УДК 539.211

ВЛИЯНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ СЛОЯ ЭЛЕКТРОЛИТА У ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА НА ПРОЦЕСС ЕГО ДЕСТРУКЦИИ

Гумелёв Василий Юрьевич
Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт) имени генерала армии В.Ф. Маргелова
канд. техн. наук

Аннотация
Рассмотрено влияние образования слоя электролита у поверхности положительного электрода на работоспособность аккумуляторов свинцовых стартерных батарей, хранящихся с залитым электролитом. Вопрос поддержания хранящихся батарей в исправном состоянии до сих пор остается достаточно актуальным для российской армии.

Ключевые слова: плотность электролита, свинцовый аккумулятор, токоотвод, электролит


THE IMPACT OF EDUCATION ELECTROLYTE LAYER NEAR THE SURFACE OF THE POSITIVE ELECTRODE ON THE PROCESS OF ITS DESTRUCTION

Gumelev Vasiliy Yuryevich
Ryazan high airborne command school (the military institute) name of the General of the army V. Margelov
candidate of technical Sciences

Abstract
Considered the impact of education layer electrolyte surface of the positive electrode on the performance of accumulators lead-acid starter batteries stored filled with electrolyte. The question of maintaining stored batteries in good condition still remains quite urgent for the Russian army.

Keywords: density of the electrolyte, electrolyte, lead-acid accumulator


Рубрика: Физика

Библиографическая ссылка на статью:
Гумелёв В.Ю. Влияние образования слоя электролита у поверхности положительного электрода на процесс его деструкции // Исследования в области естественных наук. 2013. № 8 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2013/08/5593 (дата обращения: 29.04.2017).

Результаты исследования плотности электролита приэлектродного слоя в свинцовых стартерных аккумуляторах, представленные на рисунке 1, получены при контроле диагностических параметров аккумуляторов батарей, хранившихся с минимальной допустимой степенью заряженности, определяемой падением в результате саморазряда аккумулятора плотности верхнего слоя его электролита на величину 0,06 г/см3.


1 − плотность электролита поверхностного слоя r; 2 − плотность электролита приэлектродного слоя r'

Рисунок 1 − Изменение по времени (в результате саморазряда) плотности

верхнего и приэлектродного слоев электролита аккумулятора, хранящегося

с залитым электролитом

Представленные результаты являются усреднённым значением изменения плотности электролита. Аналогичный характер изменения разности плотностей Dr' верхнего r и усреднённой плотности r' приэлектродного слоев электролита Dr'=rr', г/см3, отмечается у аккумуляторов всех подконтрольных групп, хранившихся с минимальной допустимой степенью заряженности, определяемой другими значениями падения плотности верхнего слоя электролита.

Величина разности плотностей верхнего r и приэлектродного слоя r' становится отличной от нуля через некоторый период хранения, затем с увеличением времени хранения начинает возрастать, на определённое время стабилизируется (в рассматриваемом случае на величине Dr'=0,03 г/см3), и, наконец, величина разности плотностей начинает постепенно убывать.

Основываясь на закономерностях протекания диффузионных процессов [1, 2], можно утверждать, что характер изменения величины Dr' по времени определяется как равнодействующая влияния концентрации водного раствора серной кислоты и его температуры на скорость выравнивания химического потенциала раствора.

О влиянии приэлектродного слоя на ёмкость аккумулятора при его разряде в форсированном режиме стартерными токами, можно судить по тому, что ЭДС аккумулятора после разряда падает и уже больше не восстанавливается до исходного перед разрядом значения. Но при этом величина плотности электролита верхнего слоя электролита в течение достаточно продолжительного времени (от минут до часов – в зависимости от температуры электролита) практически не меняется.

После разряда в форсированном режиме через определенный промежуток времени величина разности плотности между верхним и приэлектродным слоями электролита возрастает и стабилизируется на каком-то новом уровне на определенный относительно продолжительный период времени.

По результатам исследования образования приэлектродного слоя можно сделать следующие выводы:

- при хранении аккумуляторов в результате саморазряда происходит более быстрое, по сравнению с верхним слоем, уменьшение плотности электролита приэлектродного слоя, плотность которого распределяется по высоте аккумуляторных электродов неравномерно (снижается в средней и нижней частях). Этим и объясняется характер коррозийного разрушения положительного токоотвода и активной массы (рисунок 2). Такой характер деструкции вызван тем, что основное направление диффузии серной кислоты, приводящее к выравниванию химического потенциала электролита, определяется проникновением молекул кислоты из верхнего слоя в приэлектродный;


h − высота аккумуляторного электрода; А − зона, в которой токоотвод не разрушен (приблизительно 1/2 от h); В − зона локальных разрушений токоотвода (приблизительно 1/4 от h); С −зона полного разрушения токоотвода (приблизительно 1/4 от h)

Рисунок 2 – Схема разрушений положительного электрода аккумулятора,

хранившегося с электролитом и пришедшего в негодность

- величина разности плотностей верхнего и приэлектродного слоев электролита зависит от времени и температуры хранения аккумулятора, его конструкции и начальной (номинальной) плотности и объема электролита;

- образование приэлектродного слоя электролита с плотностью, меньшей плотности электролита верхнего слоя, ухудшает характеристики аккумуляторов, в том числе снижает их срок службы в результате разрушения средней и нижней частей положительного токоотвода. При диагностировании хранящихся аккумуляторных батарей для получения объективной информации об их техническом состоянии необходимо учитывать образование приэлектродного слоя;

- для улучшения электрических характеристик аккумулятора целесообразно стремиться к максимально возможному, исходя из его конструкции, увеличению ёмкости приэлектродного слоя.


Библиографический список
  1. Ксенжек, О.С. Диффузионные режимы работы пористых электродов [Текст] / О.С. Ксенжек // Журнал физической химии. – 1962. – Т. 36, № 2. – С. 243–248.
  2. Гиршфельдер, Дж. Молекулярная теория газов и жидкостей [Текст] / Дж. Гиршфельдер, Ч. Кертис, Р. Берд. – М.: Наука, 1961. – 564 с.


Все статьи автора «Гумелёв Василий Юрьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: