Спосіб інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі при його заряджанні
Номер патенту: 91803
Опубліковано: 25.08.2010
Автори: Плаксін Сергій Вікторович, Погоріла Любов Михайлівна, Житник Микола Явтухович, Лісунова Вікторія Вікторівна, Іванов Володимир Анатолійович, Дзензерський Віктор Олександрович
Формула / Реферат
Спосіб інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі при його заряджанні, який включає розміщення акумулятора в постійному магнітному полі, напрям силових ліній якого перпендикулярний напряму струму в акумуляторі, подачу на акумулятор постійного або імпульсного зарядного струму та контроль за протіканням електрохімічного процесу за допомогою періодичної реєстрації потенціограм акумулятора, який відрізняється тим, що магнітне поле розподілене в просторі розміщення акумулятора таким чином, що величина магнітної індукції обернено пропорційна величині густини струму заряджання по площині електродів акумулятора в напрямку силових ліній поля, прицьому величина індукції магнітного поля в просторі розміщення центральної частини площі електродів знаходиться в межах 20-30 мТл, величина магнітної індукції поля в просторі розміщення периферичної частини площі електродів знаходиться в межах 200-300 мТл, а інтенсивність протікання електрохімічного процесу в акумуляторі контролюють шляхом визначення із потенціограм при періодичному вмиканні тестового імпульсу таких параметрів, як величина падіння напруги на внутрішньому активному опорі акумулятора в момент вмикання тестового імпульсу, величина падіння напруги на внутрішньому активному опорі акумулятора в момент його вимикання, крутизна нахилу прямої, яка характеризує швидкість протікання електрохімічної стадії поляризації і визначається відношенням величини напруги електрохімічної поляризації до відрізку часу протікання електрохімічної стадії поляризації, та величина площі фігури, яка відображає кількість накопиченої акумулятором енергії і обмежена лінією спаду напруги на акумуляторі після вимикання тестового імпульсу, прямою на рівні величини напруги розімкненого кола акумулятора та величиною відрізка часу 10-15 с від моменту вимикання тестового імпульсу.
Текст
Спосіб інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі при його заряджанні, який включає розміщення акумулятора в постійному магнітному полі, напрям силових ліній якого перпендикулярний напряму струму в акумуляторі, подачу на акумулятор постійного або імпульсного зарядного струму та контроль за протіканням електрохімічного процесу за допомогою періодичної реєстрації потенціограм акумулятора, який відрізняється тим, що магнітне поле розпо C2 2 UA 1 ПРОЦЕСУ (19) ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ 3 Відомо, що головним параметром, який визначає величину питомої енергії, вважається коефіцієнт використання активних мас електродів, який, в свою чергу, характеризує ефективність її участі в електрохімічних процесах, котрі відбуваються в хімічному джерелі струму при його заряджанні або розряджанні. Найбільш суттєво на коефіцієнт використання активних мас електродів, як це відзначається в літературних джерелах (Р. А. Мирзоев, И. А. Майоров, Н. Н. Степанова и др. Пути повышения удельной мощности щелочных аккумуляторов // Журнал прикладной химии. 2003, т. 75, вып. 4, с. 557-561) впливають такі чинники, як густина струму заряджання або розряджання, яка визначає швидкість протікання електрохімічного процесу; електропровідність активної маси, яка визначає ефективність переносу електричних зарядів при заряджанні або розряджанні; структура активної маси та її пористість, яка визначає ефективність взаємодії активної маси з електролітом та • характеризується швидкістю вирівнювання зарядів та потенціалу по товщині електрода і швидкістю вирівнювання концентрації електроліту в електродах та сепараторах, а також густина електроліту, яка визначає його електропровідність. Аналогічні результати з впливу вищевказаних чинників на коефіцієнт використання активних мас в свинцевокислотних акумуляторах наведені у роботах інших авторів, (наприклад, N.E. Bagshaw. Improving active material utilization// Abstracts/ 5-th European lead battery Conference. Barcelona. 