Нестационарные процессы деградации в щелочных аккумуляторах, закономерности и технологические рекомендации 05. 17. 03 «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии»

Вид материала

Содержание

Общие выводы
Основные работы по теме диссертации

Подобный материал:

1 2 3

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1) В результате циклирования не герметичных и герметичных НК аккумуляторов с металлокерамическими, намазными, прессованными и ламельными электродами установлено:

-тепловой разгон является редким явлением, вероятность его появления увеличивается как с ростом срока эксплуатации батарей, так и с увеличением напряжения заряда аккумуляторов, кроме того, он может возникать неоднократно и спонтанно в течение одного цикла заряда;

-в экспериментах не наблюдался ТР в НК и НЖ аккумуляторах с ламельными электродами, а также в призматических, цилиндрических и дисковых аккумуляторах малой емкости (менее 6 А_*ч) с любым типом электродов;

-в герметичных аккумуляторах ТР возможен, однако он протекает менее интенсивно и с выделением почти в восемь раз меньшего количества тепла и газа, чем в случае негерметичных аккумуляторов той же емкости;

-в результате теплового разгона из НК аккумуляторов выделяется большое количество парогазовой смеси, количество пара в ней определяется количеством электролита в аккумуляторе; оставшийся газ на 85-95 % состоит из водорода, на 4-14 % из кислорода и менее 1 % прочих газов.

2) термическим разложением электродов различных типов (керамических, ламельных и т.д.) с длительным сроком эксплуатации, показано, что в них еще до теплового разгона присутствует очень большое количество водорода, который накапливается в этих электродах в процессе их эксплуатации, причем газовая смесь, выделяющаяся в результате термического разложения кадмиевого и оксидно-никелевого электродов, состоит, в среднем, на 99 % из водорода, на 0,7% из кислорода и на 0,3 % из прочих газов;

3) используя модель дендрита в виде стальной иглы, удалось искусственно вызвать тепловой разгон;

4) на базе макрооднородной модели пористого электрода выполнено моделирование распределения количества прошедшего электричества по глубине пористого электрода, которое показывает, что использование переменного асимметричного тока при заряде аккумуляторов позволяет добиться любого распределения количества прошедшего электричества по глубине пористого электрода, в том числе и равномерного, что теоретически позволяет полностью исключить газовыделение при заряде аккумуляторов и рост дендритов (расчетные распределения сравнивались с экспериментальными, полученными на физической модели дендрита, совпадение составило 80-90 %);

5) используя расчетные режимы заряда переменным асимметричным током, удалось частично растворить уже существующие дендриты в НК аккумуляторах;

6) растворением гидроксидов никеля оксидно-никелевого электрода в серной кислоте с образованием растворимой соли показано, что в активном веществе оксидно-никелевого электрода нет водорода ни в связанном, ни в интеркалированном виде;

7) электрохимическим и химическим травлением никелевых матриц оксидно-никелевых электродов аккумуляторов НКБН-25-У3 показано, что он состоит из двух фаз металлического никеля и металлогидрида никеля, находящихся примерно в равных весовых долях, таким образом, показано, что водород накапливается в матрице оксидно-никелевого электрода в виде гидрида;

8) на основании анализа энергетического баланса теплового разгона установлено, что он сопровождается мощной экзотермической реакцией с большим выделением тепла;

9) экспериментально и теоретически доказано, что электрохимической реакцией ответственной за процесс теплового разгона является мощная экзотермическая реакция (3), которая идет с выделением очень большого количества тепла 436 кДж/моль(водорода), что значительно больше тепла выделяемого при горении водорода в кислороде 285,8 кДж/моль(водорода);

10) предложен механизм теплового разгона, удовлетворяющий всем полученным экспериментальным данным;

11) разработаны практические рекомендации, касающиеся как конструктивных изменений в аккумуляторах (металлизация электродов, использование металлизированных промежуточных сепараторов и т.д.), так и режимов эксплуатации аккумуляторов (применение переменного асимметричного тока в процессе эксплуатации аккумуляторов и т.д.), позволяющие элиминировать тепловой разгон, на основании данных рекомендаций предложены режимы заряда аккумуляторов марок 20НКБН-25-У3 и 3ШНКП-10М-0,5 переменным асимметричным током для ОАО «Аэрофлот-Дон», ОАО «Ростовуголь», ЗАО УК «Гуковуголь».

