Чем измеряют плотность электролита: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Содержание

Ареометры для электролита

Измерение плотности жидкости в аккумуляторе — одна из важных стадий тестирования и диагностики батареи. Достаточно провести измерения ареометром, чтобы получить достоверные данные о состоянии электролита. Плотность жидкости важна по многим причинам. Одной из них является возможное прикасание свинцовых пластик друг к другу и их последующее разрешение. Снижается плотность электролита по многим причинам. Первая — это естественное изменение состояния с годами эксплуатации аккумуляторной батареи. Вторая — постоянное доливание дистиллированной воды в банки аккумулятора, что вызывает разжижение электролита, но сохраняет его уровень. Добавлять в банки серную кислоту или готовый электролит с других аккумуляторов не стоит — это только ускорит выход из строя батареи.

 

Если вы заметили серьезные проблемы с автомобильной батареей, воспользуйтесь диагностическими методами, известными с давних времен. Для диагностики вам потребуется ареометр, который измеряет плотность электролита и расскажет о состоянии аккумуляторной батареи.

Ниже в публикации мы рассмотрим, как пользоваться ареометром и как правильно читать данные, которые он предоставляет. Также рассмотрим особенности информации от этого прибора и возможные способы устранения неполадок, которые возникли.

 

Как пользоваться ареометром для измерения плотности жидкости в аккумуляторе?

 

Опустить прибор ареометр прямо в банки аккумулятора не представляется возможным, потому придется откачать немного электролита и проверить его плотность. Помните, что каждая банка аккумулятора работает независимо друг от друга, поэтому измерить плотность жидкости придется для всех присутствующих рабочих пространств. Откачать нужное количество жидкости в специальную колбу для последующего измерения можно с помощью любой трубки, один конец которой можно закрыть пальцем. Последовательность действий в данном случае будет следующей:

 

убедитесь, что трубка не расплавится под влиянием агрессивной среды — кислоты из аккумулятора;

вставьте часть трубки в банку, чтобы жидкость набралась внутрь и осталась на одном уровне во всей банке;

закройте пальцем верхнее отверстие трубки, поднимите набранную жидкость и слейте ее в колбу;

повторите этот процесс необходимое количество раз, чтобы получить нужное количество жидкости;

далее в колбу нужно опустить ареометр, дождаться его выравнивания и посмотреть на цифру, которая находится на линии поверхности жидкости;

эта цифра и будет означать плотность электролита в вашем аккумуляторе, которую вы ищете;

далее следует проделать эту процедуру со всеми банками аккумулятора, чтобы получить достоверную картину состояния батареи.

 

 

Будьте осторожны, выполняя эту процедуру, ведь вам придется работать с агрессивной кислотой, которая не должна попадать на участки кожу, в глаза или рот человека. Если даже небольшая частица попадет на вас, неприятные последствия вам гарантированы. Рекомендуем обезопасить себя качественными перчатками, устойчивыми против кислоты, а также хорошей колбой, которая не расплавится от воздействия агрессивных веществ. С помощью ареометра вы только получите определенные данные о состоянии вашего аккумулятора, а вот правильно интерпретировать и использовать их — это непростая задача, которая требует специализированных знаний.

 

Уровень и плотность электролита — два важных фактора хорошей работы батареи

 

Автомобильный аккумулятор работает без перебоев и проблем, если плотность электролита при +25 градусах по Цельсию равна 1.28 г/см3. Это значение имеют все новые батареи, которые не работали на автомобилях и обладают заводской сертификацией.

Если же плотность в одной из банок ниже, можно предположить, что в этой части аккумулятора произошло короткое замыкание, свинцовые пластины прикоснулись друг к другу, что вызвало поломку аккумуляторной батареи. Если плотность жидкости ниже нормы во всем аккумуляторе, это свидетельствует о таких  возможных проблемах:

 

батарея глубоко разряжена, она не может дальше выполнять свои функции в полноценном режиме;

аккумулятор прошел через стадию сульфитации, получил определенные проблемы в химической реакции;

батарея прошла через чрезмерный износ при отказе генератора и работе двигателя только на аккумуляторе;

АКБ просто устарела и нуждается в замене по причине слишком высокого возрасте и большого износа;

автомобильный аккумулятор был произведен изготовителем, который не проверяет качество продукции;

перед вами не заводской аккумулятор, а подделка, которая не предоставляет особой надежности.

 

 

Любые проблемы можно решить, а самым популярным решением задачи слишком малой плотности электролита является зарядка аккумулятора.

Если получится повысить плотность путем зарядки, значит АКБ еще сможет определенное время послужить. После зарядки несколько снижается уровень электролита в банках, потому может понадобится доливка дистиллированной водой после выполнения нескольких этапов заряда. Низкий уровень электролита вызывает прикосновение свинцовых элементов и значительное увеличение риска выхода из строя всей аккумуляторной батареи. Потому следите за уровнем жидкости в банках, если ваш аккумулятор позволяет производить обслуживание.

 

Когда стоит поменять батарею и не выполнять ее ремонт и попытки зарядки?

 

Сегодня популярным трендом среди производителей аккумуляторных батарей является изготовление АКБ, которые невозможно обслужить. Речь идет даже о сложности зарядки аккумулятора, не говоря о проблемах с измерением плотности внутренней среды. Такие батареи не обладают отверстиями для изучения внутренней части аккумулятора. Зачастую это не позволяет получить необходимые условия для обнаружения проблем батареи, что вызывает необходимость менять аккумулятор на новый. Конечно, для производителя это наиболее выгодный вариант. Замена автомобильной батареи обязательно в таких случаях:

 

разрядился гелевый аккумулятор — такие виды батарей никак не обслуживаются и не заряжаются;

произошел полный глубокий разряд из-за отказа генератора, аккумулятор перестал брать заряд при подключении устройства;

жидкость в банках аккумулятора выглядит мутной — посыпались свинцовые пластины, которые невозможно восстановить;

уровень электролита начал активно и постоянно падать, что вызывает отказ батареи в нормальной работе;

обслуживание аккумулятора невозможно по причине отсутствия пробок для отвинчивания верхних частей банок;

аккумулятор разгерметизировался, электролит начал вытекать из него прямо в моторный отсек.

