]. Влияет на сульфатацию и коррозия положительных токоотводов, следствием чего является перенос продуктов коррозии на отрицательную активную массу, в результате чего увеличивается ее саморазряд, и ухудшаются условия заряда [29].
Так, в конце срока службы в нижней части отрицательных электродов аккумуляторов большой мощности содержание сульфата свинца может достигать 70-80%.
Определение динамики выделения тепла в процессе работы тягового аккумулятора большой мощности 60СМ-П
При расчете тепла, образующегося за счет необратимых процессов — Джоулева тепла использовано уравнение (2.2). Расчет обратимой теплоты реакции двойной сульфатации произведен по уравнению (2.1)
Все исходные данные для расчета выделившегося при заряде тепла и полученные на их основе результаты приведены в таблице 2.1. Доля тока, пошедшего
Поставленная задача наиболее просто и точно решается калорическими методами, однако иметь соответствующую аппаратуру для объекта, масса которого составляет 500 кг и более, весьма затруднительно. Поэтому был предложен метод, предусматривающий составление теплового баланса реально работающего аккумулятора. Тепло, выделяющееся при работе аккумулятора, распределяется по следующим составляющим: а) тепло, идущее на нагревание самого аккумулятора; б) тепло, самопроизвольно уходящее в окружающее пространство; в) тепло, отводимое с помощью холодильника (если аккумулятор охлаждается с помощью внутриаккумуляторнрго холодильника).
Тепло, соответствующее пунктам а) и в) теплового баланса, определялось, в результате непосредственного измерения тепловых параметров: температуры электролита аккумулятора, температуры и расхода охлаждающей воды с заданной периодичностью по ходу эксперимента. Для обеспечения стандартных условий теплового обмена аккумуляторов с окружающей средой, аккумуляторы были помещены в специальное устройство, в котором автоматически поддерживалось постоянство температуры окружающего воздуха относительно боковых стенок аккумулятора (рис. 2.1). При этом не исключалась некоторая потеря тепла через поверхность крышек, токоотводящих шин и боковые стенки бака в результате подсоса воздуха из окружающего пространства.
Для того,чтобы определить потерю тепла в окружающее пространство в зависимости от температуры аккумулятора, работа выполнялась в следующей» последовательности: аккумулятор в режиме подзаряда нагревался током до температуры 44 С, после чего при работающей системе механического перемешивания электролита (МПЭ) прекращался подзаряд, и начиналось его самопроизвольное охлаждение.
На рис. 2.2 показана динамика снижения температуры аккумулятора, на основании чего определены потери тепла в окружающее пространство в течение каждого часа заряда или разряда в зависимости от температуры электролита (аккумулятора). Разработанная методика позволила по экспериментальным данным определить количество тепла, которое образуется в течение каждого; часа заряда и при часовом разряде. Результаты теплового баланса процесса заряда представлены в таблице 2.2 В этой же таблице приведены расчётные значения почасового выделения тепла при заряде.
Сопоставляя результаты расчёта и практически полученные значения количества тепла, выделившегося при заряде,, следует отметить , что практически полученные значения в начале и в конце заряда ниже соответствующих величин,, полученных расчётным путём. Сравнительно меньшее значение At в начале заряда может быть объяснено тем, что в это время система МПЭ не работает, газовыделение практически отсутствует, и более нагретый электролит задерживается внутри блока. В дальнейшем процесс выравнивания температуры электролита по высоте ускоряется и, кроме того, начинает проявляться усиленный разогрев токоведущих элементов и верхней части блока аккумулятора на первой ступени заряда. Заниженные фактические результаты в конце заряда свидетельствуют о том, что эффективность работы СВО превышает интенсивность выделения тепла и скорость подачи более тёплого электролита на четвёртой ступени заряда в зону размещения холодильника.
