АККУМУЛЯТОР

з = Q_p/Q₃.

Кпд аккумулятора характеризует отношение полученной от него при разряде энергии W_p электричества Q_p к затраченной при разряде W₃

з = W_p/W₃.

Свинцовый аккумулятор состоит из двух блоков пластин (рис. а), погруженных в электролит (25…35%-ный водный раствор серной кислоты). Положительные пластины – из металлического свинца ребристой формы (для увеличения поверхности соприкосновения с электролитом) или из свинцовых каркасов, заполненных активной массой (перекись свинца), отрицательные – свинцовые каркасы, заполненные активной массой (губчатый свинец). После изготовления пластины подвергаются электролитической обработке – формовке. При разряде (заряженный аккумулятор замкнут на внешнюю цепь) активная масса положительной и отрицательной пластин переходит в сернистое соединение свинца PBSO₄ с выделением воды, что уменьшает концентрацию электролита, его проводимость и снижает эдс аккумулятора. Затем разряд необходимо прекратить во избежание сульфатации пластин – образования на них нерастворимого сернистого свинца.

При заряде через аккумулятор проходит ток, имеющий направление, противоположное току разряда. Для этого зажимы источника, заряжающего аккумулятор, соединяются с одноименными зажимами аккумулятора. Происходит обратная химическая реакция, и на электродах восстанавливаются перекись свинца и губчатый свинец. В процессе заряда при напряжении 2,6…2,7 В наблюдается интенсивное выделение водорода, пузырьки которого, поднимаясь на поверхность электролита, создают впечатление кипения. Внутреннее сопротивление свинцового аккумулятора очень мало, поэтому сила тока короткого замыкания недопустимо велика. Коэффициент отдачи з = 0,95, кпд з = 0,75…0,8. Во избежание сульфатации аккумулятор необходимо содержать в заряженном состоянии, периодически проверять уровень, плотность электролита, напряжение под нагрузкой и при необходимости дозаряжать его. При работе с кислотными аккумуляторами следует: соблюдать меры безопасности, так как серная кислота, входящая в состав электролита, может причинить сильные ожоги; пользоваться защитными очками, резиновым фартуком, перчатками и т.д. Помещение, в котором происходит зарядка, должно иметь хорошую вентиляцию, удовлетворяющую требованиям безопасности труда. При попадании кислоты на кожу или одежду это место нужно немедленно смочить 10%-ным раствором нашатырного спирта или двууглекислой соды; при ожогах серной кислотой – обратиться к врачу.

Щелочной аккумулятор содержит в качестве электролита 21%-ный раствор едкого кали КОН или едкого натра NAOH. Он состоит из двух блоков, расположенных в стальном сосуде с электролитом (рис. б).

Пластины представляют собой стальные рамки с вставленными в них стальными коробочками, заполненными активной массой. Активная масса отрицательных пластин кадмиево-никелевых элементов состоит из губчатого кадмия, а железоникелевых – из губчатого железа; активная масса положительных пластин обоих типов аккумуляторов из гидрата окиси никеля Ni(OH)₃. Последний при разряде переходит в гидрат закиси, а губчатый кадмий (железо) – в гидрат закиси кадмия (железа). При заряде реакция идет в обратном направлении – происходит восстановление активной массы электродов. Концентрация электролита в процессе разряда и заряда остается неизменной, так как внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов больше, чем кислотных, и они менее чувствительны к коротким замыканиям. Их кпд составляет з = 0,5…0,6. Они обладают механической прочностью, большим сроком службы и менее требовательны к обслуживанию. При работе следует соблюдать осторожность: попадание электролита на кожу вызывает ожог. Место ожога необходимо немедленно промыть 2%-ным раствором борной кислоты.

Серебряно-цинковый аккумулятор состоит из двух блоков пластин, расположенных в пластиковом баке с электролитом (водный раствор КОН плотностью 1,4). Электроды представляют собой пористые пластины: положительная – из окиси серебра Ag₂O, отрицательная – из цинка Zn. При разрядке аккумулятора окись серебра переходит в металлическое серебро, а металлический цинк – в окись цинка. При зарядке происходит обратный процесс. По сравнению с рассмотренными типами аккумуляторов серебряно-цинковые имеют значительно большую емкость и мощность на единицу массы, стабильное напряжение при разряде и высокий кпд з = 0,85.

Для питания портативной аппаратуры на транзисторах используются дисковые, цилиндричные и прямоугольные аккумуляторы (начальное напряжение 1,25 В).

Устройство аккумулятора.

а – свинцового: 1 – свинец; 2 – губчатый свинец; 3 – корпус (диэлектрик); 4 – раствор серной кислоты; б – щелочного: 1 – гидрат окиси никеля; 2 – губчатый калий; 3 – стальной корпус; 4 – раствор калия или натрия.

Словарь Бензаря