 

 

Не допускайте вытекания электролита внутри подкапотного пространства, ведь это может вызвать возгорание проводки или автомобильной резины. Будьте осторожны с любыми проявлениями взаимодействия с кислотой, поскольку во многих АКБ залита невероятно гремучая смесь кислот, которая точно не сделает вашу кожу мягкой и шелковистой. Пользуясь ареометром и другими средствами проверки автомобильной батареи, стоит помнить о возможных проблемах и неполадках, которые нельзя исправить. Потому в любом случае следует готовиться к покупке нового аккумулятора, как только старый начал показывать характер. Смотрите видео с рекомендациями по замеру плотности электролита в аккумуляторе:

 

Подводим итоги

 

Качественные аккумуляторы способны предоставить до 8-9 лет службы без проблем и перебоев. Тем не менее, нужно обращать внимание на особенности работы батареи, заряжать ее при необходимости и проводить обслуживание электролита и внутреннего пространства АКБ. Как только вы начнете следить за всеми этими особенностями, вы сможете защитить батарею от непредвиденных проблем с изменением состояния жидкости и прочими проблемами.

 

Купив качественную аккумуляторную батарею для автомобиля, вы получите отличную работу оборудования и сможете без лишних сложностей пользоваться аккумулятором очень долгое время. Но если вы заметили смертельную неисправность в АКБ вашего автомобиля, следует срочно проехать в специализированный магазин и приобрести новую батарею. Только так можно обезопасить себя от несвоевременного выхода из строя источника питания. А вы когда-нибудь замеряли плотность электролита в аккумуляторе вашего автомобиля?

Каталог аксессуаров Ареометры для электролита »

Плотность электролита в аккумуляторе — как измерить и увеличить + Видео

Аккумулятор является самой важной частью автомобиля. Именно благодаря нему отпала необходимость в раскручивании коленчатого вала двигателя вручную, как это делали раньше. Аккумулятор позволяет осуществить запуск стартера, который раскрутит двигатель сам, прилагая, при этом, минимум усилий – поворачивая ключ в замке зажигания. Кроме того, аккумулятор позволяет использовать свою энергию, чтобы добраться до станции технического обслуживания, когда генератор внезапно вышел из строя.

Одна из самых главных и распространенных проблем любого аккумулятор – это падение плотности электролита, который находится в специальных банках аккумулятора. Эта величина имеет большое влияние на емкость аккумулятора и если она упадет до крайней отметки, то аккумулятор будет очень быстро разряжаться. Кроме того, его дальнейшая подзарядка не будет иметь никакого смысла, после чего, батарею можно смело сдать в утиль.

Падение плотности электролита, в основном, связано с обильным испарением газов из его химического состава. Такое часто происходит, если оставить аккумулятор заряжаться на слишком длительное время. После чего, можно заметить, что аккумулятор стал разряжаться раньше положенного срока.

Чтобы продлить жизнь батареи, многие водители доливают в банки аккумулятора специальную дистиллированную воду, таким образом, повышая уровень электролита. Однако, при испарении воды, выделяется и сам электролит, который, постепенно, теряет свою плотность и оставляет на свое месте только воду. В этом случае, необходимо провести контроль плотности и, если есть такая нужда, восстановить ее.

Прежде чем восстанавливать работоспособность аккумулятора, рекомендуем вам ознакомиться с некоторыми советами.

1. Допустимая температура окружающей среды при определении плотности электролита составляет 20 градусов Цельсия. Однако, допускаются отклонения +2 градуса.

2. При работе с кислотой примите ряд мер безопасности. Среди средств вашей защиты должны быть, как минимум: перчатки и специальные очки.

3.Емкости для разведения и замены электролита должны быть подобраны заранее.

4. Так как вода и кислота имеют абсолютно разную плотность, придерживайтесь распространенного правила среди химиков: лейте кислоту в воду, а не воду в кислоту. Старайтесь никогда не нарушать этого правила, иначе рискуете получить химические ожоги.

5. Запомните еще одно очень важное правило: никогда не переворачивайте батарею. Электролит может стечь вниз, а его остатки попадут на вашу кожу. Кроме того, проведение дальнейших замеров и доливки может стать еще сложнее.

Все эти советы и следующие за ними действия распространяются только на кислотные аккумуляторы. Применение всех этих инструкций на других типах аккумуляторов не гарантирует вам правильной работоспособности батареи в дальнейшем.

Видео — Как проверить плотность электролита в аккумуляторе

Чтобы проводить замеры плотности и доливку недостающего количества электролита, необходимо приобрести следующие инструменты: ареометр, паяльник, дрель, емкость для замеров, груша резиновая, пищевая сода, электролит, дистиллированная вода и специальная кислота для АКБ.

Быстрее всего, вода испаряется летом. В этот период рекомендуется проверять уровень электролита в банках не реже одного раза в месяц. Многие аккумуляторы снабжаются прозрачными корпусами, которые позволяют сделать это визуально. Другие виды аккумуляторов обладают даже специальными индикаторами. После осмотра и выявления недостаточного уровня воды, происходит ее доливка.

Если ваша батарея не оборудована подобными элементами, то на этот случай есть специальная измерительная трубка. Ее вставляют в банку до того момента, когда коснется тонкой сетки. Как только это произойдет, закройте пальцем верхнее отверстие и вытащите трубку.  Самым допустимым уровнем электролита будет считаться диапазон от 10 до 15 миллиметров.

Как увеличить плотность электролита

1. С помощью ареометра замерьте плотность электролита в банках. Нормой значений принято считать 1,27, однако, это число может меняться, в зависимости от региона страны. Разница плотности между банками не должна превышать 0,01. Если результатом измерений стало значение 1,18, то просто долейте в банку электролит с плотностью 1,27.

2. Откачайте из банки как можно больше электролита с помощью резиновой груши. После выкачки, обязательно измерьте объем.

3. Добавьте новый раствор, но с количеством в 2 раза меньшим, чем прежний.

4. Покачайте аккумулятор в разные стороны, чтобы жидкости хорошо перемешались.

5. Замерьте плотность и, в случае необходимости, добавьте еще электролита. Снова потрясите аккумулятор. Данная процедура выполняется до тех пор, пока плотность не поднимется до номинальных значений.

6. После получения плотности 1,27, выполните доливку дистиллированной воды.

Если плотность превысит электролита, вдруг, превысит нормируемые значения на 0,05, то выполнять эту процедуру придется сначала.

Это все, что нужно знать о плотности электролита в аккумуляторе. Стоит еще раз напомнить, что при работе с кислотами следует соблюдать особую осторожность, так как они могут стать причиной химических ожогов, лечить которые достаточно трудно. Удачи  на дорогах!

О чем расскажет ареометр

10.05.2018

Описание ареометра

Ареометр состоит из стеклянной (пластиковой) трубки, внутрь которой помещен герметичный стеклянный поплавок.
Поплавок имеет шкалу по уровню погружения в жидкость которой можно снимать показания. Нижняя часть поплавка заполнена металлическими шариками, количество шариков позволяет довольно точно откалибровать прибор при его производстве.