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные статьи

из перечня ведущих рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора наук, а также монографии и патенты

Galushkin, D.N. Investigation of the Process of Thermal Runaway in Nickel-Cadmium Accumulators / D.N.Galushkin, N.N. Yazvinskaya, N.E. Galushkin // Journal of Power Sources. – 2008. –V.177.−№2.−Р.610−616.
Галушкин, Д.Н. Уравнение разряда щелочных аккумуляторов / Д.Н. Галушкин // Химическая промышленность сегодня.−2009.−№ 6.−С.45-50.
Галушкин, Н.Е. Моделирование работы аккумуляторов: монография / Н.Е. Галушкин, Ф.И. Кукоз, Н.Н. Язвинская, Д.Н. Галушкин.− Шахты: ЮРГУЭС.−2009.− 291с.
Галушкин, Н.Е. Структурное моделирование работы аккумуляторов: монография / Н.Е. Галушкин, Н.Н. Язвинская, Ф.И. Кукоз, Д.Н. Галушкин.− Шахты: ЮРГУЭС.− 2009.−269с.
Галушкин, Д.Н. Возможность теплового разгона в никель-железных аккумуляторах / Д.Н. Галушкин // Химическая промышленность сегодня».− 2008.−№ 2.−С.25−28.
Галушкин, Д.Н. Исследование содержания водорода в электродах НК аккумуляторов в зависимости от срока их эксплуатации / Д.Н. Галушкин // Электрохимическая энергетика».−2008.− Т.8.− №2.− C.115−118.
Галушкин, Д.Н. Уравнение разряда щелочных аккумуляторов. Активационно-омическая поляризация / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Язвинская // Электрохимическая энергетика».−2008.−Т.8.−№2.−C.118−120.
Галушкин, Д.Н. Особенности теплового разгона в герметичных НК аккумуляторах / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Язвинская // Электрохимическая энергетика».−2008.−Т.8.− №4.−С.241−246.
Галушкин, Д.Н. Возможность теплового разгона в ламельных никель-кадмиевых аккумуляторах / Д.Н. Галушкин // Электрохимическая энергетика.− 2007.− Т.7.− №3.−С.128−132.
Галушкин, Д.Н. Расчет отдаваемой емкости щелочными аккумуляторами / Д.Н. Галушкин, Ф.И. Кукоз, И.А. Галушкина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2007.  № 3.−С.73−75.
Галушкин, Д.Н. Анализ эмпирических зависимостей для щелочных аккумуляторов / Д.Н. Галушкин, Ф.И. Кукоз, И.А. Галушкина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.– 2007.  № 2.−С.71−73.
Галушкин, Д.Н. Разряд щелочных аккумуляторов / Д.Н. Галушкин, Н.Е Галушкина // Электрохимическая энергетика». −2007.− Т.7.− №2.− С.99−102.
Галушкин, Д.Н. N-слойная дискретная модель разряда щелочного аккумулятора / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина // Башкирский химический журнал.− 2007.− Т.14.− № 5.− С.74−80.
Галушкин, Д.Н. Расчет емкости отдаваемой герметичными НК аккумуляторами при различных токах разряда / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина // Электрохимическая энергетика.− 2007.− Т.7.−№4.−С.216−218.
Пат. 2310953. РФ, МПК H 01 M 10/34. Способ анализа никель-кадмиевого аккумулятора на предрасположенность к тепловому разгону / Галушкина Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. − № 2005141271/09 ; заявл. 28.12.2005 ; опубл. 20.11.2007 ; Бюл. № 32.
