Релейка
 
О компании
Контакты
 
Продукция и Услуги
Каталог оборудования
Ремонт
Пусконаладочные работы
Оплата и доставка
Задать вопрос
 
Вокруг связи
Толкователь
Полезные ссылки
 
Подать заявку
 
Чего-то нет?
         Оставьте
                заявку!
 
Главная | | Вокруг связи | | Архив новостей | 50 лет технологии dryfit

 50 лет технологии dryfit 

 

Герметизированные необслуживаемые аккумуляторы с загущенным электролитом

 

В 1854 году немецкий врач Вильгельм Зинстеден провел несколько интересных опытов. Поместив свинцовые электроды в раствор серной кислоты (электролит) и пропуская по ним ток, он обнаружил, что положительный электрод покрывается двуокисью свинца, в то время как отрицательный остается чистым. Но это еще не все. Если прекратить «подпитку» от внешнего источника и замкнуть такой элемент накоротко, то в нем начинал протекать постоянный ток, и продолжалось это до тех пор, пока вся двуокись свинца, образовавшаяся на положительном электроде, не растворялась в кислоте. К сожалению, Зинстеден не сделал никаких выводов из проделанной работы, и лавры изобретателя первой свинцовой батареи достались Гастону Планте. Для него создание аккумулятора тоже было не самоцелью, а лишь инструментом для проведения ряда экспериментов по изучению природы электричества, главным образом атмосферного электричества, линейных и шаровых молний, которые он пытался воспроизвести в условиях лаборатории.

 

Дальнейшая история развития научно-технических решений и технологии производства свинцово-кислотных аккумуляторов хорошо известна.

 

В течение почти 100 лет, до середины 20 века шло постепенное совершенствование конструкции и технологии производства классических аккумуляторов с жидким или свободным электролитом, которые в настоящее время выпускаются в огромном количестве и широко используются в самых разных областях техники. Сегодня в нашем распоряжении имеется отработанное изделие, оптимизированное для различных сфер применения. Результатом многолетних разработок стали специальные аккумуляторы для запуска двигателей внутреннего сгорания (стартерные аккумуляторы), аккумуляторы для электропривода (тяговые аккумуляторы) и аккумуляторы для обеспечения бесперебойного электроснабжения (стационарные аккумуляторы).

 

В то же время и производители, и потребители вполне закономерно мечтали об аккумуляторе, который не требовал бы регулярного обслуживания в части пополнения дистиллированной водой, измерения плотности электролита, был бы безопасен с точки зрения утечки электролита и выделения водорода при заряде, не требуя организации специальной вентиляции. К сожалению, эта проблема не могла быть решена методом простой герметизации классической конструкции, поскольку в аккумуляторе всегда имеет место электролитическая диссоциация воды с образованием водорода и кислорода, сопровождающаяся ростом давления внутри аккумулятора с понятными последствиями.

 

Действительно, при заряде свинцово-кислотного аккумулятора помимо основных реакций, направленных на восстановление емкости аккумуляторного элемента, под действием электрического тока протекают также побочные или паразитные электрохимические реакции, самой заметной из которых является электролиз воды.

 

Вода, присутствующая в электролите аккумулятора, разлагается на кислород и водород, которые восстанавливаются до молекулярного состояния соответственно на положительном и отрицательном электродах, в виде пузырьков газа поднимаются к поверхности электролита и покидают объем аккумулятора, вытекая через его заливную горловину в окружающее пространство. Таким образом, заряд свинцово-кислотного элемента всегда сопровождается постепенной потерей воды, присутствующей в электролите, с образованием газообразного водорода и кислорода, из-за чего со временем уровень электролита понижается, а плотность возрастает.

 

Создание необслуживаемого герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора потребовало реализации целого комплекса технических и технологических решений. Главной задачей было пустить вспять процесс электролиза воды – то есть организовать рекомбинацию кислорода и водорода с образованием молекул воды. Одновременно следовало максимально уменьшить интенсивность реакции диссоциации, отказавшись от сплавов свинца и сурьмы, которая играет роль катализатора электролиза.

 

Ключом к решению главной проблемы явилось применение загущенного электролита. Многие разработчики понимали, что следует двигаться в этом направлении, так как именно в электролите, загущенном до состояния геля, можно обеспечить доступ молекул кислорода к отрицательной пластине прежде, чем кислород покинет аккумулятор в виде газа.

 

На отрицательной пластине произойдет хорошо теперь известный процесс рекомбинации, состоящий из трех реакций:

  1. окисления свинца активной массы 2Pb+O2=2PbO,
  2. превращения оксида в сульфат PbO+H2SO4=PbSO4+H2O,
  3. преобразования сульфата в чистый свинец PbSO4+2H++2e=Pb+ H2SO4.

 

Последняя из этих реакций – электрохимическая реакция заряда активного материала отрицательной пластины. Результатом этой цепочки реакций будет вода и некоторое количество теплоты.

 

Целенаправленные усилия ученых и инженеров компании Sonnenschein, основанной еще в 1910 году Теодором Зонненшайном в Берлине, а после окончания Второй мировой войны возрожденной в городе Бюдинген, привели к созданию первого в мире промышленного образца необслуживаемого герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора с загущенным электролитом. В 1957 году был получен патент на аккумулятор системы dryfit, а с 1958 году начато серийное производство.