Нижний конец трубки ареометра снабжен гибким носиком для удобства использования. В верхней части трубки установлена пластичная помпа «груша». Общий вид ареометра соответствует большой пипетке.

Измерение плотности электролита

Для того чтобы измерить плотность электролита в аккумуляторе, необходимо для начала получить доступ к его содержимому, а именно к электролиту внутри. Большинство АКБ имеют отвинчивающиеся пробки, по одной для каждой банки аккумулятора. Возможно эти пробки скрываются под защитной пластиковой пластиной, в таком случае ее необходимо снять.

    

Есть также необслуживаемые АКБ, пробки в которых запаяны на заводе изготовителе. В таких аккумуляторах не получиться измерить емкость электролита, не повредив аккумулятор. Так что перед покупкой ареометра первое что необходимо сделать, это убедиться в том, что аккумулятор обслуживаемый и имеет возможность демонтажа пробок электролита.

После того, как все пробки сняты можно переходить к измерению плотности. Следует отметить, что для наиболее точного измерения необходимо чтобы до момента измерения аккумулятор находился в состоянии «покоя» при комнатной температуре, то есть его не разряжали и не заряжали в течении 12 часов.

    

Вооружившись ареометром поочередно производим измерения в банках. Так же как пипеткой набирают лекарства, набираем раствор электролита из банки в ареометр до тех пор, пока внутренний поплавок ареометра не окажется на плаву. Отметка на поплавке, на границе с жидкостью и воздухом будет являться измеренным значением плотности электролита в конкретной банке.
Полученное значение можно сравнить с таблицей:

Для еще более точной диагностики рекомендуется производить совместные измерения напряжения на клеммах АКБ при помощи мультиметра или вольтметра.

В случае если плотность слишком большая, необходимо добавить дистиллированную воду. Если же плотность низкая, нужно добавить кислоту.


Ареометр, это довольно простой и поэтому дешевый инструмент который можно найти в арсенале практически у любого автолюбителя.

Ареометр АР-02 НПП Орион сделан из стекла, для большей долговечности и химической стойкости при контакте с кислотой.


Проверка НРЦ и плотности электролита

 

Для того, чтобы замедлить старение АКБ, необходимо выполнять несколько основных требований по контролю за состоянием батареи и электрооборудования автомобиля. Проверка напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) проводится через 6 – 8 часов после выключения двигателя (или зарядного тока при заряде от внешнего зарядного устройства). Напряжение на клеммах батареи измеряется с помощью вольтметра. Значение НРЦ в зависимости от степени заряженности батареи приведено в табл. 1. Степень заряженности также однозначно связана и с плотностью электролита АКБ

 

 

табл. 1 Зависимость напряжения разомкнутой цепи [ НРЦ ] АКБ при различных температурах электролита

Степень заряженности %

Равновесное напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) В, при различных температурах

+20…+25 С

+5…-5 С

-10…-15 С

100

12,70 – 12,90

12,80 – 13,00

12,90 – 13,10

75

12,55 – 12,65

12,55 – 12,75

12,65 – 12,85

Опасная зона

50

12,20 – 12,30

12,30 – 12,40

12,40 – 12,50

25

11,95 – 12,10

12,10 – 12,20

12,20 – 12,30

0

11,60 – 11,80

11,70 – 11,90

11,80 – 12,00

 

 

При безотказной эксплуатации необслуживаемой батареи, которая не имеет пробок, достаточно один раз в 3 – 4 месяца проверять ее НРЦ с целью определения состояния заряженности в соответствии с табл. 1. Если же возникают трудности с пуском двигателя, необходимо проверить исправность электрооборудования.

У полностью заряженной батареи плотность электролита составляет 1,28+0,01 г/см3. Линейно снижаясь, по мере разряда АКБ, она составляет 1,20+0,01 г/см3 у батарей, степень заряженности которых снизилась до 50 %. У полностью разряженной батареи плотность электролита составляет 1,10±0,01 г/см3.

Если значение плотности во всех аккумуляторах («банках») одинаково (с разбросом ±0,01 г/см3), это говорит об отсутствии внутренних замыканий. При наличии внутреннего короткого замыкания плотность электролита в дефектном аккумуляторе будет значительно ниже, чем в остальных ячейках.

Для измерения плотности применяют ареометры со сменными денсиметрами для измерения плотности различных жидкостей, например, антифриза с плотностью от 1,0 до 1,1 г/см3 или электролита с плотностью от 1,1 до 1,3 г/см3.

Одновременно необходимо замерить температуру электролита. Результат измерения плотности приводят к +25 С. Для этого к показаниям денсиметра надо прибавить или отнять поправку, полученную с помощью табл. 2 (в соответствии со знаком указанного значения поправки).

Если при измерении окажется, что НРЦ ниже 12,6 В, а плотность электролита ниже 1,24 г/см3, батарею необходимо подзарядить и проверить зарядное напряжение на ее клеммах при работающем двигателе.

 

 

табл. 2 Температурные поправки к показаниям денсиметра при приведении плотности электролита к +25 С

 

Температура электролита, С

Поправка, г/см3

Температура электролита, С

Поправка, г/см3

-65..-50

-0,06

-4…+10

-0,02

-49…-35

-0,05

+11…+24

-0,01

-34…-20

-0,04

+26…+40

+0,01

-19…-5

-0,03

+41…+55

+0,02

 

Плотность электролита в аккумуляторе: 2 простых способа проверки

Содержание статьи

Неисправности батареи

Большинству водителей знаком надрывный вой стартера или щёлканье, а то и вовсе тишина под капотом машины во время запуска двигателя. Этот неприятный момент связан со следующими неисправностями.

  1. Неисправность электропроводки автомобиля. Возможно, где-то пропал контакт, чаще всего это объясняется частичным отсутствием «массы».
  2. Неисправность втягивающего реле стартера.
  3. Предельный износ втулок стартера.
  4. Неисправность обмоток стартера.
  5. Низкое напряжение в цепи из-за разряженного аккумулятора.

Последняя причина, как правило, наиболее вероятная. Самым логичным ходом станет проверка плотности электролита в аккумуляторе. От чего она зависит?

  1. От климатической зоны.
  2. От времени года.

Для того чтобы правильно проверить плотность электролита в аккумуляторе, нужно знать её значение и иметь прибор, который называется ареометр.