Кажущееся превышение, по сравнению с расчётом, количества тепла, выделившегося при часовом разряде связано с тем, что нагрев блока электродов и токоведущего узла происходит главным образом в верхней части и поэтому несколько превышает среднюю температуру аккумулятора в целом. В этом случае нагрев верхней части аккумулятора оказывается больше теплоот-водящей способности холодильников. Суммарный тепловой эффект, полученный расчетным путем по термодинамическим данным, отражает усреднённую температуру аккумулятора в целом. Поэтому при дальнейшей разработке СВО и определении тепловых режимов аккумуляторов 60CM-II базировались на расчётных значениях тепловых эффектов, полученных для заряда и часового разряда:
Внутриаккумуляторная система охлаждения и ее расчет При выборе материала и конструкции холодильника необходимо учитывать выполнение следующих принципиальных требований: а) Эффективность охлаждения должна обеспечить эксплуатацию тяговых; аккумуляторов большой мощности без превышения максимально допустимых температур. б) Сопротивление изоляции АБ должно быть не ниже 100 000 Ом. в ) Холодильники должны быть технологичны в массовом производстве.
Проработка вариантов конструкции погружных холодильников, располагавшихся над блоком электродов между токоведущими ушками показала,.что применение многотрубных коллекторных конструкций неприемлемо из-за сложности их изготовления и недостаточной надёжности. Поэтому для дальнейшей разработки холодильников погружного типа бьша принята однотрубная конструкция в различных вариантах исполнения (рис. 2.3).
Использование полимеров в качестве материала холодильников наилучшим образом решало проблему сопротивления изоляции, но из-за низкой теплопроводности полимеров такие холодильники были неэффективны. По аналогии с [58] для аккумуляторов были приняты медные освинцованные холодильники. Эффективность внутриаккумуляторной системы охлаждения определялась при использовании в качестве теплоносителя воды и трансформаторного масла. Применение трансформаторного масла могло обеспечить высокое сопротивление изоляции АБ, хотя ожидалось, что эффективность отвода тепла будет существенно ниже..
На этапе внедрения системы охлаждения в конструкции тяговых аккумуляторов большой мощности применялись два типа погружных холодильников: спиральный и с горизонтальным расположением витков. Второй вариант (б) рис. 2.3) оказался достаточно технологичным, более удобным в эксплуатации и нашёл применение в ряде конструкций аккумуляторов для подводных лодок.
Основные расчёты и последующие экспериментальные проверки, представленные в диссертации выполнены применительно к медному освинцованному холодильнику с горизонтальным расположением витков.
Расчет компенсационного объема погружного аккумулятора
Определение компенсационного объема в барокамере Данные, представленные на рис. 3.2, свидетельствуют, что компенсационный объем аккумулятора ТҐС-200 при давлении 60-70 ат составляет 185 см . Быстрое увеличение этого параметра наблюдается до давления 20 ат (рис.3.2, кривая 1) , после чего ход кривой приобретает более пологий характер, а после 40 ат практически не меняется. Экспериментальные данные (VK —185 см ), полученные по. предложенной методике, находятся в хорошем соответствии с величиной объема, полученной расчетным путем (VK ="171; см ). Интересен факт, что кривая восстановления исходного состояния уровня электролита в мерном цилиндре демонстрирует явление гистерезиса (рис.3.2, кривая 2). С момента начала снижения давления и до 4 атм. не происходит практически никаких объемных изменений и связанного с ним изменения положения уровня электролита в мерном цилиндре. Лишь после дальнейшего снижения давления в барокамере произошло частичное восстановление уровня. Через 36 мин І при избыточном давлении, равном нулю, уровень электролита в мерном цилиндре находился на отметке 85 мл (рис.3.2, кривая 2). Одним из возможных объяснений установленного \ хода кривой восстановления уровня электролита после снятия избыточного внешнего давления может быть следующее.
Активный материал электродов представляет собой микропористую систему, поры которой имеют значительную извилистость, а часть из них имеет тупиковый характер. Средний диаметр пор в сотни раз меньше их длины. При увеличении внешнего давления происходит сжатие газа с последующим растворением его в электролите, находящемся в порах. Этот процесс принудительный.