30.09 - 04.10.1996, S 3.5-1 - S 3.5-2). Автор цієї роботи показує, як шляхом підбору параметрів відповідних чинників можливо підвищити ефективність використання активних мас свинцевого акумулятора. Але, внаслідок конструктивних та технологічних особливостей виготовлення свинцевих акумуляторів та їх специфічної поведінки як електрохімічної системи в реальних умовах експлуатації відбуваються значні відхилення практичних значень їх параметрів від теоретичних та розрахункових. Відомі експериментальні результати, які свідчать про нерівномірність розподілення густини струму по поверхні електродів свинцевого акумулятора (Н. Giess. Investigation of thermal phenomena in VRLA/AGM stationary lead/acid batteries with a thermal video imaging systems// Absttracts. 5-th European lead battery conference. Barcelona. 30. 09 04. 10.1996. S 1.7-7 -S 3.7-2). Наведені в цій роботі тепловізіограми відображають розподіл густини струму по поверхні електродів при різних режимах розряджання та заряджання свинцевого акумулятора і чітко показують характерну особливість цього розподілу - підвищення густини струму в центральній частині поверхні електроду на 30-40 % порівняно із густиною струму на периферійній частині поверхні електроду. Наслідками нерівномірності в розподіленні густини струму по поверхні електроду є: - нерівномірне вироблення активної маси по поверхні електрода відповідно з густиною струму, тобто активна маса в центральній частині виробляється значно швидше та інтенсивніше порівняно із активною масою на периферійній частині, що супроводжується передчасним сповзанням її з 91803 4 решітки електрода та скороченням терміну експлуатації акумулятора; - посилена сульфатація активної маси на периферійній частині електрода, пов'язана з систематичним зниженням значення густини струму на цій частині електрода, яка супроводжується змінами в пористості і структурі активної маси та зменшенням електропровідності, що, в свою чергу, впливає на процеси взаємодії електроліту з активною масою, понижуючи швидкість вирівнювання зарядів та потенціалу по товщині електрода та швидкість вирівнювання концентрації електроліту в активній масі та сепараторах. Таким чином, досягнення рівномірного розподілу густини струму по поверхні електроду може бути одним із ефективних способів підвищення коефіцієнту використання активної маси, який дасть змогу водночас уникнути вищеозначених недоліків. Відомий свинцевий акумулятор, який складається із блоку позитивних та блоку негативних електродів, розділених сепараторами та розміщених у моноблоці, заповненому електролітом, в якому нижні грані позитивних, негативних електродів та сепараторів акумулятора виготовлені напівкруглої форми, розвернуті випуклою стороною донизу (патент 2325013, Росія, МПК7 Н01М 10/106 від 20. 05 .2008). Запропонована конструкція дозволяє поліпшити вивід газових пухирців із нижньої частини акумулятора під дією бічної сили, спрямованої по дотичній до кривої лінії нижньої грані електродів. Відомо, що газоутворення є наслідком протікання електрохімічних процесів в акумуляторі і не впливає на процес струмоутворення, тим більше на розподілення густини струму по поверхні електрода, але надання нижній частині електродів напівкруглої форми хоча і не вирішує задачу рівномірного розподілення густини струму по поверхні електрода, але підвищує коефіцієнт використання активної маси за рахунок зменшення частки периферійної площі електрода, тобто економії матеріалу активної маси. Відомі також окремі способи та пристрої, які базуються на використанні сторонніх фізичних чинників для впливу на перебіг процесів в акумуляторі. Так, відомий пристрій для збільшення ємності лужного акумулятора шляхом впливу ультразвуковими коливаннями, що містить ультразвукову камеру з робочою рідиною, випромінювач та утримувач акумулятора з приводом, що забезпечує зворотньо-коливальний рух відносно фронту ультразвукових коливань (патент 59095А Україна, МПК 8 В08ВЗ/12, Н01М10/54, надр. 15. 08. 