 

Аккумуляторы технологии “dryfit” с электролитом в желеобразном состоянии, предлагаемые EXIDE Technologies под торговой маркой “Sonnenschein”, на протяжении последних 50 лет сохраняют свою позицию на рынке промышленных батарей благодаря постоянной оптимизации конструкции и стабильно высокому уровню качества производства.

 

Главное в технологии dryfit:

  1. Электролит в аккумуляторах технологии “dryfit” находится в связанном состоянии – загущен до состояния геля – что в отличие от традиционной технологии аккумуляторов со свободным электролитом, обеспечивает условия для рекомбинации разложившейся при электролизе воды. Загустителем в этих аккумуляторах является сверхмелкодисперсный порошок силикагеля – двуокиси кремния. Это вещество не принимает участия в химических реакциях, но в смеси с разбавленной серной кислотой образует коллоидный тиксотропный гель, сохраняющий высокую ионную проводимость электролита и пронизанный большим количеством микротрещин. Эти микротрещины обеспечивают транспортировку молекул кислорода к отрицательным пластинам, где происходит описанная выше реакция рекомбинации. Эффективность рекомбинации в аккумуляторах технологии “dryfit” приближается к 100%, поэтому долив воды в течение всего срока службы батарей не только не требуется, но даже запрещен. Каждый аккумуляторный элемент снабжен клапаном избыточного давления, открывающимся при превышении внутреннего давления по сравнению с атмосферным на 150 – 200 миллибар.  
  2. В производстве аккумуляторов с желеобразным электролитом применяются несодержащие сурьмы сплавы решеток положительных и отрицательных электродов – пластин аккумуляторов. Легирование сурьмой традиционно используется в технологии производства свинцово-кислотных батарей. Сурьма придает свинцу хорошие литьевые свойства, механическую прочность, а в ходе эксплуатации - устойчивость при работе в циклическом режиме. Однако, наряду с полезными свойствами, она увеличивает саморазряд батареи и приводит к повышенному газовыделению при заряде. Все это противоречит концепции герметизированных аккумуляторов, поэтому при отливке решеток пластин в технологии “dryfit” применяется легирование свинца другими материалами, а именно оловом и кальцием. Олово выполняет функцию сурьмы в части обеспечения адгезии активной массы к решетке пластины и устойчивости в циклических режимах эксплуатации, а кальций придает пластинам механическую прочность.
  3. Все аккумуляторы технологии “dryfit” отличаются устойчивостью к коротким замыканиям пластин, так как желеобразный электролит препятствует образованию крупных кристаллов сульфата свинца и росту дендритов (свинцовых игл). Все это делает возможным восстановление емкости аккумулятора даже после глубокого разряда.
  4. Большой запас электролита в аккумуляторах технологии “dryfit” обеспечивает их надежную работу в сложных температурных условиях, таких как повышенная температура окружающей среды, а также возможность разряда с частичным снятием емкости при отрицательной температуре без риска замораживания электролита.
  5. Аккумуляторы технологии “dryfit” не подвержены такому явлению, как расслоение плотности электролита по высоте. Этот эффект характерен для аккумуляторов с жидким электролитом, как находящимся в свободном состоянии, так и впитанным в стекловолоконный сепаратор (AGM). Он объясняется тем, что при заряде свинцово-кислотного элемента вблизи его электродов образуется концентрированная серная кислота с более высокой удельной массой по сравнению с разбавленной серной кислотой, которая под действием силы тяжести стремится опуститься на дно аккумуляторного элемента, обедняя тем самым поверхностные слои электролита. Гель представляет собой объемную структура, в которой молекулы жидкости пространственно связаны мельчайшими частицами загустителя, поэтому разделение электролита по плотности в гель-батареях чрезвычайно затруднено и практически не наблюдается даже в конце срока эксплуатации.
  6. Технология “dryfit” позволяет применять положительные пластины различной конструкции – как плоские намазные, так и трубчатые (панцирные). Использование последних дает возможность достичь наивысших показателей как по сроку службы, так и по количеству циклов разряд-заряд, что особенно важно для тяговых аккумуляторов.  

Таким образом, аккумуляторы с желеобразным электролитом обладают исключительно низким газовыделением, не требуют обслуживания в ходе эксплуатации, обеспечивают циклический ресурс, не уступающий показателям батарей классической технологии, устойчивы к глубоким разрядам, повышенным рабочим температурам, не подвержены внутренним коротким замыканиям и эффекту расслоения плотности электролита по высоте.

 

В 1958 году фирма Sonnenschein начала производство всего одного типа герметизированного аккумулятора технологии dryfit, предназначенного для носимой фотоаппаратуры.

 

В настоящее время в производстве находятся четыре серии стационарных аккумуляторов – А400, А500, А600 и А700, тяговые аккумуляторы блочной и элементной конструкции, перекрывающие широкий диапазон емкостей, три специальных серии SOLAR для применения с альтернативными источниками электроэнергии, такими, как солнечные панели и ветрогенераторы, а также аккумуляторы специальных серий, выпускаемые по заказам НАТО. Все аккумуляторы с загущенным электролитом производятся на заводах корпорации EXIDE Technologies под торговым знаком Sonnenschein.

 

 

Автор: С.Г. Скроцкий

 

 

 

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования

местное  время

(3812) 597-497

Copyright © 2007-2016 Релейка.Ру

Design - ka-ya.ru