Щелочной аккумулятор принцип работы и действия

щелочной, аккумулятор, принцип, действия

На электрокарах чаще всего применяют никель-железные и никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы.
Никель-железный аккумулятор представляет собой железный сосуд (бак), внутри которого размещены положительные и отрицательные пластины, выполненные в виде коробок из плоских перфорированных лент, заполненных активной массой.
Активная масса положительных пластин состоит из смеси гидрата окиси никеля и графита, отрицательных пластин - из специально приготовленного железного порошка. В качестве электролита в этих аккумуляторах служит раствор едкого кали плотностью 1,19-1,21, в который добавляют моногидрат лития.
Процесс заряда и разряда щелочных аккумуляторов такой же, как и свинцовых. При заряде низшие окислы никеля переходят в высшие (на положительной пластине), а на отрицательной пластине образуется железо.
Во время разряда на положительной пластине высшие окислы никеля переходят в низшие, а на отрицательной - железо превращается в окись. Таким образом, реакции, происходящие в никель-железных аккумуляторах, состоят в переходе кислорода с одной пластины на другую. При заряде аккумулятора кислород с железной, или отрицательной, пластины переходит на никелевую, или положительную. Во время разряда происходит обратный процесс. В щелочном аккумуляторе в отличие от свинцового электролит не испытывает изменений ни в составе, ни в плотности, но электролит, находящийся в порах пластин, не остается постоянным.
Никель-кадмиевый аккумулятор имеет много общего с никель-железным. Активный материал положительных пластин, состав электролита и особенности конструкции одни и те же для аккумуляторов обоих типов. Однако у никель-кадмиевых аккумуляторов в отличие от никель-железных отрицательные пластины заполнены смесью губчатого кадмия с губчатым железом. Железо повышает мелкозернистость кадмия. При заряде и разряде аккумулятора кислород из активного материала одной пластины переходит к активному материалу другой пластины.
В процессе заряда активная масса положительных пластин окисляется, при этом гидрат закиси никеля переходит в гидрат окиси никеля, а активная масса отрицательных пластин, состоящая из гидрата закиси кадмия и железа, восстанавливается и превращается соответственно в губчатое железо и губчатый кадмий.
При разряде все процессы протекают в обратном направлении, т. е. активная масса положительных пластин восстанавливается, переходя в гидрат закиси никеля, а активная масса отрицательных пластин окисляется и превращается в гидрат закиси железа и гидрат закиси кадмия.
Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают более высокой отдачей, чем никель-железные. Кроме того, внутреннее сопротивление их ниже, а саморазряд меньше и они менее чувствительны к низкой температуре.
Электродвижущая сила заряженного щелочного аккумулятора равна приблизительно 1,34-1,38 В. При разряде под нагрузкой нормальным режимом напряжение аккумулятора составляет примерно 1,25 В и падает в конце разряда до 1 В, а во время заряда поднимается до 1,7-1,8 В.
Электродвижущая сила щелочных аккумуляторов определяется состоянием активной массы и степенью ее окисления и почти не зависит от плотности электролита.
Емкость щелочного аккумулятора несколько уменьшается с увеличением разрядного тока. При понижении температуры электролита емкость аккумулятора также уменьшается в определенной пропорции.
С повышением температуры емкость увеличивается, но при нагреве электролита свыше 45°С аккумуляторы теряют значительную часть своей емкости.
Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов вследствие меньшей проводимости активных веществ и электролита значительно выше свинцовых.
Отдача щелочных аккумуляторов по энергии и емкости ниже, чем свинцовых, и не превышает 65-70% по ампер-часам.
Потери, главным образом, получаются из-за высокого внутреннего сопротивления, разложения воды электролита и образования во время заряда веществ, которые затем самопроизвольно распадаются. Саморазряд в щелочном аккумуляторе очень невелик.
Преимуществом щелочного аккумулятора перед свинцовым является его большая механическая и электрическая прочность - он выдерживает большие перегрузки и колебания тока, не боится перезаряда и недозаряда, может длительно находиться в нерабочем состоянии и требует меньшего ухода.