| Букинист. | Алфавитный каталог. | Тематический каталог. |
АККУМУЛЯТОРНЫЕ
БАТАРЕИ.
Дж. Вайнел.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО. М. Л. 1960 г.
В книге
рассматриваются вопросы теории и практики аккумуляторных батарей; материалы и технология производства, теория реакций в аккумуляторах при зарядах и разрядах; емкость аккумуляторов в различных режимах; испытания и эксплуатация аккумуляторных батарей.Книга предназначена для инженеров и техников, сталкивающихся в своей работе с применением аккумуляторных батарей. 381 стр. Рисунки, фотографии, диаграммы, электрические схемы, таблицы, чертежи.
ВВЕДЕНИЕ
Аккумулятор является типичным электрохимическим аппаратом и как таковой должен быть рассмотрен с трех точек зрения.
Первая точка зрения химическая, включающая в себя рассмотрение природы и свойств материалов, применяемых в производстве аккумуляторов, и реакций, протекающих в аккумуляторе во время заряда и разряда. Вторая точка зрения физическая, включающая изучение электрического баланса аккумулятора, факторов, влияющих на емкость аккумулятора, теорию преобразования химической энергии в электрическую, и наоборот. Третья точка зрения практическая, рассматривающая технические применения
аккумуляторов. Однако нельзя провести четкое разграничите между химическим, физическим и инженерным аспектами рассмотрения аккумуляторов. Для того чтобы получить исчерпывающее понимание принципов действия и свойств аккумуляторов, необходимо совместное рассмотрение всех трех вопросов.
Научные принципы, положенные в основу эксплуатации аккумуляторов, настолько основательно проработаны в США и за границей, что они могут уверенно рекомендоваться. Они являются основой для квалифицированного изучения аккумуляторов, существующих сегодня, и путеводной нитью для дальнейшего их совершенствования.
ИСТОРИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
Современные аккумуляторы родились из исследований многих экспериментаторов, работавших в области электрохимии на заре ее развития. Началом научной линии развития электрохимии явилось изобретение Вольтой гальванического элемента. Двумя годами позднее Госеро открыл явление поляризации платиновой проволоки, вызванное прохождением электрического тока через сосуд, который он использовал для изучения разложения воды. Он нашел, что если после отсоединения от элемента источника тока соединить концы проводов элемента, то в цепи потечет слабый ток. Риттер повторил эксперимент Госеро в 1803 г. и сделал шаг вперед — он сконструировал маленькие столбики из разных металлов, включая золото и серебро. Между металлическими дисками помещались смоченные прокладки из материи. Риттер заряжал эти столбики электрическим током и получал разрядный ток после отсоединения источника зарядного тока. Он полагал, что столбики накапливают электричество так же, как это происходит в конденсаторах, тем более, что столбики, по его мнению, конструктивно подобны конденсатору, так как состоят из чередующихся хорошо проводящих металлических дисков и плохо проводящих прокладок из материи. Вольта показал, что предположение Риттера неправильно, и объяснил, что появление разрядного тока — результат разложения воды. Широко известная газовая батарея Грове уже существенно похожа на аккумулятор. Каждый элемент состоял из двух стеклянных трубок, в верхние концы которых были впаяны коаксиальные платиновые электроды. Одна трубка в элементе наполнялась кислородом, другая — водородом. Электролит, в который погружались открытые концы трубок, представлял собой раствор серной кислоты. Грове нашел, что платина в водороде электроположительна по отношению к платине в кислороде. Элементы при замыкании внешней цепи, давали электрический ток, а при пропускании через них тока от постороннего источника в трубках выделялись кислород и водород соответственно. Элементы Грове не нашли применения как аккумуляторы, так как требовали для своей зарядки большого количества первичных элементов. Его элементы, однако, представляли большой интерес своей выдающейся обратимостью.