Как было показано выше, весь газ, находящийся в порах, при давлении, превышающем 22 ат растворяется в электролите находящемся-в порах активных материалов. Процесс выделения газа из электролита, при уменьшении! внешнего давления? находится в определенном равновесии с капиллярными силами, удерживающими электролит в порах, а также гидравлическим сопротивлением поверхности пор при вытеснении из них электролита. По-видимому, до внешнего давления равного 4 ат, силы сопротивления вытеснению электролита из пор тормозят процесс газовыделения из электролита. При последующем снижении давления; вплоть до полного снятия внешней нагрузки,- процесс газовыделения развивается, но полное восстановление исходного уровня электролита происходит только спустя некоторое время после возвращения системы к атмосферному давлению.
Таким образом, рассмотренный метод определения компенсационного объема погружного аккумулятора позволил синхронно с: изменением давления -визуально фиксировать соответствующее ему изменение компенсационного объема без использования специальных датчиков и косвенного определения изучаемого параметра. Кроме того, впервые удалось установить характер изменения; компенсационного объема заряженного аккумулятора при плавном повышении давления и затем снижении избыточного давления от 72 ат до нуля.
Результаты предложенного метода расчета компенсационного объема погружного аккумулятора, подтвержденные экспериментальными данными были использованы при проектировании погружной аккумуляторной батареи 15TFG-200 в контейнере, заполненном жидким диэлектриком — дизельным топливом. Величина компенсационного объема одного аккумулятора при проектировании указанной батареи, принята равной 180 см . Разработанная и изготовленная: батарея 151Т7С-200, предназначенная для эксплуатации при избыточном? гидростатическом давлении 5,9 104 кПа прошла полный объем государственных испытаний и принята Государственной комиссией и успешно испытана в натурных условиях на глубоководном аппарате "Русь" (Приложение 2).
Заключение по разделу
Предложен метод расчета компенсационного объема погружных аккумуляторов - параметра, определяющего их работоспособность при повышенном гидростатическом давлении.
Испытания аккумуляторов в барокамере при давлении от 0 до 72 ат позволили вести непосредственное наблюдение за изменениями свободного объема электролита, происходящими в аккумуляторе.
Испытания подтвердили достаточно высокую точность значения максимального компенсационного объема заряженного погружного аккумулятора ТГС-200 в спокойном состоянии, полученного расчетным путем.
Показано, что при увеличении внешнего давления постепенно и синхронно увеличивается величина компенсационного объема, достигая своего максимума при избыточном давлении, равном 40-45 ат. При постепенном снятии внешнего давления восстановление исходного положения уровня электролита запаздывает по отношению к скорости снижения внешнего давления.
Баланс объемных изменений активных материалов при работе свинцового аккумулятора
Значение V для каждого из разрядов также представлено в табл. 4.3. По данным измерения плотности электролита в каждой из контрольных точек было рассчитано количество электричества qn, получение которого обеспечил электролит на разных по высоте уровнях: qn = зеп V- Nn, А-ч, где эеп— удельная емкость электролита n-ой зоны, А-ч/дм3;
На рис.4.4 представлена диаграмма, характеризующая эффективность использования электролита в пределах каждой зоны: Sn = Т , А-ч/мм , (4.17) где Sn — эффективность использования электролита в расчете на Г мм высоты; hn..— высота зоны, мм. Данные, представленные в табл. 4.3, показывают, что по мере увеличения высоты точки отбора проб электролита происходит постепенное возрастание перепада Ad между значением плотности электролита до начала разряда di и установившимся значением этого параметра после завершения разряда d2 . Увеличение Ad от нижних кромок электродов до зеркала электролита составляет 10-15 %, в зависимости от условий и режима разряда. В придонном пространстве (точка 1) изменение плотности электролита в процессе непрерывного разряда незначительно. При последующей паузе без тока в течение = 20 ч происходит небольшое снижение плотности электролита в придонном пространстве и примерно такое же увеличение у нижних кромок электродов (точка 4) за счет диффузии растворов серной кислоты в смежных зонах.
