Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Основы электрохимии и электрохимических производств [учебное пособие].doc
Скачиваний:
731
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
9.42 Mб
Скачать

Основные неисправности свинцовых кислотных аккумуляторов.

Коррозия решеток положительных пластин, идущая вследствие термодинамической неустойчивости свинца при высоких анодных потенциалах (при перезарядах). Выделяющийся наPbO2кислород входит в виде сверхстехиометрических атомов в кристаллическую решетку PbO2и может окислить оголившиеся участки решетки. Защита от коррозии проводится легированием сплаваPb-Sb, из которого отливают решетки пластин, добавками серебра (до 3%), мышьяка (0,1 – 0,3%), кальция, таллия и др. Добавки модифицируют структуру металла, делают ее более мелкозернистой, так что продукты коррозии полностью экранируют межкристаллитное пространство от коррозионно-активных веществ, предохраняя металл от дальнейшей коррозии.

Деформация решеток положительных пластин, происходящая вследствие разбухания и сжатия активных масс при циклировании, предотвращается плотной сборкой блока пластин, выбором соответствующей, более жесткой конструкции решеток овального сечения, введением в сплав добавок серебра.

Оплывание положительной активной массы(отрыв мельчайших – до 0,1 мкм – частиц активной массы и оседание ее на дне сосуда в так называемом шламовом пространстве), которое зависит от структуры активной массы и уменьшается при низких плотностях тока разряда, при повышении температуры и понижении концентрацииH2SO4. Оплывание резко увеличивается (происходит «вынос активной массы») при попадании в активную массу положительной пластины даже следовBaSO4. В силу изоморфности кристалловPbSO4иBaSO4при разрядеPbO2на центрах кристаллизации – вкрапленияхBaSO4– растут «друзы» кристаллов сульфата свинца. Кристаллы оксида свинца опадают на дно аккумулятора и не участвуют в последующем токообразующем процессе.

Оплывание положительной активной массы предотвращают разделением линий производства положительных и отрицательных пластин (во избежание попадания в массу расширителя BaSO4), плотной сборкой блока пластин, а также введением в электролит добавок сернокислого гидроксиламина (до 1%) либо NH4VO3 или (NH4)2Cr2O7в концентрациях ~ 0,03 моль/л.

Вредная сульфатация отрицательных пластинпроявляющаяся в том, что аккумулятор «не держит емкость» при разряде (рис. 5.2, кривая 2), а при заряде (кривая 1 там же) газовыделение на электроде (плато на зарядной кривой) наблюдается уже при напряжении 2,3 – 2,4 В. Отрицательные пластины покрываются при этом сплошным твердым слоемPbSO4,белесого цвета. След от проведения по такой пластине неметаллическим предметов «аморфен», не имеет металлического блеска

Рис. 5.2 Зарядно-разрядные кривые для отрицательных пластин кислотных свинцовых аккумуляторов

Причиной вредной сульфатации свинцовых пластин считают их поляризацию вследствие адсорбции поверхностно-активных загрязнений при длительном стоянии незаряженного аккумулятора. Вредной сульфатации способствуют также неполная формировка пластин, систематические недозаряды аккумулятора, повышенный саморазряд. Лечение засульфатированных пластин заключается в длительных, многократно повторяющихся зарядах малыми токами в разбавленной серной кислоте.

Короткие замыканияположительных и отрицательных пластин, предотвращающиеся применением мелкопористой сепарации, примерно на 0,5 см выступающей за края пластин (иногда применяется конвертирование пластин), а также созданием на дне аккумуляторных емкостей шламового пространства (в стартерных аккумуляторах пластины устанавливают на призмы дна сосуда).

Саморазрядсвинцовых кислотных аккумуляторов достигает 30% в месяц и происходит вследствие самопроизвольно идущих при стоянии аккумулятора химических реакций

Pb + H2SO4PbSO4 + H2 (5.г)

2Pb + 2H2SO4 + O2 → 2PbSO4 + 2H2O (5.д)

и в меньшей степени:

2PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O + O2 (5.е)

Саморазряд увеличивается в присутствии добавок (Ag,Sb), снижающих перенапряжение выделения газов на электродах. Поэтому легирование решеток пластин серебром используют при производстве стартерных (работающих в режиме подзаряда) аккумулятора. Способствуют саморазряду возникновение в аккумуляторах коротких замыканий, присутствие в электролите легко восстанавливающихся и окисляющихся ионов, напримерFe3+/Fe2+(поэтому недопустимо использование для добавки электролита недистиллированной воды).

Хранение аккумуляторов и уход за ними должны проводиться с учетом необходимости предотвращения заболеваний аккумуляторов и повышения их саморазряда. Хранение загерметизированных новых сухих аккумуляторов не должно превышать 3 года, а залитых электролитом – 0,5 года при 5 – 30С. Необходимо следить за чистотой контактов и вентильных отверстий в пробках банок стартерных и тяговых аккумуляторов, чтобы обеспечить свободное газовыделение при саморазряде и при заряде ХИТ. Залитые кислотой аккумуляторы необходимо заряжать ежемесячно, систематически проверять уровень электролита и плотность кислоты в каждой банке аккумуляторной батареи. При снижении уровня электролита, который должен быть на 115 – 120 мм выше верхнего края пластины, в аккумулятор доливают нужное количество дистил­лированной воды (либо при необходимости раствора серной кислоты “чда” или “для аккумуляторов” требуемой плотности). При эксплуатации батарей с последовательным соединением аккумуляторов необходимо систематически проверять напряжение на каждой банке, используя для этого нагрузочную вилку. Это вызвано тем, что при неисправности пластин аккумулятора и резком снижении напряжения на таком отстающем аккумуляторе может произойти переполюсовка его пластин за счет “навязывания” им соответствующих потенциалов от соседних аккумуляторов (рис. 5.3).

Рис. 5.3 Переполюсовка пластин свинцового аккумулятора