Принцип действия вторичных ХИТ

Рассматривать принцип действия вторичных ХИТ будем на примере свинцово-кислотного аккумулятора.

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца.

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции. При перезаряде аккумулятора, после исчерпания сульфата свинца начинаетсяэлектролизводы, при этом на аноде (положительный электрод) выделяется кислород, а на катоде — водород.

При разряде аккумулятора из электролита расходуется серная кислотаи выделяется относительно более лёгкая вода, плотность электролита падает. При заряде происходит обратный процесс.

В конце заряда, когда количество сульфата свинцана электродах снижается ниже некоторого критического значения, начинает преобладать процесс электролизаводы. Газообразные водород и кислород выделяются из электролита в виде пузырьков — так называемое «кипение» при перезаряде.

Это нежелательное явление, при заряде его следует по возможности избегать, так как при этом вода необратимо расходуется, нарастает плотность электролита и есть риск взрыва образующихся газов. Потери воды в результате электролиза восполняют доливкой в банки аккумулятора дистиллированной воды.

Ареометрможет быть использован для проверки плотности электролита в каждом отдельном элементе.

На ареометре есть деления, указывающие на значение плотности жидкости. Отсюда последует примерный заряд.

Если значение плотности 1100 – Аккумулятор разряжен.

Если значение плотности 1200 – Аккумулятор разряжен, примерно, на половину.

Если значение плотности 1300 – Аккумулятор заряжен.

Рисунок 2.3.1 Ареометр.

ГЛАВА 3.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕАККУМУЛЯТОРЫ

Устройство

Элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из электродов и разделительных пористых пластин, изготовленных из материала, не взаимодействующего с кислотой, препятствующих замыканию электродов (сепараторов), которые погружены в электролит. Электроды представляют собой плоские решётки из металлического свинца. В ячейки этих решёток запрессованы порошки диоксида свинца(PbO₂) — в анодных пластинах и металлического свинца — в катодных пластинах.

Рисунок 3.1.1 Положительные и отрицательные пластины свинцового аккумулятора.

Применение порошков увеличивает поверхность раздела электролит — твердое вещество, это увеличивает электрическую ёмкость.Электроды вместе с сепараторами погружены в электролит, представляющий собой водный раствор серной кислоты. Для приготовления раствора кислоты применяют дистиллированную воду.

Рисунок 3.1.2 Устройство аккумулятора.

Электрическая проводимостьэлектролита зависит от концентрации серной кислоты.Чем больше проводимость электролита, тем меньше внутреннее сопротивлениеаккумулятора, и, соответственно, ниже потери энергии на нём. Однако, на практике в районах с холодным климатом применяются и более высокие концентрации серной кислоты.Это связано с тем, что при низких концентрациях электролит может замёрзнуть, а при замерзании образуется лёд, который может разорвать банки аккумулятора.

Существуют экспериментальные разработки аккумуляторов, где свинцовые решетки заменяют пластинами из переплетённых нитей углеродного волокна, покрытых тонкой свинцовой пленкой. При этом используется меньшее количество свинца, распределённого по большой площади, что позволяет изготовить аккумулятор не только компактным и лёгким, при прочих равных параметрах, но и значительно более эффективным — помимо большего КПД, заряжается значительно быстрее традиционных аккумуляторов.