Из данных табл. 4.3 и рис. 4.4 следует, что электролит по высоте аккумулятора используется неравномерно: электролит, находящийся в верхней части аккумулятора и включающей 48,5 % высоты электродов (рис. 4.1), обеспечивает 60 % емкости, полученной при разрядах 3 - -10 часовыми режимами. Учитывая, что сернокислый электролит имеет относительно плохую рассеивающую. способность, можно полагать, что и активная масса верхней половины электродов обеспечивает отдачу емкости в такой же степени; Электролит, расположенный над электродами, используется не менее эффективно, чем электролит, находящийся между электродами (табл. 4.3, точки 6, 7 и 8), за счет гравитации и; конструктивных особенностей стационарного аккумулятора
Изменение плотности электролита в процессе заряда представлено на рис. 4.5. Увеличение плотности в нижней половине аккумулятора и в придонном пространстве в первые 5 ч заряда происходит быстрее, чем в верхней части за счет того, что серная кислота, образующаяся у поверхности электродов и имеющая более высокую плотность, стекает вниз. Спустя 9-10 ч после начала заряда плотность электролита по высоте аккумулятора постепенно выравнивается за счет перемешивания выделяющимися газами и в течение последних 2-х часов остается практически неизменной, что и является одним из признаков завершения заряда. Плотность электролита в придонном пространстве на момент окончания заряда примерно на 0,01 г/см? больше, чем над блоком электродов.
На основании полученных результатов необходимо отметить следующее: - для более полного использования всего объема электролита целесообразно исключить из конструкции аккумулятора придонное пространство, применив для этого монопанцирные положительные электроды; - если в аккумуляторе используются намазные электроды, а высота электродов превышает 250 300 мм, полезно использовать систему перемешивания, аналогичную системе в тяговых аккумуляторах большой мощности.
Особенности саморазряда свинцовых аккумуляторов с монопанцирными электродами
Известно, что хранение аккумуляторов в заряженном состоянии сопровождается самопроизвольными реакциями взаимодействия активных материалов электродов с электролитом. На положительном электроде это реакция взаимодействия диоксида свинца с серной кислотой РЬ02 + H2S04— PbS04 + Н20 + У2 02, (4.18) 131 1,080 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 т,ч Рис. 4.5. Изменение плотности электролита (d) при заряде аккумулятора ТБ-450М на различном расстоянии от дна бака. 132 а также реакция окисления диоксидом свинца компонентов сплава токоотвода. В общем балансе саморазряда реакции окисления сплава не являются доминирующими. Саморазряд отрицательного электрода определяют две реакции: взаимодействие свинца с серной кислотой, Pb + H2S04 - PbS04.+ Н2 (4.19) и реакция окисления свинца кислородом, образовавшимся в результате восстановления диоксида свинца; РЬ + 1/2 02 + H2S04 PbS04 + Н20 (4.20)
В монографии [4] роль последней реакции в общем балансе саморазряда отрицательного электрода оценивается, как незначительная вследствие того, что сульфат свинца, образовавшийся на поверхности активного материала, затрудняет доступ молекулам кислорода к поверхности губчатого свинца. Реакции (4.18 и 4.19) на электродах протекают независимо друг от друга. Величины потери емкости аккумулятором в результате саморазряда активных материалов могут не совпадать, т.к. даже одинаковые факторы, как: например плотность электролита, влияют на саморазряд свинца и диоксида свинца по разному.
Значительное сокращение содержания сурьмы и других легирующих компонентов в современных сплавах токоотводов положительных электродов способствовало соответствующему сокращению переноса продуктов коррозии, на отрицательную активную массу и, как следствие, снижению скорости саморастворения свинца.
Токоотводы положительных электродов аккумуляторов ТБ-450М были изготовлены из малосурьмяного сплава УС-1М, содержащего 1,5 % сурьмы.
Влияние на саморазряд положительных электродов монопанцирной конструкции і изучалось и на І опытных образцах тяговых аккумуляторов большой мощности — изд. 446, токоотводы которых были изготовлены из малосурьмяного сплава, содержащего 4 % сурьмы. Испытания аккумуляторов типа ТБ были проведены в начале их срока службы до 40-го; цикла включительно.