Пат. 2293402. РФ, МПК H 01 M 10/44. Способ ускоренного заряда щелочных аккумуляторов / Галушкина Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. − № 2005130838/09 ; заявл. 04.10.2005 ; опубл. 10.02.2007 ; Бюл. № 4.
Пат. 2296406. РФ, МПК H 02 J 7/04. Устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / Галушкина Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. − № 2005128679/09 ; заявл. 14.09.2005 ; опубл. 27.03.2007 ; Бюл. № 9.
Галушкин, Д.Н. Анализ и визуальные последствия теплового разгона никель-кадмиевых аккумуляторов НКБН-25-У3 / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Электрохимическая энергетика.− 2006. −Т.6. −№ 2.− С.76−78.
Кукоз, Ф.И. Процессы релаксации газовыделения при термическом разложении электродов никель-кадмиевого аккумулятора / Ф.И. Кукоз, Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.– 2006.  № 2.−С.91−95.
Галушкин, Д.Н. Структурное моделирование процесса саморазряда в щелочных аккумуляторах / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Электрохимическая энергетика. − 2006.−Т.6.−№ 1.−C.36−40.
Галушкин, Д.Н. Структурная модель щелочного аккумулятора. Релаксационная поляризация / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Электрохимическая энергетика.− 2006.− Т.6.−№ 1.−С.41−45.
Галушкин, Д.Н. Моделирование теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. −2006. – №2.−С.73−76.
Галушкин, Д.Н. Дискретная модель разряда щелочного аккумулятора / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. − 2006. – №2.− С.68−73.
Кукоз, Ф.И. Процесс релаксации напряжения после заряда щелочного аккумулятора / Ф.И. Кукоз, Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2006.  № 2.− С.87−91.
Галушкин, Д.Н. Тепловой разгон в щелочных аккумуляторах: монография / Д.Н. Галушкин, Ф.И. Кукоз, Н.Н. Галушкина.−Шахты: ЮРГУЭС.− 2006.−123с.
Галушкин, Н.Е. Исследование процесса теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах / Н.Е. Галушкин, Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Электрохимическая энергетика».− 2005.−Т.5.−№ 1.− С.40− 42.
Галушкин, Д.Н. Накопление водорода в никель-кадмиевых аккумуляторах и процесс теплового разгона / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Электрохимическая энергетика.−2005.−Т.5.−№ 3.−С.206−208.
Галушкина, Н.Н. Нестационарные процессы в щелочных аккумуляторах: монография / Н.Н. Галушкина, Д.Н. Галушкин, Н.Е. Галушкин.− Шахты: ЮРГУЭС.− 2005.−107с.
Галушкин, Д.Н. Исследование нестационарных процессов в щелочных аккумуляторах: монография / Д.Н. Галушкин, К.Е. Румянцев, Н.Е. Галушкин.− Шахты.−ЮРГУЭС.− 2001.−125с.
Галушкин, Д.Н. Применение объемных электрофильтров для удаления металлов из сточных вод / Д.Н. Галушкин, Н.Е. Галушкин // Изв. вузов. Сев.–Кавк. регион. Техн. науки.−1999.−№ 3.− С.53−55.
Галушкин, Д.Н. Применение переменного асимметричного тока для оптимизации работы объемных электрофильтров улавливающих тяжелые и радиоактивные металлы из сточных вод / Д.Н. Галушкин, Н.Е. Галушкин // Изв. вузов Ядерная энергетика.−1997.−№ 3.−С.40-43.