Много других экспериментаторов работало в этой области, но только Планте удалось разработать в результате исследований поглощаемости кислорода металлами удачную конструкцию аккумулятора. В 1859 г. Планте начал изучение электролитической поляризации. В результате экспериментов он создал аккумулятор электрической энергии, состоящий из двух листов свинца, разделенных полосками резины и свернутыми в спираль. Элемент погружался в 10%-ный раствор серной кислоты. Он изучал заряд и разряд этого простейшего аккумулятора и описал это как накопление электричества вольтовым столбом в результате химических процессов. Планте открыл возможность существенного увеличения емкости аккумулятора при помощи процесса, известного ныне как процесс формирования. После заряда элемента последний или
разряжался или оставлялся в покое, во время которого двуокись свинца на положительных пластинах в результате местных реакций превращалась в сульфат свинца. Время от времени он менял полярность и повторял процесс заряда и разряда, чтобы создать емкость элемента.
Первая аккумуляторная батарея Планте, поднесена им Французской Академии наук в 1860 г. В это время Планте было 26 лет. Его аккумуляторная батарея была исключительной для того времени по величине тока разряда, и в этом отношении она превосходила все существовавшие батареи первичных элементов…
Из книги:
ИСТОЧНИКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ.
Аккумуляторные батареи большие и малые, используемые в разнообразных отраслях промышленности, зависят от условий, в которые они поставлены. Условия работы могут обусловить прекрасную работу батареи. Случай или недосмотр могут сделать работу ненадежной.
Ведущую роль в причинах неисправностей играют дефекты эксплуатации, которые при своевременном обнаружении могли бы быть исправлены. Многие заводы-изготовители публикуют детальные инструкции по обслуживанию аккумуляторов. Книга Кретчмара полностью посвящена неисправностям свинцовых аккумуляторов. Ниже будет разобран ряд типичных неисправностей.
Удовлетворительный срок службы батареи измеряется годами. Срок службы батарей, систематически работающих в режиме заряд-разряд, обычно короче срока службы батарей, работающих в других режимах. В результате выполненной в 1947 г. статистической обработки результатов обследования тысяч батарей в конце их службы удалось установить главные причины их износа. Большинство из них, предполагается, работало нормально. Наиболее исчерпывающие данные получены по автомобильным батареям.
Коррозия решеток положительных пластин составляет около 42% от общего количества неисправностей. В настоящее время при применении новейших сплавов для решеток этот процент должен уменьшиться. Оползание активной массы положительных пластин дало 7-10% батарей. Трещины в перегородках и течи сосудов составили близко к одной трети от общего.
Коробление пластин и короткие замыкания через дефектные сепараторы вызвало неисправности в 10-12% батарей.
Неисправности отрицательных пластин имели место в 10% случаев.
Сульфатация, которая является магическим словом для тех, кто пытается ее лечить добавлением простых сульфатов, оказалась менее распространенной. Сульфатация явилась только одним из факторов, вызвавших коробление пластин обеих полярностей и неисправности отрицательных пластин. Всего на долю сульфатации как причины неисправности приходится менее одной пятой батарей.
а) Перезаряд. Перезаряд вызывает коррозию решеток положительных пластин и чрезмерное газообразование, разрушающее активный материал пластин. Оползая вниз в промежутках между сепараторами и пластинами, этот материал оседает на дне сосуда в виде тонкого коричневого осадка. Перезаряд повышает также температуру батареи, которая может вырасти до такой степени, что она становится разрушительной как для пластин, так и для сепараторов. Отдельные случаи коробления пластин также могут быть отнесены за счет перезаряда, хотя последний и не является единственной причиной коробления.
Перезаряд, сопровождаемый чрезмерным выделением газов, вызывает бесполезную потерю воды, требуя постоянного наблюдения затем, чтобы электролит поддерживался в элементе на должном уровне. Периодический перезаряд действует благоприятно, но когда он становится обычным, он уменьшает срок службы батареи.
б) Недозаряд. Постоянный недозаряд батареи вызывает постепенную порчу элементов. Это обнаруживается благодаря прогрессирующему уменьшению удельного веса и несколько более светлой окраске пластин. Материал, осаждающийся на дне сосуда при систематической недозарядке, представляет собой обычно тонкий белый порошок, состоящий главным образом из сульфата свинца. Часть этого вещества осаждается всякий раз, когда элемент заряжается вновь. Последствие систематического недозаряда обычно состоит в том, что один или несколько элементов истощаются раньше других и в ряде случаев могут переполюсоваться. Если это случилось, то наилучшим средством явится заряд батареи, продолжающийся до тех пор, пока все элементы снова будут доведены до нормального состояния. Для стационарных батарей обязательно регулярное проведение уравнительных зарядов. Недостаточный заряд является одной из самых обычных причин коробления пластин. Сульфат свинца занимает больший объем, чем основной материал, и избыток его вызывает деформацию пластин.