Узнать правильную плотность просто — существуют специальные нормы. Средний их показатель составляет 1,24 — 1,29 кг/дм 3. Более точно:

  • холодные регионы — 1,27 — 1, 29 г/дм 3, летом и зимой;
  • средняя полоса — 1,25 — 1, 27 г/ дм 3;
  • тёплые районы — 1,23 — 1, 25 г/ дм 3.

Следует не реже одного раза в три месяца производить проверку плотности аккумулятора. Даже небольшое отклонение от нормы требует немедленного дозаряда батареи.

За показателями нужно внимательно следить — для того, чтобы АКБ проработала как можно дольше и не подводила владельца в самый ответственный момент. Особенно она «не прощает» халатного к себе отношения в зимний период. Дело в том, что на морозе теряется её ёмкость, и порой даже один неудачный пуск двигателя ведёт к разрядке АКБ.

Имея простейший прибор, проверить плотность аккумулятора в домашних условиях не представляет особого труда.

Плотность — плотностью, но и за уровнем электролита надо следить не с меньшим вниманием, особенно летом, когда аккумулятор выкипает более интенсивно.

Очень много мнений относительно уровня электролита в батарее:

  1. Одни считают, что достаточно покрыть сетки сепараторов этой жидкостью.
  2. Другие полагают, что чем больше уровень электролита, тем лучше.
  3. Третьи вообще не заглядывают под пробки аккумулятора — до того самого момента, когда перестаёт крутить стартер, что частенько вызывает у таких горе-владельцев неподдельное удивление.

Есть аккумуляторы, у которых имеется метка на корпусе, указывающая уровень электролита. Пользоваться ею не очень удобно, да и на точные показатели надеяться не приходится. Здесь поможет проверенный «дедовский» метод: стеклянная трубка с наружным диаметром 5 − 6 мм. На её корпус в нижней части следует нанести риски, указывающие правильный уровень электролита (согласно паспортным данным батареи). Трубка опускается в каждую банку поочерёдно, до упора в сетку сепаратора. Далее пальцем затыкается верхняя сторона трубки, и приспособление вынимается из банки, не отпуская пальца. Жидкость останется в трубке, и будет виден точный её уровень.

Если уровень низкий, следует понемногу наливать дистиллированную воду в банку, производя после каждой доливки контрольный замер. Если уровень слишком высок, что тоже не является правильным показателем, то с помощью ареометра лишняя жидкость откачивается. Этот способ является самым надёжным.

Необходимость зарядного устройства

Этот очень нужный прибор для содержания батареи в исправности, его необходимо иметь каждому автовладельцу. С помощью этого прибора можно всегда дозарядить АКБ, не прибегая к услугам СТО или местных «умельцев».

Имея правильный прибор с амперметром, водитель прекрасно сделает это сам. Порядок действий зарядки батареи таков.

  1. Нужно подключить зарядное устройство к батарее.
  2. Включить устройство.
  3. Установить зарядный ток. Его величина должна соответствовать десяти процентам от ёмкости АКБ. Например: если ёмкость батареи составляет 60 а/ч, то ток должен быть 6 ампер, 63 — то 6, 3 а/ч.

Время зарядки напрямую зависит от степени разряда, который определяется проверкой плотности аккумулятора ареометром. На шкале обозначен процент разрядки. К примеру, батарея разряжена на 50% и имеет паспортную ёмкость 50 а/ч. Из этого следует, что надо дозарядить недостающие 25 а/ч. Если заряжать батарею током в два ампера, то на это понадобится двенадцать с половиной часов, а если показатель тока четыре ампера — шесть часов 15 мин. и т. д.

Принцип прост и понятен, если бы не одно «но»: каждая АКБ имеет свой неповторимый «норов», особенно когда она уже далеко не новая. Она берёт зарядку по-разному: быстрее или медленнее.

Доливка жидкости

Многие «светлые головы» горячо советуют в случае сильной разрядки батареи доливать в неё серную кислоту, что является недопустимым. Кислота не сразу смешается с оставшейся жидкостью, и для этого надо заряжать АКБ. Тем временем агрессивная жидкость будет интенсивно разъедать пластины, «съедая» заодно и активную массу — порошок, нанесённый на них.

Если же долить электролит, то последствия не будут такими плачевными, но такая жидкость также плохо повлияет на состояние аккумулятора.

Доливать рекомендуется только воду. Исключения представляют те случаи, когда нужно менять весь электролит, поскольку имеющийся в батарее уже не подлежит зарядке из-за крайне низкой плотности.

Если плотность чересчур велика, нужно откачать ареометром жидкость, а потом долить дистиллированную воду. Далее производить зарядку малым током, не забывая о периодическом контроле плотности электролита.

Если электролит подлежит замене, нужно приготовить новый. Для правильного приготовления в стеклянную или кислотостойкую пластиковую ёмкость вначале наливается дистиллированная вода, а потом, тонкой струёй, кислота.

Добавляя кислоту малыми порциями, нужно часто проверять плотность электролита, доведя её до нужной величины, в зависимости от региона проживания и сезона.

Техника безопасности

Во время работы с кислотой или проверки плотности аккумулятора нужно соблюдать осторожность.

  1. Работать только в спецодежде, которую не жалко выбросить. Даже электролит, не говоря уже о концентрированной кислоте, легко приводит любую одежду и обувь в плачевное состояние.
  2. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы предотвратить возможные химические ожоги. Даже измерять плотность аккумулятора не стоит без них.
  3. Защитные очки тоже не помешают, особенно при приготовлении электролита, когда опасность попадания этой агрессивной жидкости в глаза особенно велика. Некоторые люди по неопытности льют воду в кислоту, а не наоборот, как это положено, и в результате может произойти её всплеск.
  4. Перед зарядкой АКБ следует правильно подключить её к устройству, не путая полярность.
  5. Не стоит забывать и об эффективной вентиляции. Если нет принудительной вытяжки, то вполне подойдёт хорошо проветриваемое помещение.

Во время подобных работ курить запрещается. Важно помнить о том, что кислота состоит из водорода, который взрывоопасен, и это особенно вероятно тогда, когда проводится обслуживание большого числа АКБ.

Заряжая батарею, нужно обязательно проверить чистоту вентиляционных отверстий в пробках всех банок, а ещё лучше — вывернуть их полностью.

Батарею нужно беречь от ударов.

Нельзя переворачивать АКБ вверх дном, особенно если батарея уже «в возрасте». Осыпавшаяся активная масса, доселе мирно покоившаяся на дне корпуса, замкнёт пластины. Прикрепляя аккумулятор к его штатному месту, следует помнить о том, что он не любит коротких замыканий, которые возникают вследствие неосторожной работы с ним.