В других изданиях

Исследование процесса теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах / Д.Н. Галушкин // Материалы VII Международной конференции «Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики», Саратов, 23-27 июня, 2008.– Саратов, 2008.−С.76.
Анализ разрядных эмпирических зависимостей щелочных аккумуляторов / Д.Н. Галушкин // Сб. тр. XX Международ. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях» – ММТТ-20: В 10 т. Т.5. Секция 11 / Под общ. ред. В. С. Балакирева.−Ярославль: Изд-во Ярославского гос. технического ун-та.–2007. –С.175–177.
Моделирование саморазряда в щелочных химических источниках тока / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина, Н.Н. Галушкина // Сб. трудов XIX Международ. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях» – ММТТ-19: В 10т. Т.8. Секции 10, 12 / Под общ. Ред. В.С.Балакирева.– Воронеж: Изд-во Воронежской гос. технологической академии.–2006. – С.36–37.
Galushkin, D.N. The Investigation of Thermal runaway in Nickel-Cadmium Accumulators / D.N. Galushkin, N.N. Galushkina // Journal of European Academy of Natural History». – 2006.− №2.−Р.138−141.
Кукоз, Ф.И. Исследование процесса теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах / Ф.И. Кукоз, Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Современные проблемы науки и образования. –2006.− № 6.−С.91.
Galushkin, D.N. Hydrogen accumulation in nickel-cadmium accumulators / D.N. Galushkin, N.N. Galushkina // Journal of European Academy of Natural History».–2006.−№2.−Р.141−143.
Модель энергетического эффекта при тепловом разгоне / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Сб. трудов XIX международ. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях» – ММТТ-19: В 10т. Т.8. Секции 10, 12 / Под общ. Ред. В.С. Балакирева.− Воронеж: Изд-во Воронежской гос. технологической академии, 2006.– С.38−40.
Моделирование распределения тока для элиминирования процесса теплового разгона в аккумуляторах / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Сб. трудов XIX международ. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях» – ММТТ-19: В 10т. Т.8. Секции 10, 12 / Под общ. Ред. В.С. Балакирева. – Воронеж: Изд-во Воронежской гос. технологической академии, 2006.–С.35−36.
Галушкин, Д.Н. Компьютерное моделирование распределения тока по глубине пористого электрода для уменьшения дендритообразования / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Фундаментальные исследования».−2005.− № 4.− С.61−62.
Галушкин, Д.Н. Компьютерное моделирование нестационарного процесса теплового разгона / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Фундаментальные исследования».−2005.− № 4.− С.62−63.
Галушкин, Д.Н. Тепловой разгон в щелочных аккумуляторах / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина // Успехи современного естествознания.− 2005.−№ 1. − С.21−22.
Галушкин, Д.Н. Компьютерное моделирование распределения тока для уменьшения процессов накопления / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина // Сб. трудов XVIII международ. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях» – ММТТ-18: В 10т. Т.5. Секция 5 / Под общ. Ред. В.С.Балакирева. – Казань: Изд-во Казанского гос. технол. ун-та, 2005.–С.215−217.
Метод исследования качественного состава газа при тепловом разгоне / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина, Н.Н. Галушкина // Материалы VI Международной науч.-практ. конф. «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики», 30 сентября 2005.−Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ (НПИ).− 2005.−С.23.
Моделирование работы никель-кадмиевого аккумулятора с использованием модели пористого электрода / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Материалы XVI Всероссийской науч.-техн. конф. «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» декабрь 2005. – Н. Новгород: Изд-во Нижегородского научного и информационно-метод. центра «Диалог», 2005.–С.37.
Моделирование работы никель-кадмиевого аккумулятора как элемента радиоэлектронной аппаратуры специального назначения / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Материалы Всероссийской науч. конф. молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» ч.1, 8-11 декабря 2005. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского гос. тех. ун-та, 2005. –С.208.
Метод измерения концентрации водорода в никель-кадмиевых аккумуляторах при тепловом разгоне / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Материалы XIII Всероссийской науч.-техн. конф. «Методы и средства измерений физических величин», 10-12 декабря 2005.−Н. Новгород: Изд-во Нижегородского научного и информационно-метод. центра «Диалог», 2005.− С.20.
Моделирование распределения тока по глубине пористой матрицы для уменьшения процессов накопления в аккумуляторе / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Материалы XVI Всероссийской науч.-техн. конф. «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве», декабрь 2005. – Н. Новгород: Изд-во Нижегородского научного и информационно-метод. центра «Диалог», 2005.–С.27.
Галушкин, Д.Н. Исследование содержания водорода в электродах аккумуляторов НКБН-25-У3 / Д.Н. Галушкин, К.Е. Румянцев // Деп. в НИИТЭХИМ 9.10.2001 № 12-ХП-2001.
Галушкин, Д.Н. Исследование накопления газа в никель-железных аккумуляторах / Д.Н. Галушкин, К.Е. Румянцев // Деп. в НИИТЭХИМ 9.10.2001 № 13-ХП-2001.
Галушкин, Д.Н. Анализ эксплуатации аккумуляторов различных типов на предприятиях Ростовской области с целью выявления типов аккумуляторов склонных к тепловому разгону / Д.Н. Галушкин, К.Е. Румянцев // Деп. в НИИТЭХИМ 9.10.2001 № 10-ХП-2001.
Галушкин, Д.Н. Экспериментальное исследование процесса теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах типа НКБН-25-У3 / Д.Н. Галушкин, К.Е. Румянцев // Деп. в НИИТЭХИМ 9.10.2001 №11-ХП-2001.
Researches of process of thermal dispersal in nickel-cadmium accumulators with the help of the automatic control system / D.N. Galushkin, N.E. Galushkin // Abstracts of 4-th International Scientific and Technical Conference: Interactive Systems: Problems of Persons and Computer Interaction. 23-27 September 2001.− Ulyanovsk: UISTU.−2001.−P.137.
Моделирование процессов саморазряда в щелочных аккумуляторах / Д.Н. Галушкин, Н.Е. Галушкин // Материалы 3-й Международной науч.-практ. конф. «Новые технологии управления движением технических объектов», 21-24 ноября 2000.−Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ (НПИ).− 2000.−С.36.

Blog

Содержание

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