2003). Пристрій забезпечує складний механічний рух акумулятора відносно фронту акустичної хвилі та сумісно із ультразвуковими коливаннями ефективно промиває сепаратори й електроди та зменшує зернистість активної маси, збільшуючи таким чином площу контакту активної маси з електролітом. Недоліком пристрою є складна конструкція та висока ймовірність відриву активної маси від решітки електрода під впливом ультразвукових коливань, особливо в центральній частині електроду, де механічний контакт активної маси з решіткою 5 ослаблений з урахуванням інтенсивного виробітку активної маси під впливом підвищеної густини струму, що врешті призведе до прискореного опливання активної маси та скорочення терміну експлуатації акумулятора. Відомий спосіб виготовлення активної маси для позитивного електрода свинцево-кислотного акумулятора, який полягає в тому, що для покращення питомих електричних характеристик акумулятора розчин сірчаної кислоти попередньо обробляють шляхом пропускання його зі швидкістю 0,01-0,05 м/с через змінне магнітне поле, яке має індукцію 0,23-0,25 Тл (а.с. СРСР 233040, МПКН01М, надрук. 18. 12. 68). Змішування свинцевого порошку із обробленим запропонованим способом розчином сірчаної кислоти дає можливість одержати активну масу для позитивного електрода, коефіцієнт використання якої вище на 7-12 % порівняно з необробленим розчином. Відомий спосіб збільшення терміну експлуатації свинцево-кислотного акумулятора, який полягає у тому, що розчин сірчаної кислоти перед його використанням підлягає впливу постійного магнітного поля з напруженістю 8-10 - 80-10 А/м протягом не менше 0,5 с при переміщенні розчину у магнітному полі зі швидкістю 1-2 м/с (а.с. СРСР 490214, МКЛ Н01М 38/04, Н01М 35/18, надрук. 30. 10. 75). Внаслідок магнітної обробки розчину сірчаної кислоти зменшується розчинність кисню, що значно знижує корозійну активність електроліту, збільшуючи таким чином термін експлуатації свинцево-кислотного акумулятора на 25-30 %. Недоліком наведених способів є необхідність взаємного переміщення електроліту відносно магнітного поля з контрольованою швидкістю, що ускладнює процес підготовки активної маси виконанням додаткових технологічних операцій. Відомий силікатний розчин із низьким вмістом натрію, виготовлений за технологією намагнічування, як електроліт для свинцево-кислотних акумуляторних батарей та його використання (патент 2258981 Росія, МПК 7 Н01М10/10, надр. 20. 08. 2005). Процес приготування електроліту за винаходом включає послідовність таких операцій: додавання золя кремнійової кислоти, взятого в кількості 5-10 мас. %, що вміщує двуокис кремнію (SiO2) в кількості 40-60 мас. %, до води, взятої в кількості 15-20 мас. %, з одночасним перемішуванням суміші до досягнення нею концентрації в діапазоні 0,05-0,85 градусів Боше; додавання неорганічної кислоти в одержану суміш до досягнення рН в діапазоні 1-4; розміщення одержаної суміші у магнітному полі із щільністю магнітного потоку в діапазоні 0,1-0,6Тл на період часу 5-10 хвилин; перемішування (після виведення із зони впливу магнітного поля) намагніченої суміші до досягнення динамічної в'язкості не більше 0,02 МПа-с з одержанням рідкого силікатного електроліту з низьким вмістом натрію. Акумуляторна батарея, у якій використовується електроліт, одержаний за такою технологією, має питому потужність не менше 53 Вт, термін служби від 350...400 циклів заряд-розряд і більше та забезпечує працездатність в температурному діапазоні від -50 °С до +60 °С. 91803 6 Недоліком вказаного рішення є велика кількість технологічних операцій приготування електроліту, які ускладнюються обов'язковим контролем багатьох параметрів, таких як вагові співвідношення, концентрація, динамічна в'язкість та інше. Спільним недоліком зазначених вище способів є вплив магнітним полем окремо на кожну із складових частин акумулятора, тобто або окремо на електроліт, який рухається відносно магнітного поля, або окремо на активні маси. В результаті переміщення електроліту відносно магнітного поля виникає магнітофорез, тобто спрямований анізотропний рух іонів в середовищі електроліту, викликаний силою Лоренца (С. А. Некрасов Моделирование массо - и электропереноса в потоке электролита при воздействии магнитного поля // Изв. вузов. Электромеханика, 2003, №2, с. 22-24). При цьому магнітне поле впливає також і на властивості електроліту, такі як в'язкість, електропровідність, коефіцієнт дифузії та інші, але цей вплив дуже незначний. Тому обробка електроліту в такий спосіб суттєво знижує потенційні можливості впливу магнітним полем на властивості речовин в порівнянні із способом впливу магнітним полем на електрохімічні процеси, які мають місто в свинцево-кислотному акумуляторі при його заряджанні. При цьому разом з ефектом магнітофорезу спостерігається ї магнітогідродинамічний ефект, який впливає на електрохімічну реакцію в дифузійному режимі в присутності напруги зовнішнього джерела живлення, що призводить до інтенсифікації електрохімічного процесу в акумуляторі, який заряджають. Найближчим по технічній сутності і за досягаємим результатом до винаходу, що заявляється (прототипом), є спосіб заряду свинцевого акумулятора (патент 86508 Україна, МПК 7 Н01М10/44, Н02Г7/00 від 06. 