Учебное пособие к дисциплине для студентов заочной формы обучения по специальности 140211 «Электроснабжение»

Вид материала

Учебное пособие

Содержание Сравнительные характеристики аккумуляторов

Подобный материал:

• Учебное пособие к дисциплине для студентов заочной формы обучения по специальности, 1856.64kb.
• Методические указания к дисциплине и задания к контрольной работе для студентов заочной, 126.92kb.
• Методические указания к дисциплине и темы рефератов для студентов заочной формы обучения, 102.72kb.
• Учебное пособие для студентов заочной формы обучения Санкт-Петербург, 1247.83kb.
• Методические указания к итоговому междисциплинарному экзамену по специальности «электроснабжение», 382.82kb.
• Н. Н. Кувшинова экология учебное пособие, 1072.88kb.
• Учебное пособие для самостоятельной работы студентов специальности 040600 «Сестринское, 1354.95kb.
• Методические указания: краткий курс лекций для студентов заочной формы обучения Санкт-Петербург, 1540.61kb.
• Учебное пособие Для студентов всех специальностей Москва 1999, 1603.73kb.
• Учебное пособие для студентов специальности «Экономика и управление на предприятии», 1271.5kb.

Зарядка:

Катод (-) ↓ PbSO₄ + 2е = Pb + SO₄^-2

Анод (+) ↓ PbSO₄ + 2Н₂О – 2е = PbO₂ + 4Н⁺ + SO₄^-2

2 PbSO₄ + 2Н₂О = Pb + PbO₂ + 2Н₂SO₄

В процессе зарядки аккумулятора происходит увеличение концентрации Н₂SO₄.

Разрядка: Pb ‌| Н₂SO₄ ‌| PbO₂

Анод (-) Pb⁰ – 2е + SO₄^-2 = ↓ PbSO₄

Катод (+) PbO₂ + 2е + Н₂SO₄ = ↓ PbSO₄ + Н₂О ЭДС ≈ 2В


Можно было бы увеличить ЭДС аккумулятора путём заливки его концентрированной серной кислотой, однако при повышении концентрации выше 40% уменьшается её электрическая проводимость и увеличивается растворимость свинца, поэтому оптимальными являются 32 – 39 %-ные растворы (плотность 1,24 – 1,30 /см³). Напряжение при заряде выше, чем ЭДС аккумулятора и растет при заряде. В конце заряда напряжение достигает значения, достаточного для электролиза воды, тогда начинается выделение водорода и кислорода:

2Н⁺¹ + 2е = Н₂ ; 2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺¹.

Выделение пузырьков («кипение») служит признаком окончания заряда свинцового аккумулятора.

Свинцовые аккумуляторы имеют высокий КПД – около 80%, высокой ЭДС, относительно малым изменением ЭДС при разряде, простотой и невысокой ценой.

Недостатками свинцовых аккумуляторов является невысокая удельная энергия и саморазряд при хранении.

В щелочном железо-никелевом аккумуляторе анод представляет собой порошковое железо, спрессованное c НgO, а катодом служит Ni(OH)₃ c графитом. Электролитом служит 20 - 23%-ные растворы КОН

Разряд:

Анод (-) Fe – 2e + 2OH^- = Fe(OH)₂

Катод (+) Ni(OH)₃ + e = Ni(OH)₂ + OH^-

При зарядке процессы идут в обратном направлении. Суммарно процессы записываются следующим образом:

Fe + 2Ni(OH)₃ ↔ Fe(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ В прямом направлении идёт разряд аккумулятора, в обратном – заряд. ЭДС ≈ 1,2 В.

Аналогичные процессы протекают в никель-кадмиевом аккумуляторе.

В последние годы разработаны никель-металлогидридные аккумуляторы, в которых отрицательным электродом является гидрид металла или интерметаллида (соединения с водородом МН_х), например, LiNi₅H₆. Такие аккумуляторы имеют достаточно высокие значения удельной массовой энергии и постепенно заменяют никель-кадмиевые аккумуляторы.

Сравнительные характеристики аккумуляторов

Электрохимическая система	Среднее напряжение, В	Удельная энергия (Вт х ч/кг)* (Вт х ч/кг)**	КПД, %	Наработка, циклы
Pb|H2SO4|PbO2	2,0 – 1,8	10 - 35 20 - 75	70 - 80	300* - 1000**
Cd|KOH|Ni(OH)3	1,24 – 1,2	10 – 38 40 – 80	55 – 65	500 - 2500
Fe|ROH|Ni(OH)3	1,3 – 1,2	20 – 35 40 – 75	50 – 55	500- 2500
MHx|KOH|Ni(OH)3	1,26 – 1,2	40 – 70 60 – 120	60 – 70	До 1000