в) Затруднения с заряжающей системой. Затруднения в работе автомобильных батарей могут быть в известных случаях отнесены за счет ненормальностей в заряжающей системе. Батарея вообще страдает как от своих собственных недостатков, так и от недостатков заряжающей системы. В нормальных условиях работы автомобиля батарея должна начать заряжаться, как только будет достигнута скорость около 20 км/ч. Если генератор не включен при надлежащей скорости, то батарея не получит нормального заряда. Возможно также возникновение полных или частичных заземлений, истощающих батарею и поддерживающих ее в более или менее разряженном состоянии. Это можно обнаружить с помощью вольтметра. Заряжающая система всегда имеет регулирующие приспособления, предохраняющие батарею от заряда чрезмерно сильными токами, которые возникают, если автомобиль движется со слишком большой скоростью.
г) Коррозия зажимов. Корродированные зажимы часто препятствуют достаточной отдаче тока батареей. Причиной этого являются продукты коррозии, отлагающиеся слоем
между зажимом и зажатым соединением и не проводящие электрического тока. Образовавшаяся пленка обыкновенно не мешает заряду батарей или использованию их для горения лампочек автомобиля, но она оказывает очень большое сопротивление при прохождении сильных токов, требуемых в период пуска. Продукты коррозии должны быть удалены промывкой соответствующих частей разбавленным раствором аммиака для нейтрализации кислоты с последующей смазкой вазелином.
д) Треснувшие или разбитые сосуды. Треснувшие или разбитые баки закрытых батарей обычно узнаются по утечке электролита через ящик или же, если трещина мала, по повышенному сравнительно с другими элементами количеству воды, которое периодически приходится добавлять в них. В этом случае электролит элемента все более разбавляется водой, что приводит к уменьшению емкости элемента.
Как только в баке обнаружено повреждение, его следует сменить.
Трещины в перегородках между элементами в батареях, заключенных в моноблоки из пластмассы, обусловливают постепенный разряд одного или двух элементов, утечка тока в этом случае происходит через электролит. Это чаще всего наблюдается у батарей, проработавших 18 мес. и больше.
Первым симптомом такого повреждения обычно является неспособность батареи держать заряд и различие в степени заряда отдельный элементов.
Иногда место трещины можно определить, проведя углом горячей стамески по верхнему краю перегородки.
Блоки, в которых обнаружены трещины, должны заменяться. Стеклянные сосуды аккумуляторов, имеющие трещины, нуждаются в особом внимании. Обычаю является необходимым вынуть элемент из дефектного сосуда и поместить его в воду в неметаллической посуде. Нельзя допускать высыхание отрицательных пластин. Если ремонт не может быть закончен ранее 1-2 недель, положительные пластины нужно вынуть и высушить. Отрицательные должны оставаться в воде. При повторной сборке элемента необходимо поставить новую сепарацию.
е) Короткие замыкания. Короткие замыкания внутри элемента могут возникнуть в результате повреждения одного или нескольких сепараторов между положительными и отрицательными пластинами, при накоплении осадка на дне сосуда или благодаря образованию древовидных наростов (дендритов) свинца, которые могут вызвать соединение отрицательных пластин с положительными. Дендриты могут .получиться в результате двух причин: 1) частицы массы, поднятые газами во время заряда, осаждаются на верхних кромках пластин и образуют мостики поверх сепараторов; 2) наросты могут вызываться также присутствием в материале решеток некоторых примесей, например кадмия, способствующих образованию этих наростов в боковой и нижней частях элемента.
Решетки из чистого свинца также имеют тенденцию к образованию древовидных наростов в направлении от отрицательных пластин к положительным. Присутствие сурьмы в материале решетки нейтрализует эту тенденцию.
Признали короткого замыкания внутри батарей: а) непрерывное уменьшение удельного веса электролита, несмотря на то, что батарея получает нормальный заряд; б) быстрая потеря емкости после полного заряда; в) низкое напряжение в разомкнутой цепи.