09. 2007 надр. 27. 04. 09, Бюл № 8, 2009), який включає подачу на акумулятор послідовності зарядних імпульсів струму заданих тривалості, амплітуди та пауз між ними, при цьому до подачі зарядних імпульсів акумулятор розміщують в постійному магнітному полі, напрям силових ліній якого перпендикулярний напряму ліній струму в акумуляторі, а напруженість в просторі розташування електродних пластин і електроліту складає 20-30 мТл, при цьому контроль процесу заряду здійснюють за допомогою періодичної реєстрації потенціограм акумулятора, який заряджають. В результаті взаємодії магнітного поля з потоком електричних зарядів, що рухаються в об'ємі електроліту та активних мас електродів, створюються сприятливі умови для дифузійних процесів, що призводить до суттєвого прискорення протікання електрохімічних реакцій при заряджанні свинцевокислотного акумулятора, а відповідно і до зменшення часу самого процесу заряджання свинцевокислотного акумулятора, тобто дія магнітного поля еквівалентна збільшенню амплітуди струму заряджання. Описані ефекти прискорення процесів заряджання підтверджуються приведеними в описі способу потенціограмами, зокрема зменшенням кута нахилу прямої, яка відображає електрохімічну стадію процесу та характеризує швидкість протікання реакції, а також збільшенням постійної часу 7 протікання реакції, що відповідає збільшенню величини запасеної акумулятором електрохімічної енергії. Таким чином, спосіб-прототип в деякій мірі усуває недоліки способів-аналогів, але має недолік, який полягає в тому, що магнітне поле з напруженістю рівною 20-30 мТл рівномірно розподілене у просторі розташування електродів та електроліту акумулятора, тому ефективно впливає лише на швидкість протікання електрохімічних реакцій, прискорюючи процес заряджання акумулятора, але не впливає суттєво на розподіл густини струму по площині електродів, а тому не вирішує в повній мірі задачу підвищення коефіцієнта використання активної маси. Ціль запропонованого винаходу полягає в інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцевокислотному акумуляторі при його заряджанні шляхом підвищення використання активних мас електродів. Поставлена задача розв'язується тим, що в способі інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі шляхом підвищення коефіцієнта використання активної маси електродів, який включає розміщення акумулятора в постійному магнітному полі, напрям силових ліній якого перпендикулярний напряму струму в акумуляторі, подачу на акумулятор постійного або імпульсного зарядного струму та контроль за протіканням електрохімічного процесу за допомогою періодичної реєстрації потенціограм акумулятора, відповідно до винаходу магнітне поле розподілене в просторі розміщення акумулятора таким чином, що величина магнітної індукції обернено пропорційна величині густини струму заряджання по площині електродів акумулятора в напрямку силових ліній поля, при цьому величина магнітної індукції поля в просторі розміщення центральної частини площі електродів знаходиться в межах 20-30 мТл, величина магнітної індукції поля в просторі розміщення периферичної частини площі електродів знаходиться в межах 200-300 мТл, а інтенсивність протікання електрохімічного процесу в акумуляторі контролюють шляхом визначення із потенціограм при періодичному вмиканні тестового імпульсу таких параметрів, як величина падіння напруги на внутрішньому активному опорі в момент вмикання тестового імпульсу, величина падіння напруги на внутрішньому активному опорі в момент його вимикання, крутизна нахилу прямої, яка характеризує швидкість протікання електрохімічної стадії поляризації і визначається відношенням величини напруги електрохімічної поляризації до відрізку часу