Вывод

Проверка плотности электролита в аккумуляторе — залог долгой и надёжной эксплуатации батареи. Проводя регулярные измерения, водитель заботится не только о надёжности своего автомобиля, но и состоянии своего кошелька.

Пожалуйста, оцените этот материал!

Загрузка…

Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?

Каждый год автолюбители сталкиваются с проблемой зарядки аккумулятора, сульфатации и десульфатации.

Многие измеряют плотность электролита и пытаются ее восстановить. Но почему нельзя повысить плотность аккумулятора без добавления кислоты в электролит? Давайте ответим на этот вопрос.

Рассмотрим процессы, которые протекают при заряде и разряде аккумулятора — теория аккумулятора

Классическая формула:

                    ⇐ заряд            

Pb + PbO2 + 2H2SO4  ⇐        ⇒  2PbSO4 + 2H2 O  (1)

                    разряд 

Если внимательно разобрать формулу, то очевидно, что при разряде аккумулятора у нас образуется такое вещество, как сульфат свинца. Это вещество (соль) очень плохо растворимо в воде и при определенной концентрации выпадает в осадок, иногда образуя кристаллы. Из за образования данного вещества и уменьшения концентрации кислоты в электролите, соответственно пропадает плотность. Доведя аккумулятор до абсолютного разряда, плотность в электролите станет ровна единице. В растворе, будет отсутствовать кислота.

Если мы вернемся к вопросу: «Почему нельзя повысить плотность не добавляя кислоты в электролит?», а только лишь повышением напряжения, то ответ очевиден.

Предположим у нас при плотности 1,25 г/см3, которую залили на заводе, в аккумуляторе присутствует 100 молекул кислоты при полном заряде, мы начали разряжать аккумулятор, получаем 100 молекул сульфата. Если дальше заряжать аккумулятор мы опять получим те же 100 молекул кислоты и плотность 1,25 г/см3 (если не испарилась вода).

Вывод: если мы не добавляли кислоту в электролит, и у нас повысилась плотность – мы потеряли воду.

Теперь давайте разберемся с коварным веществом сульфатом свинца. Это вещество очень плохо растворимо в воде, а это значит, что насыщенный раствор данного вещества получается при очень небольшой его концентрации в электролите. Когда мы разряжаем аккумулятор, концентрация раствора сульфата свинца возрастает. Поэтому все производители аккумуляторов пишут придельное напряжение разряда аккумулятора (для 12В аккумулятора это 10,8В). Дальнейший разряд приводит к тому, что образуется перенасыщенный раствор сульфата свинца. С перенасыщенными растворами мы встречались в школе. Например, выращивая кристаллы из медного купороса. Когда в перенасыщенный раствор попадает нить, то на ней сразу начинает расти красивый синий камень. Такой же процесс происходит в аккумуляторе, начинают расти кристаллы сульфата свинца и самая большая проблема, они уже обратно не растворяются  в воде. Именно этот процесс принято называть сульфатацией. Эти кристаллы не проводят электричество, поэтому вырастание их на пластинах приводит к умиранию аккумулятора. Свойства этого кристалла можно сравнить с кристаллом оксида алюминия. Например, алюминиевая ложка не растворяется в чае, хотя алюминий, в чистом виде, очень хорошо вступает в реакцию и с водой и с воздухом. Так вот, когда мы изготавливаем алюминиевую ложку, поверхностный слой практически сразу вступает в реакцию с воздухом и ложка покрывается тончайшим слоем оксида алюминия, который мы не видим, и именно этот слой защищает нашу ложку от растворения в чае (или в частности в воде).
Так же и с сульфатом свинца в аккумуляторе, он оседает на поверхности пластин и не дает нормальному протеканию процессов.

Обратим внимание на процессы ускоряющие сулифатацию. Как раз недостаток воды, которая испаряется, очень сильно влияет на ускорение процесса. Мы только что обсудили перенасыщенный раствор сульфата. Так вот перенасыщение его произойдет быстрее, если в аккумуляторе не хватает воды, следовательно и оседание сульфата на поверхностях пластины пройдет быстрее.

Возвращаясь к нашим 100 молекулам — в связанном состоянии теряем группу SO4, далее при заряде мы уже получаем , к примеру, 50 молекул кислоты. Емкость аккумулятора изменилась в меньшую сторону.

Теперь вернемся к процессам заряда аккумулятора зарядными устройствами. Есть две (не будем сильнее углубляться в тему) основные схемы заряда аккумулятора, постоянным током (часто пишут IU) и постоянным напряжением (UI). Например, зарядные устройства Optimate используют первую схему. Она более правильная. Смысл ее в том, что в аккумулятор подается постоянный ток. Происходит та реакция, о которой мы говорили выше, оставшиеся наши молекулы, а их осталось 50, становятся снова кислотой. И так как замещать больше нечего, напряжение на пластинах повышается до 14,4В. Optimate понимает, что замещать больше нечего и переходит в другой режим работы. Дальнейший заряд не приведет к увеличению емкости, а лишь усугубит положение путем выпаривания воды из электролита.

Если мы заряжаем постоянным напряжением, то устройство не понимает, произошла ли вся замена растворенных молекул сульфата свинца на молекулы кислоты. А это ведет к тому, что дальнейшая подача тока в аккумулятор будет замещать не сульфат свинца, а непосредственно восстанавливать воду до молекул водорода и кислорода, выпаривая ее дальше из электролита. Процесс кипения аккумулятора — это активное выделение на пластинах водорода и кислорода приводит к визуальному представлению, что аккумулятор кипит. К чему приводит потеря воды мы рассмотрели выше.

Лучшие инструменты
PL-C010P

Зарядное устройство Battery Service Expert, PL-C010P

14.4/14.7/16В, ток 2,5, 6, 10А, десульфатация — импульсы/16В, SLA, GEL, AGM, Ca/Ca

8 350

Плотность электролита в аккумуляторе — зимой и летом: таблица

Большая часть аккумуляторных батарей, которые продаются в России, относится к полуобслуживаемым. Это означает, что владелец может откручивать пробки, проверять уровень и плотность электролита и при необходимости доливать внутрь дистиллированную воду. Все кислотные АКБ, когда только поступают в продажу, заряжены, как правило, на 80 процентов. При покупке следите за тем, чтобы продавец выполнил предпродажную проверку, одним из пунктов которой является проверка плотности электролита в каждой из банок.

В сегодняшней статье на нашем портале Vodi.su мы рассмотрим понятие плотности электролита: что это такое, какой она должна быть зимой и летом, как ее повысить.