Для исправления повреждения необходимо разобрать элементы, удалить накопившийся на дне сосуда осадок и заменить старые сепараторы новыми.
ж) Неисправности сепараторов. Деревянные и эбонитовые сепараторы получают механические повреждения из-за растягивающих и сжимающих нагрузок при короблении пластин или слишком плотной сборки элемента. В результате химических воздействий сепараторы также получают повреждения. Это бывает из-за слишком высокой концентрации электролита или его высокой температуры. В мосте соприкосновения с положительной пластиной сепаратор окисляется. Но в нормальных условиях это очень медленный процесс. При наличии в электролите некоторых загрязняющих примесей, например марганца и кобальта, процесс ускоряется. Если деревянные сепараторы утончаются и в них появляются отверстия, их необходимо высушить. Появление серебристого оттенка на поверхности высушенных сепараторов свидетельствует о наличии марганца.
Почернение и обугливание деревянных сепараторов свидетельствуют, что они были погружены в слишком крепкую или слишком горячую кислоту. Такие сепараторы почти полностью теряют свою механическую прочность. Появление язвочек на стороне сепаратора, обращенной к положительной пластине, может быть объяснено окисляющим действием активной массы пластины. Язвочки на обратной стороне могут быть вызваны нажатием неровностей на отрицательных пластинах. Борозды в нижней части сепараторов большей частью свидетельствуют о слишком свободной сборке элемента. Борозды могут также получиться от соприкосновения с ребрами дна сосуда.
Применение матов из стекловолокна без дополнения деревянными или микропористыми сепараторами влечет за собой образование древовидных наростов и как следствие короткие замыкания.
з) Изношенные пластины. Изношенные пластины обычно узнаются по заметному уменьшению емкости батареи, несмотря на то, что она получает нормальный заряд.
Удельный вес электролита при заряде может достигать нормальной величины, а емкость при разряде будет ниже нормальной. Емкость аккумуляторов к концу их службы снижается обычно до 80% от номинальной. При высоких режимах разряда эта потеря емкости более проявляется, чем при разрядах малыми токами.
Если при осмотре положительной пластины оказывается, что активный материал тонкой структуры более или менее равномерно распределен по всей пластине, это характеризует пластину после долгой нормальной службы. Она просто отслужила свой срок. Корродированная решетка, выкрашивание активной массы, трещины в наружных краях решетки свидетельствуют о неправильных зарядных режимах. Положительная пластина жесткая, как неглазурованная черепица, сильнейшим образом засульфатирована. Чтобы восстановить такую пластину, нужно не менее 100 ч заряда малым током. Отрицательная пластина, не дающая черты с металлическим блеском, если по ней провести ножом, не находится в хорошем состоянии. Песчанистость активной массы отрицательной пластины говорит о слишком высокой концентрации электролита, слишком высокой его температуре или систематических недозарядах. Продолженный заряд может устранить песчанистость, но не устранит износа пластин.
и) Пониженный уровень электролита. Если уровень электролита в течение продолжительного времени остается ниже верхней части пластин, то возникает ненормальное сульфатирование, искривляющее пластины. Это является обычно результатом небрежности в добавлении воды для возмещения потерь ее путем испарения. Если только это вредное действие не зашло слишком далеко, то достаточно наполнить элементы водой до требуемого уровня и предоставить батарее продолжать ее нормальную работу.
Ни при каких обстоятельствах не следует добавлять электролит, если только заведомо не известно, что имели место потери электролита из элемента. Во всяком случае кислота, добавляемая в элементы, должна быть разбавленной.
После доливки электролита элементы следует включить на заряд; концентрация электролита должна быть доведена до нормы ранее окончания заряда.
к) Замерзание. В некоторых случаях замерзание может стать весьма гибельным для пластин, однако все же нельзя считать, что оно непременно должно повредить батарею. При замерзании кристаллы воды выделяются из электролита. Они производят некоторое расширение активного материала пластин, особенно тогда, когда поры пластин закупорены сульфатом свинца, образовавшимся в результате продолжительного стояния батареи в разряженном состоянии. Пластины при этом могут искривиться, а активный материал выпасть из решетки. Опыты с небольшими пластинами, заряженными полностью и доведенными до температуры ниже криогидратной точки, при которой вся масса электролита переходит в твердое состояние, не показали вредного действия на пластины. Однако в обычных условиях замерзание возможно только в разряженных батареях; в этом случае замерзание электролита может вызвать разрушение пластин.