протікання електрохімічної стадії поляризації, та величина площі фігури, яка відображає кількість накопиченої акумулятором енергії та обмежена лінією спаду напруги на акумуляторі після вимикання тестового імпульсу, прямою на рівні величини напруги розімкненого кола акумулятора та величиною відрізка часу 10-15 с від моменту вимикання тестового імпульсу. У результаті досліджень відомих в науці і техніці рішень сукупність істотних ознак, що цілком чи частково збігається із заявленою і дозволяє вирішити поставлену задачу, не була виявлена. Отже, 91803 8 винахід, що пропонується, відповідає критерію «новизна». Сутність заявленого винаходу не випливає для фахівця явним чином з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відомий спосіб, не забезпечують отримання нових властивостей і тільки наявність істотних ознак, декларованих даним винаходом, дозволяє одержати новий технічний результат. Отже, винахід, що пропонується, відповідає критерію «винахідницький рівень». Суть способу інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі при його заряджанні пояснюється на Фіг. 1-6, де на Фіг. 1, 3, 5 зображені потенціограми зразків свинцевокислотних акумуляторних батарей різних типів без дії магнітного поля, а на Фіг. 2, 4, 6 -потенціограми відповідних зразків батарей під дією магнітного поля. На Фіг. 2 для зручності наведені позначення вимірюваних параметрів акумуляторних батарей та ділянок потенціограм у загальному виді, де ділянка 1 відповідає падінню напруги Ual на внутрішньому активному опорі акумулятора при вмиканні тестового імпульсу, ділянка 2 - падінню напруги Uex електрохімічної стадії поляризації, ділянка 3 падінню напруги Ua2 на внутрішньому активному опорі акумулятора в момент вимикання тестового імпульсу, ділянка 4 - спаду напруги на акумуляторі після вимикання тестового імпульсу, ділянка 5 часу tex протікання електрохімічної стадії поляризації, S - це площа, яка характеризує кількість накопиченої акумуляторною батареєю енергії і обмежена ділянкою 4. прямою на рівні напруги розімкненого кола акумулятора Uрк та відрізком часу спаду напруги tcn 10-15 с від моменту вимикання тестового імпульсу, відображеним ділянкою 6. Значення відповідних параметрів наведені в таблиці 1. Спосіб реалізується таким чином. На акумулятор, який треба зарядити, подають тестовий імпульс і знімають потенціограму, з якої визначають такі параметри акумулятора, як падіння напруги Ua1 на внутрішньому активному опорі в момент вмикання тестового зарядного імпульсу та падіння напруги Ua2 на внутрішньому активному опорі в момент вимикання тестового імпульсу, крутизна нахилу прямої, яка відображає швидкість протікання електрохімічної стадії процесу та визначається відношенням величини напруги електрохімічної стадії Uex до проміжку часу tex протікання електрохімічної стадії, площа під кривою спаду експоненційної ділянки 4, яка характеризує кількість накопиченої електрохімічної енергії в акумуляторі. Далі акумулятор розміщують у міжполюсному просторі магнітної системи, величина індукції магнітного поля якої в просторі розміщення центральної частини площі електродів знаходиться в межах 20-30 мТл, а в просторі розміщення периферичної частини площі електродів - в межах200-300 мТл, таким чином, щоб лінії індукції магнітного поля були спрямовані перпендикулярно напряму струму, який протікає в акумуляторі при його заряджанні, і подають на акумулятор постійний, або імпульсний зарядний струм, під дією яко 9 го в акумуляторі протікає електрохімічний процес. Контроль за процесом здійснюють за допомогою періодичного зняття потенціограм при вмиканні тестового імпульсу - шляхом порівняння величин вищеозначених параметрів судять про інтенсивність протікання електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі. Наведемо фізичне обґрунтування механізмів інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі при його заряджанні. Відомо, що на електричний заряд, який рухається в магнітному полі, діє сила Лоренца, яка спрямована перпендикулярно лініям магнітної індукції та напрямку руху заряду і відхиляє заряд, рухаючи його по коловій траєкторії. Радіус кола, або відстань, на яку відхиляється заряд під дією сили Лоренца, визначається як (Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. – М.: Наука, 