В кислотных АКБ в качестве электролита применяется раствор h3SO4, то есть серной кислоты. Плотность напрямую связана с процентным содержанием раствора — чем больше серы, тем она выше. Еще один немаловажный фактор — температура самого электролита и окружающего воздуха. Зимой плотность должна быть выше, чем летом. Если же она упадет до критической отметки, то электролит попросту замерзнет со всеми вытекающими последствиями.

Измеряется данный показатель в граммах на сантиметр кубический — г/см3. Измеряют ее при помощи простого прибора ареометра, который собой представляет стеклянную колбу с грушей на конце и поплавком со шкалой в середине. При покупке нового АКБ продавец обязан измерить плотность, она должна составлять, в зависимости от географической и климатической зоны, 1,20-1,28 г/см3. Допускается разница по банкам не более 0,01 г/см3. Если же разница больше, это свидетельствует о возможном коротком замыкании в одной из ячеек. Если же плотность одинаково низкая во всех банках, это говорит как о полном разряде батареи, так и о сульфатации пластин.

Помимо измерения плотности продавец должен также проверить, как аккумулятор держит нагрузку. Для этого применяют нагрузочную вилку. В идеале напряжение должно падать с 12 до девяти Вольт и держаться на этой отметке некоторое время. Если же оно падает быстрее, а электролит в одной из банок кипит и выделяет пар, значит от покупки этой АКБ следует отказаться.

Плотность в зимний и летний период

Более детально данный параметр для вашей конкретной модели АКБ нужно изучить в гарантийном талоне. Созданы специальные таблицы для различных температур, при которых электролит может замерзнуть. Так, при плотности 1,09 г/см3 замерзание происходит при -7°С. Для условий севера плотность должна превышать 1,28-1,29 г/см3, ведь при таком показателе температура его замерзания составляет -66°С.

Плотность обычно указывают для температуры воздуха +25°С. Она должна составлять для полностью заряженной батареи:

  • 1,29 г/см3 — для температур в пределах от -30 до -50°С;
  • 1,28 — при -15-30°С;
  • 1,27 — при -4-15°С;
  • 1,24-1,26 — при более высоких температурах.

Таким образом, если вы эксплуатируете автомобиль в летний период в географических широтах Москвы или Санкт-Петербурга, плотность может быть в пределах 1,25-1,27 г/см3. Зимой же, когда температуры опускаются ниже -20-30°С, плотность повышается до 1,28 г/см3.

Обратите внимание, что “повышать” ее искусственно никак не нужно. Вы попросту продолжаете пользоваться своим автомобилем в обычном режиме. А вот если АКБ быстро разряжается, имеется смысл провести диагностику и при необходимости поставить на зарядку. В случае же, если машина долго стоит на морозе без работы, АКБ лучше снять и унести в теплое место, иначе он от длительного простоя попросту разрядится, а электролит начнет кристаллизоваться.

Практические советы по эксплуатации АКБ

Самое основное правило, которое следует запомнить, — в батарею ни в коем случае нельзя заливать серную кислоту. Повышать плотность таким образом вредно, так как при повышении активизируются химические процессы, а именно сульфатации и коррозии, и уже через год пластины станут полностью ржавыми.

Регулярно проверяйте уровень электролита и при его падении доливайте дистиллированную воду. Затем АКБ нужно либо поставить на зарядку, чтобы кислота смешалась с водой, либо зарядить АКБ от генератора во время длительной поездки.

Если машину ставите «на прикол», то есть некоторое время не используете ее, то, даже если среднесуточные температуры опускаются ниже нуля, нужно позаботиться о том, чтобы АКБ был полностью заряжен. Это минимизирует риск замерзания электролита и разрушения свинцовых пластин.

При падении плотности электролита увеличивается его сопротивление, из-за чего, собственно, и затруднен запуск двигателя. Поэтому прежде, чем завести мотор, прогрейте электролит, включив на некоторое время фары или другое электрооборудование. Не забывайте также проверять состояние клемм и очищать их. Из-за плохого контакта пускового тока недостаточно для создания нужного крутящего момента.


Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Влагомеры

и удельный вес — Generation Solar

Последнее изменение 25 марта 2020 г.

Залитые свинцово-кислотные батареи содержат раствор жидкой кислоты, который имеет решающее значение для работы батареи. Концентрация кислоты определяется с помощью прибора, называемого ареометром; ареометр измеряет плотность или удельный вес.

Удельный вес (SG) очень важен, потому что это самый прямой индикатор состояния заряда аккумулятора.Состояние заряда (SoC) прямо пропорционально удельному весу, поэтому, если мы можем измерить SG, мы можем мгновенно определить SoC. Кроме того, мониторинг SG с течением времени и в различных условиях даст нам хорошее представление об общем состоянии аккумуляторной батареи. Измерение и мониторинг SG имеет решающее значение для обслуживания батарей FLA и увеличения их срока службы.

Удельный вес — это плотность материала, выраженная по отношению к плотности воды. Таким образом, удельная плотность воды = 1.000.Жидкость с удельной массой 1,2 на 20% плотнее воды. Материалы с удельной массой> 1 тонут в воде; материалы с удельной массой <1 будут плавать. Материалы с SG = 1 будут нейтрально плавучими в воде. Вот некоторые удельные веса некоторых материалов:

Материал Удельный вес
Дистиллированная вода 1.000
Дизельное топливо 0,85
Золото 19
Рапсовое масло 0.91
Этиловый спирт 95% 0,81
Сухой воздух 0,0013
Алюминий 2,70
Чистая серная кислота 1,84
Серная кислота, содержащаяся в затопленном свинце кислотные батареи от 1,100 до 1,300

Для измерения плотности ареометр использует калиброванный поплавок или «грушу», обычно сделанную из стекла, с градуированной маркировкой. Колба будет плавать выше или ниже в жидкости в зависимости от ее удельной плотности.

Ареометры с грушей для аккумуляторов имеют цилиндр и сжимаемую резиновую камеру, которая используется для всасывания достаточного количества электролита, как в случае с индейкой, чтобы лампочка свободно покачивалась. Показание производится на пересечении уровня электролита и градуированной отметки:

. Считывание ареометра с лампочкой

Мы используем грушу-ареометры с пластмассовым корпусом. Ареометры в стеклянной бочке используются в лабораторных условиях и не подходят для полевых работ, где стеклянная бочка может быть разбита.

Ареометр с лампочкой

Это поплавковый ареометр без груши: плавающие элементы сделаны из пластика, и они объединяются, чтобы сделать ареометр намного легче читаемым, чем традиционный ареометр с грушей. По нашему опыту, этот тип ареометра требует некоторой практики, чтобы получить стабильные показания, и он имеет более короткий срок службы, чем ареометр с грушей.