л) Загрязнение электролита. Загрязнения в электролите могут получиться или от примесей, которые первоначально имелись в серной кислоте или пластинах, или же они появляются позже случайно, например, при пользовании не вполне чистой водой для возмещения ее потерь через испарение или при заряде. Аккумуляторные батареи в особенности чувствительны к некоторым видам загрязнений, описанным в гл. 3. Самой обычной металлической примесью в электролите аккумуляторных батарей является железо. Оно вызывает разряд пластин, окисляясь до окисного состояния у положительных пластин и восстанавливаясь до закисного состояния, у отрицательных. В течение этого процесса железо переносится от одной пластины к другой, но не отлагается ни на одном из электродов. Если только количество примесей в электролите не слишком значительно, они обычно могут быть удалены, если вылить электролит из всех элементов и сполоснуть их дистиллированной водой, которую также нужно вылить. После этого элементы заполняются свежим разбавленным электролитом, который затем в конце полной зарядки приводится к требующемуся удельному весу.
м) Выкрашивание активного материала. Одним из дефектов пластин является выкрашивание из них частей активного материала. Это явление, наблюдаемое очень часто у положительных пластин, но встречающееся также и у отрицательных, может быть вызвано различными причинами, из которых наиболее обычны следующие: активный материал не имеет достаточно хорошего контакта с решеткой; пластина была слишком густо намазана пастой и поверхность ее была вздута образовавшимися во время заряда газами; активный материал был слишком жестким и потрескался, когда пластина высыхала или же после формирования; активный материал растрескался вследствие чрезмерной сульфатации. В большинстве случаев причина повреждения лежит в самой пластине. Единственно надежным выходом из положения является замена испорченных пластин другими, более высокого качества.
н) Сульфатация. Слово сульфатация применялось в различных смыслах, что приводило к некоторой путанице. Вообще говоря, оно означает образование сульфата свинца на поверхности и в порах активного материала пластин. Образование сульфата является естественной частью процесса разряда, что и выражено химической формулой реакций, рассмотренных в гл. 4. Этот сульфат тонко кристаллический и легко восстанавливается зарядным током. Сульфатация в этом смысле, составляя необходимую часть работы батареи, не является источником повреждения.
Но свинцовый сульфат может образоваться также и в результате местного действия или саморазряда пластин. Сульфатация может быть также вызвана паразитными токами или действием кислотного раствора на материал пластин. Интенсивность, с которой протекает сульфитация, в этом случае зависит от концентрации и температуры электролита. При должном внимании сульфат свинца, образующийся в результате местных реакций, легко устраняется действием зарядного тока.
Третье и возможно наиболее распространенное значение термина сульфитация применяется в случае образования больших кристаллов и даже корки сульфата свинца; такая сульфатация является результатом небрежности или неправильного ухода за батареей. Чрезмерное сульфатирование этого рода трудно устраняется и может испортить пластины.
Активный материал положительных пластин, подвергшихся сульфатации, часто приобретает светлую окраску, причем появляются белые пятна сульфата. Однако окраска не всегда является надежным признаком. Она может быть совсем темной, и о наличии избытка сульфата можно узнать лишь по жесткой шероховатой поверхности и по своеобразному ощущению при растирании материала между пальцами. Сульфатированные отрицательные пластины также жестки, расширены и песчанисты. Они не дают ясной металлической черты, если по ним прочертить ножом. Сульфатация этого рода является результатом небрежности, например: а) или батарея стояла в течение значительного времени в разряженном состоянии; б) или не делались исправления, хотя наличие повреждения внутри элементов было очевидным; в) или элементы наполнялись электролитом, когда требовалась доливка водой; г) или батарея работала при чрезмерно высоких температурах; д) или, наконец, батарея систематически недозаряжалась. Чрезмерного сульфатирования можно избежать при надлежащем внимании к делу, и, несомненно, склонность свинцовых батарей к сульфатированию сильно преувеличивается.
