4. Баланс напряжений

В аккумуляторе используется следующая схема:

+Pb | Н₂SО₄ | РbО₂ –

Процесс проходит по следующей реакции:

РbО₂ + Рb + 2Н₂SО₄ → 2РbSО4 + 2Н₂О

По этой реакции определяют величину токогенерирующей ЕРС по термодинамическим характеристикам веществ по формуле:

де Е⁰ – ЕРС реакции, В;

ΔG – изменение энергии Гиббса, кДж/кг

F – число Фарадея, Кл;

n – число электронов принимающих участие в реакции.

Изменение энергии Гиббса рассчитывают по формуле:

ν – стехиометрические коэффициенты;

ЕДС аккумулятора находят из уравнения Нернста с учетом активностей кислоты и воды :

де – активность водорода;

=3,84

– активность сульфат иона;

= 0,166

– активность воды;

=0,79.

Активность воды и сульфат иона взято для кислоты с концентрацией 27,32% (плотностью 1,2 г/см³).

Омическое падение напряжения на поляризацию и падение напряжения в контактах находим с уравнения баланса напряжения источника питания, которое выражается следующей формулой :

де – ЕДС аккумулятора, В;

– падения напряжения на поляризацию , В;

U_ел-т – падения напряжения в электролите, В;

U_д – падения напряжения в диафрагме, В;

U_к – падения напряжения в контактах, В;

Сопротивление электролита рассчитывается по формуле:

де æ – электропроводность электролита, Ом^-1см^-1;

æ=0,7271 Ом^-1см^-1;

l – расстояние между электродами, см;

S – суммарная площадь электрода, см²;

Между электродами находиться как разница полной толщины сепаратора

( с бороздами) и толщина пленки сепаратора.

Падение напряжения в электролите находим для двадцати часового процесса разряда: І=Q/20=140/20=7А

Падение напряжения в диафрагме рассчитывается как :

де δ – толщина сепаратора (диафрагмы), см;

β – коэффициент извилистости пор;

β=1,32;

і – плотность тока, А/см²;

П – пористость сепаратора,

П=0,6

Для отвода и подвода тока аккумулятор обогащают борнами и пластинами .Падение напряжения на каждом из них 16 мВ, поэтому:

Поэтому суммарное омическое падение напряжения будет равняться:

Уравнение баланса напряжения, запишем в виде:

, отсюда,

Для решения уравнения задаем конечное напряжение разряженного аккумулятора ,так как аккумулятор не разряжается ниже этого значения напряжения.

Статьи затрат	В	%	Статьи	В	%
ЕДС			Напряжение в конце разряда
			Поляризационное падение напряжения
			Омическое падение напряжения
			Падение напряжения в контактах
			Падение напряжения в сепараторе
Σ			Σ