Поплавковый ареометр без лампочки
Изображение: Midnite Solar

Рефрактометр — это другой вид прибора для измерения удельного веса.Вместо того, чтобы опускать колбу в кислоту, на инструмент помещают одну каплю кислоты, и измеряют удельную плотность на основе того, как свет преломляется через жидкость. Считывание производится путем направления инструмента на источник света, просмотра через линзу и считывания показанной там градуированной шкалы. Рефрактометры являются наиболее точными и простыми в использовании, но они будут работать медленнее при измерении большого количества ячеек. Рефрактометры доступны для множества различных применений и с разными градуированными шкалами; убедитесь, что у вас есть прибор для измерения удельного веса кислоты в аккумуляторной батарее.

Рефрактометры

Удельный вес зависит от температуры кислоты. В зависимости от типа имеющегося у вас ареометра может потребоваться применение поправочных коэффициентов для точности. Обратитесь к руководству по эксплуатации вашего устройства. Некоторые из них имеют встроенные термометры для легкой компенсации, а некоторые имеют автоматическую компенсацию температуры. При этом коэффициент температурной компенсации, применяемый для температур, близких к комнатной (от 20 ° C до 30 ° C), будет очень мал, и во многих случаях им можно пренебречь. Если ваши батареи очень горячие или холодные, следует обратиться к температурной компенсации.Вот таблица значений температурной компенсации удельного веса. Предполагается, что ваш ареометр откалиброван на 25 ° C. Это кислотные температуры, а не температура окружающей среды.

Коэффициенты температурной поправки на удельный вес

Помните, что аккумуляторная кислота опасна! Каждый раз, когда вы работаете с кислотой, вы должны носить защитные перчатки и маску для лица и обязательно носить резиновый фартук или одноразовую одежду. Синтетика более устойчива, чем натуральные волокна.

Инструменты после использования тщательно промыть дистиллированной водой, просушить и хранить в сухом прохладном месте.

Независимо от типа ареометра, который вы выберете, важно научиться его использовать, как при необходимости применять коэффициенты температурной компенсации и что делать с данными, которые он дает. Сохраняйте показания SG в бортовом журнале для справки; это может быть полезно для устранения неполадок в будущем и является обязательным требованием для предъявления претензии по гарантии на аккумулятор, если в этом возникнет необходимость.

Дата

% PDF-1.5 % 1 0 объект > / Метаданные 2 0 R / Страницы 3 0 R / StructTreeRoot 4 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 5 0 obj / ModDate (D: 20131029144204 + 02’00 ‘) /Режиссер / Заголовок (Дата) >> эндобдж 2 0 obj > ручей application / pdf

  • natascha
  • Дата
  • 2013-05-09T09: 15: 37 + 02: 00Microsoft® Word 20102013-10-29T14: 42: 04 + 02: 002013-10-29T14: 42: 04 + 02: 00Microsoft® Word 2010uuid: 76c77426-d3ec-44e3- 8f5a-bacebb3974aduuid: 4cc76cec-9f57-4f9b-a7c2-259e968d25fe конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 6 0 obj > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 0 / Вкладки / S / Тип / Страница / Аннотации [99 0 R] >> эндобдж 7 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 1 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 8 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 2 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 9 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 3 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 10 0 obj > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 4 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 11 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 5 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 12 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 32 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 13 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 61 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 14 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 78 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 15 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 109 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 16 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 141 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 17 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 166 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 18 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 167 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 19 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 168 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 20 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 169 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 21 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 170 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 22 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 171 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 23 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 172 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 24 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 173 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 25 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 174 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 26 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 175 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 27 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 176 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 28 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 177 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 29 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 178 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 30 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 179 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 31 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 180 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 32 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 181 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 33 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 182 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 34 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 183 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 35 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 184 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 36 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 185 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 37 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 186 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 38 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 187 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 39 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 188 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 40 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 189 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 41 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 190 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 42 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 191 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 43 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 192 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 44 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 193 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 45 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 194 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 46 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 195 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 47 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 196 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 48 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 197 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 49 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 198 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 50 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 199 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 51 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 200 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 52 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 201 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 53 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 202 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 54 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 203 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 55 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 204 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 56 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 205 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 57 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 206 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 58 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 207 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 59 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 208 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 60 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 209 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 61 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 210 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 62 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 211 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 63 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 212 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 64 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 213 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 65 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 214 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 66 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 215 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 67 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 216 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 68 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 217 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 69 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 218 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 70 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 219 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 71 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 220 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 72 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 221 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 73 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 222 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 74 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / Повернуть 0 / StructParents 223 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 75 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 224 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 76 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 225 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 77 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 226 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 78 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 227 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 79 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 228 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 80 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 229 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 81 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 230 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 82 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 231 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 83 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 232 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 84 0 объект > / MediaBox [0 0 595.32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 233 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 85 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 234 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 86 0 объект > / MediaBox [0 0 595,32 841,92] / Родитель 3 0 R / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 235 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект > эндобдж 90 0 объект > ручей xW] o6} 7Gr ~ H [\ cmŰ ב mr + K] 䆪 Xhs / r + yf> NMp_ * 1Glzdr $ $ y! kK «IÁ $ ѡ6x p% o | d ( ‘D) `) * AkV $ tG \ -gt] IXNYNL_ ~») t0YԢbrA @ չ n22l $ r + 6R4 &; [`3 # 1!’ 3 + OYv6P (f @ J_҆ * QO! LL ب f {= 0 @ B ݆ \ а۳ ? u {> fwqŮ, ‘, W7ͤ «} 5? ld5k’ ڣ` ‘᨟ Zq ((= \ RrHGNr ً (Vp} + ـ} &, Ԅv» 6)> ˘Ǣ-XW_Pƞ _ *, d0 hyHZӪe = «» 2% hMR9E? ȐiZ2h`͑k: $ 8g` & _? # Ռ | SzY / [m | g / [ n & íz16 iV) 4 (֩ vro A2 [a`ȵö_4yNa ^ Kmc48coZq 㾝 W 9HJ% wyRʮ`B) @ 3SY-YA 犞 ͱip, + Դ yzg $ | 1a_kHndm: Ww &! «] E -» {yЯ / 1ciOeO-4! \ AT_; hJH \> QOE`rMGH.X23a и .577R IV:} L.xp #) ~ 9Oϛ}? {P> = @? 2N конечный поток эндобдж 92 0 объект > ручей xE 0F ߨ KzӚZM! «4 [A3Éf dI \ єe «$ P`, $ hhB ݓ> yQ_ ~ _ | KM2`Ŭ; ZF7tq0`3X7 \ ymNZB ߨ3 t1 конечный поток эндобдж 93 0 объект > эндобдж 94 0 объект > эндобдж 95 0 объект > эндобдж 96 0 объект > эндобдж 97 0 объект > ручей