Когда батарея стоит в разряженном состоянии, кристаллы сульфата растут до больших размеров и в этом состоянии их более трудно восстановить зарядным током. Сульфат свинца трудно растворим в сернокислотном электролите, и его растворимость возрастает с повышением температуры. Температурные колебания, которым подвергается батарея в период бездействия, могут играть значительную роль в образовании этого твердого сульфата.
Когда температура батареи возрастает хотя бы слетка, то небольшие кристаллы сульфата свинца растворяются. Когда же температура снова падает, свинцовый сульфат медленно выкристаллизовывается. В результате таких температурных изменений крупные кристаллы вырастают за счет более мелких. У положительной пластины кристаллы крупнее, чем у отрицательной, вероятно, оттого, что они росли более медленно. Части активного материала могут быть вытеснены и в результате положительная решетка может лопнуть.
Для исправления сульфатированных пластин предлагались различные средства. Однако самым простым и действенным средством в таком случае будет следующая обработка: выливают электролит из элемента и наполняют его водой; после того как батарея простоит так около часа, ее можно начать заряжать слабым током при условии, что напряжение на зажимах элементов будет меньше 2,3 в на элемент. Сопротивление батареи вначале будет высоким и, следовательно, ток очень слабым, но если напряжение на зажимах будет поддерживаться постоянным, то сила тока будет возрастать с одновременным уменьшением количества сульфата. В этих условиях ток будет использоваться в той мере, в какой элементы способны подвергаться заряду; процесс будет становиться более или менее автоматическим, нужно только следить за температурой и выключать батарею или ослаблять ток, как только температура достигает 43 С. Заряд можно производить также методом постоянной силы тока, но при условии малой его величины. По мере заряда элементов налитая в них вода превращается в раствор серной кислоты и становится возможным вести наблюдения за возрастанием удельного веса. Если конечный удельный вес после продолжительного заряда остается неизменным, не достигая, однако, требуемой величины, то следует добавить электролит. Нередко случается, что удельный вес электролита после заряда в чистой воде поднимается выше нормального, например до 1,280. Это служит явным доказательствам того, что в свое время в элементы добавлялась кислота тогда, как этого не следовало делать и когда они нуждались только в воде.
о) Коррозия решеток. Коррозия решеток - одна из наиболее распространенных неисправностей аккумуляторов. Длительные перезаряды вызывают окисление ребер положительной решетки, уменьшают их сечение и в конечном счете приводят к выходу пластины из строя. Новейшие сплавы менее подвержены этой неисправности. Но у них Есть свои причины коррозии решеток. Иногда активная масса отделяется от решетки и появляются белые полосы сульфата вдоль ее ребер. Свинцовый сульфат не защищает нижележащий металл, но как плохой проводник тока затрудняет заряд положительной активной массы.
Воздействие органических кислот есть следующая причина коррозии решеток.
Уксусная кислота является самой агрессивной, хотя многие из органических кислот дают те же результаты. Из неорганических кислот металл решеток разъедается азотной, соляной, перхлористой кислотами.
В некоторых тяжелых случаях металл решетки превращается в двуокись свинца. Разрушение решетки вызвана потерей механической прочности ненормальным расширением сильно засульфатированной активной массы.
п) Перемена полярности. Перемена полярности может быть вызвана перезарядом элемента, обладающего недостаточной емкостью и соединенного с другими элементами большей емкости и более полно заряженными; вообще, однако, она является результатом заряда батареи в ошибочном направлении, причем в этом случае полярность изменяется во всех элементах. Перемена полярности сначала происходит вдоль ребер решетки. В середине каждой ячейки обычно можно видеть активный материал первоначальной коричневой окраски. Активный материал становится на ощупь грубым. Пластина, частично переполюсованная, содержит как положительную, так и отрицательную активную массу и подвержена сильному местному саморазряду. Иногда перемена полярности отрицательных поверхностных пластин используется для того, чтобы восстановить их емкость. Губчатый свинец этих пластин с течением времени сжимается и твердеет, причем пластина теряет значительную часть своей емкости. Обратив ее в положительную и затем снова восстановив ее в отрицательную, можно в значительной степени увеличить емкость пластины.
Перемена полярности в элементах с пастированными пластинами нежелательна.