1985, с 216) m v r , (1) q B де m - маса заряду, v - швидкість руху заряду, q - величина заряду, B - магнітна індукція. Із наведеного виразу витікає, що величина радіусу r або відстань відхилення заряду від прямолінійного напрямку руху зворотно пропорційна величині індукції магнітного поля, тобто, найбільшого відхилення від початкового напряму руху зазнають заряди, які рухаються в центральній частині площі електродів та електроліту, в якій індукція магнітного поля мінімальна (максимальна густина зарядного струму), а на периферичній частині електродів, де величина індукції магнітного поля значно більша (мінімальна густина зарядного струму), відстань відхилення зарядів менша. Фізично це означає, що завдяки відхиленню зарядів під впливом магнітного поля суттєво збільшується площа з рівномірною густиною зарядного струму. Крім того, доведено (Е. З. Гак. О влиянии постоянных магнитных полей на вольтамперные характеристики электрохимических ячеек. // Электрохимия. -1967. - Т.3. № 2. - с. 263 - 264), що для випадку, коли індукція магнітного поля не постійна за величиною або напрямком, то в об'ємі електрохімічної комірки, аналогом якої є акумулятор, виникає вихровий рух електроліту, що призводить до появи в процесі конвективної дифузії, яка посилює дифузійний процес вцілому. Внаслідок того, що в нашому випадку величина магнітної індукції змінюється за величиною, то має місце ефект вихрового руху електроліту, який породжує конвекційну дифузію. Отже, в об'ємі електроліту посилюється дифузійний процес, який в свою чергу підвищує швидкість протікання електрохімічного процесу та вирівнює концентрацію зарядів по площі контакту електроліту з активними масами електродів. Завдяки вирівнюванню концентрації зарядів по площині електродів, тобто густини зарядного струму, вирівнюється групова швидкість зарядів, яка визначається із виразу (Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. III. Электричество. - М: Наука, 1997. 688 с.) 91803 10 vn J n q . (2) де J - густина зарядного струму; n - концентрація зарядів; q -величина заряду. При цьому групова швидкість зарядів під дією сили, Лоренца збільшується порівняно із швидкістю зарядів, які рухаються без впливу магнітного поля. Внаслідок збільшення швидкості руху зарядів їх кінетична енергія також збільшується порівняно із відповідною енергією за відсутності магнітного поля, що також сприяє прискоренню електрохімічного процесу в акумуляторі. При цьому, виходячи із виразу для сили Лоренца (Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1985, с 216) mv 2 q v B , (3) r та враховуючи, що величина кінетичної енергії mv 2 2 , після простих математичних заряду перетворень одержимо qr W v B 2 , (4) звідки можна зробити висновок, що енергія заряду пропорційна величині магнітної індукції. Тобто на периферійній частині електродів акумулятора, де величина магнітної індукції більша, ніж в їх центральній частині, заряди отримують більшу енергію, а відповідно і їхня активність в електрохімічному процесі підвищується, що сприяє підвищенню коефіцієнта використання активної маси, розміщеної на периферійній частині електродів акумулятора. Таким чином, під впливом магнітного поля в акумуляторі, що заряджається, має місце магнітогідродинамічний ефект, який породжує силу Лоренца, яка діє на електричні заряди в об'ємі електроліту та активних мас, змінюючи траєкторії їх руху, швидкість руху та енергію. Внаслідок цих змін відбувається рівномірний розподіл густини струму заряджання по площині електродів, підвищується активність електричних зарядів в електроліті та активних масах, що супроводжується суттєвим підвищенням коефіцієнту використання активних мас електродів і інтенсифікацією електрохімічного процесу в акумуляторі вцілому. Експериментальна перевірка запропонованого способу проводилась на зразках свинцевокислотних акумуляторних батарей виробництва акумуляторного заводу МНПК „ВЕСТА", м. Дніпропетровськ. Акумуляторну батарею розташовували між полюсами магнітної системи таким чином, щоб напрямок ліній магнітної індукції був перпендикулярний напрямку струму в акумуляторній батареї. Величину магнітної індукції на зовнішній поверхні акумуляторної батареї встановлювали в межах 200-300 мТл, а величину магнітної індукції в місці розташування центральної