р) Рост положительных пластин. Положительные пластины обладают способностью роста. Но это только в случаях ненормальной эксплуатации. Обычно их рост обусловливается нахождением в электролите примесей органических кислот, типичным представителем которых является уксусная кислота. Воздействие кислот на незащищенные части решетки вызывает окисление металла. Положительные поверхностные пластины постепенно теряют активный материал, одновременно с чем идет образование нового активного материала за счет свинца нижележащих слоев пластины. Двуокись свинца занимает больший объем, чем свинец, из которого она образуется, это вызывает рост и искривление пластин.
с) Усадка отрицательных пластин. Поверхность отрицательных пластин в течение процесса заряда и разряда находится в состоянии непрерывного изменения, в результате которого губчатый свинец затвердевает и уменьшается в объеме. Это имеет следствием уменьшение емкости. Чтобы противодействовать усадке, в пасту отрицательных пластин во время их изготовления добавляют расширители, описанные в гл. 2. Активный материал поверхностных пластин также подвергается усадке, теряя емкость. Предложен был ряд рецептов для того, чтобы задержать этот процесс, в том числе пользуются иногда и переменой полярности, как об этом уже сказано выше.
т) Взрывы. Водород и кислород, выделяющиеся при заряде аккумуляторов, взрываются при поджигании их искрой или пламенем. Искры статического электричества, обычно непредвиденные, иногда служат причиной взрыва. Появление искр статического электричества более вероятно при низкой атмосферной влажности.
Ряд авторов утверждает, что появление искр невозможно при влажности выше 60%. Человек, идущий по пушистому шерстяному коврику или резиновым матам, бумага, проходящая через печатную машину, кожаные ремни на двигателях, трение шелковых, шерстяных и меховых одежд, движущиеся экипажи на резиновых шинах могут создать статические заряды и вызвать искры статического электричества. Это все, казалось бы, далеко от эксплуатации аккумуляторных батарей, но следы взрывов ведут к материалу полов, кожаным ремням и шелку парашютов. Некоторые аккумуляторщики считают необходимым разрядить себя на землю, подержавшись за какой-либо заземленный предмет, прежде чем коснуться аккумуляторов. Искры от других причин, такие как отсоединение зажима от выводов батареи, или случайное короткое замыкание обычно могут быть предупреждены выполнением простых и ясных правил безопасности. Зарядное устройство, в частности, должно всегда отключаться до отсоединения батареи.
Нижний предел взрывоопасности смеси водорода с воздухом 4,1%. Однако, в целях безопасности содержание водорода не должно превышать 2%. Верхний предел 74%. Наиболее разрушительными действиями обладает смесь из двух частей водорода и одной части кислорода, соответствующая составу воды.
Вентиляция аккумуляторных помещений требует самого пристального внимания. Когда весь зарядный ток расходуется на разложение электролита, каждый ампер-час производит 0,418 л водорода.
Благодаря вертикальным выводящим потокам воздуха при отсутствии хорошего перемешивания концентрация водорода в верхних частях помещения может быть значительно выше, чем на уровне пола.
Приведенные выше соображения относятся к причинам, лежащим вне аккумуляторов. Однако пока неизвестны взрывы, по которым нельзя было бы указать причину. Некоторые из этих случаев явно указывают на причины, лежащие внутри аккумулятора.
В одном недавнем случае по остаткам аккумулятора удалось установить, что коррозия положительного полюсного вывода под крышкой элемента зашла настолько далеко, что оставалась только тонкая металлическая перемычка. В момент взрыва вблизи батареи никого но было. Все же было установлено, что в момент взрыва батарея несла тяжелую нагрузку.
Кажется вероятным, что током расплавило корродированный вывод над уровнем электролита и дугой подожгло газ в элементе.
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Глава 1. Материалы и технология производства свинцово-кислотных аккумуляторов.
Глава 2. Щелочные аккумуляторы.
Глава 3. Электролит.
Глава 4. Теория реакций, энергия превращений и напряжение.
Глава 5. Емкость.
Глава 6. Эксплуатация аккумуляторов.
Глава 7. Сопротивление аккумулятора.
Глава 8. Отдача.
Глава 9. Испытания аккумуляторных батарей.
|
|