частини акумуляторної батареї встановлювали в межах 20-30 мТл. Контроль за протіканням електрохімічного процесу здійснювали хронопотенціометричним методом. Приклади потенціограм, які відображають кінетику електрохімічного процесу в акумуляW 11 91803 торах в відсутність дії магнітного поля, приведені на Фіг. 1, 3, 5, а кінетика процесів в тих же зразках акумуляторних батарей під впливом магнітного поля відображена на потенціограмах Фіг. 2, 4, 6. Числові дані параметрів експериментальних зраз 12 ків наведені в таблиці , де в чисельнику поміщені параметри зразків без дії магнітного поля, а в знаменнику - параметри відповідних зразків під дією магнітного поля. Величина площі S обчислювалась при значенні tcn 10 с. Таблиця 1 Тип батареї (торгова марка) Фігура № 1 Ua1, (В)' Ua2 (В) UЕХ (В) tex,(с) К=UЕХ/tex, (В/с) S 0,61 0,28 0,83 1,08 0,77 4,863 6СТ-55(«Fire ball») S,% 20, 11 2 0,51 0,24 1,08 1,08 1,00 5,841 3 0,58 0,22 1,31 0,65 2,02 8,713 6СТ-65(«ВЕСТА») 2,62 4 0,57 0,20 1,40 0,65 2,15 8,941 5 0,55 0,18 1,94 1,51 1,28 10,488 6СТ-60 («FORSE») 2,38 6 0,54 0,16 Необхідно відмітити, що акумуляторні батареї, які використовувались для експериментальної перевірки способу, мали різний термін попередньої експлуатації, що суттєво впливає на значення вимірюваних параметрів акумуляторних батарей. Так, акумуляторна батарея 6СТ-55 «Fire ball» знаходилась в експлуатації після виготовлення на протязі одного місяця, а батареї 6СТ-65 «Веста» та 6СТ-60 «Forse» експлуатувалися протягом 12 місяців. Результати випробувань показали, що акумуляторна батарея 6СТ-55 «Fire ball» має активну масу електродів, яка практично не була засульфатована за короткий час експлуатації, тому ефективність її використання під впливом магнітного поля значно підвищилась завдяки рівномірному розподілу густини струму по площі електродів, що підтверджується значним зниженням величини падіння напруги на внутрішньому активному опорі акумуляторної батареї та збільшенням 1,77 1,24 1,42 10,738 кількості накопиченої нею енергії на 20% порівняно із експериментом без дії магнітного поля. Акумуляторні батареї 6СТ-65 «Веста» та 6СТ60 «Forse» мають значну площу електродів із засульфатованою на протязі терміну експлуатації активною масою, яка, внаслідок вищеозначених причин, не підлягає відновленню, тому дія магнітного поля відобразилась лише на тій частині активної маси, яка безпосередньо бере участь у струмоутворюючому процесі. В результаті дії магнітного поля кількість накопиченої енергії в таких акумуляторних батареях збільшилася на 2-2,5 %. Таким чином, результати перевірки запропонованого способу підтверджують можливість інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі при його заряджанні шляхом впливу магнітним полем, що супроводжується підвищенням коефіцієнту використання активних мас електродів. 13 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 91803 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for electrochemical process intensification in acid lead accumulator while charging thereof
Автори англійськоюDzenzerskyi Viktor Oleksandrovych, Zhytnyk Mykola Yavtukhovych, Ivanov Volodymyr Anatoliiovych, Lisunova Viktoriia Viktorivna, Plaksin Serhii Viktorovych, Pohorila Liubov Mykhailivna
Назва патенту російськоюСпособ интенсификации электрохимического процесса в свинцово-кислотном аккумуляторе при его зарядке
Автори російськоюДзензерский Виктор Александрович, Житник Николай Явтухович, Иванов Владимир Анатольевич, Лисунова Виктория Викторовна, Плаксин Сергей Викторович, Погорила Любовь Михайловна
МПК / Мітки
МПК: H01M 10/48, G01R 31/36
Мітки: інтенсифікації, акумуляторі, свинцево-кислотному, процесу, спосіб, електрохімічного, заряджанні
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-91803-sposib-intensifikaci-elektrokhimichnogo-procesu-v-svincevo-kislotnomu-akumulyatori-pri-jjogo-zaryadzhanni.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб інтенсифікації електрохімічного процесу в свинцево-кислотному акумуляторі при його заряджанні</a>
Попередній патент: Пристрій для регулювання обігрівання коксових печей
Наступний патент: Спосіб підвищення точності обліку і контролю електроенергії вимірювальним комплексом
Випадковий патент: Спосіб синтезу периндоприлу і його фармацевтично прийнятних солей