    Электролит — обзор | ScienceDirect Topics

    6.10.3 Численное моделирование расслоения электролита с использованием двумерного моделирования

    В предыдущих разделах мы изучили одномерное моделирование свинцово-кислотных аккумуляторов.Хотя одномерная модель очень точна и можно получить много полезной информации, в некоторых случаях следует выполнять по крайней мере двухмерное моделирование. Примером таких случаев является моделирование расслоения электролита. В этом явлении происходит естественная конвекция внутри аккумуляторного элемента из-за градиента концентрации электролита. Поскольку во время заряда или разряда происходит концентрация электролита (как обсуждалось на рис. 6.12B), более концентрированный электролит становится тяжелее и опускается, тогда как менее концентрированный электролит поднимается из-за силы тяжести, вызывая естественное конвекционное движение.Вызванная естественная конвекция вызывает расслоение электролита, что, в свою очередь, приводит к неравномерному использованию электродов.

    Чтобы численно отразить это явление, уравнения Навье – Стокса должны быть объединены с управляющей системой электрохимических уравнений. В этом случае следует моделировать по крайней мере двумерное пространство, потому что движение электролита не имеет смысла в одном измерении.

    Движение электролита происходит по следующим причинам:

    1.

    В портативных устройствах, таких как автомобили, корпус аккумулятора перемещается, а вместе с ним перемещается и электролит.

    2.

    Газы, выделяющиеся внутри батареи, вызывают движение электролита.

    3.

    Как упоминалось ранее, концентрация электролита является основным источником движения электролита.

    4.

    Температурный градиент в батарее может быть движущей силой для движения электролита.

    Независимо от механизма, ответственного за движение электролита, уравнения Навье – Стокса должны быть объединены с уравнениями, определяющими батарею, для моделирования движения электролита.В свинцово-кислотных аккумуляторах электролит перемещается в пористых средах, таких как электроды и сепараторы. Обычно пористость участков оказывает большое влияние на электролит и вызывает движение кислоты; однако в области ребер сепараторов у электролита достаточно места для циркуляции и естественной конвекции.

    Поскольку стратификация происходит в пористой среде, уравнения Навье – Стокса должны быть записаны в такой форме, чтобы в уравнения было включено влияние пористости. Собственная форма дается в формуле.(6.14).

    Изучено расслоение электролита в процессе разряда при постоянной температуре. В этом случае побочные реакции исключаются из основной системы уравнений, и к системе добавляются уравнения Навье – Стокса. Упрощенная система уравнений выглядит следующим образом:

    (6.92) ∇⋅ (σeff∇ϕs) −Aj = 0,

    (6.93) ∇⋅ (keff∇ϕl) + ∇⋅ (kDeff∇ (ln⁡c)) + Aj = 0,

    (6.94) ∂ (εc) ∂t + v → ⋅∇c = ∇⋅ (Deff∇c) + a2Aj2F,

    (6.95) ∂ρv → ∂t + v → ⋅∇ (ρv →) = — p + v → ⋅ (μ∇v →) + ρg [1 + β (c − c∘)] + μK (εv →),

    (6.96) ∂ρ∂t + ∇⋅ (ρv →) = 0.

    Существование уравнений Навье – Стокса и уравнения неразрывности требует особого внимания при численном решении. Патанкар [45] был одним из пионеров FVM и дал подходящий алгоритм под названием SIMPLE для решения таких систем. Подробности метода приведены в Приложении E, а больше можно найти в учебниках CFD, таких как [45,68].

    Чтобы продемонстрировать численное моделирование кислотной стратификации, мы выбрали ячейку IV из приложения A. Все необходимые параметры, такие как геометрические размеры и электрохимические характеристики, приведены в том же приложении.Alavyoon et al. [50] был первым, кто использовал эту ячейку для исследования эффекта стратификации электролита. Они использовали метод голографической лазерной интерферометрии для измерения концентрации электролита и лазерную доплеровскую велосиметрию (LDV) для измерения поля потока.

    Ячейка состоит из трех областей: положительного электрода, свободного пространства для электролита и отрицательного электрода. Электроды и свободное пространство имеют толщину 2 мм, а зарядный ток очень низкий, около 9.434 мА · см − 3. Поскольку зарядный ток низкий, температура элемента не слишком сильно меняется во время испытания, и мы можем предположить изотермическую модель при T = 25∘C.

    Alavyoon et al. [50] предложила систему уравнений для моделирования стратификации электролита, в которой вместо решения полных уравнений Навье – Стокса они использовали ползущий поток и уменьшили уравнение количества движения. Кроме того, они сделали много упрощающих предположений:

    1.

    Кинетические скорости реакций считались постоянными в направлении толщины ячейки.

    2.

    Диффузия электролита считалась постоянной. В действительности коэффициент диффузии зависит как от концентрации, так и от пористости электрода.

    3.

    Также предполагалось, что пористость электродов постоянна, что не является точным предположением.

    Они решили получившуюся систему уравнений с помощью FDM и сравнили свои результаты с экспериментальным тестом. Стоит отметить, что перед тестированием аккумуляторной батареи Alavyoon et al.выполнил процедуру подготовки:

    1.

    После подготовки установки ячейка была заполнена 5 M серной кислотой, и ячейка была разряжена с I = 9,34 мА · см-2, пока ячейка не достигнет напряжения отключения. Vcut = 1,5 В.

    2.

    Затем ячейку наполнили 2 М серной кислотой и выдержали в течение 48 часов, чтобы электролит стал однородным по всей ячейке.

    С другой стороны, Gu et al. [37] исследовали эту проблему еще раз, используя полные уравнения Навье – Стокса.В этом случае модель, предложенная Гу, оказалась более точной, чем модель Алавюна. Единственное, что не было учтено при их моделировании, — это процесс подготовки. Они не моделировали процесс подготовки, и, как мы увидим, процесс вносит изменения в начальные условия. Мы показываем, что процесс подготовки можно смоделировать с помощью одномерной модели, и, как мы увидим, это влияет на результаты.

    Здесь процесс подготовки моделируется с использованием одномерной модели, а результаты передаются в двухмерную модель.Рис. 6.15 и 6.16 показаны результаты одномерного моделирования. На рис. 6.15A показано изменение напряжения элемента. Он показывает, что для полной разрядки элементу требуется около 5,5 часов. Доли плотности тока в твердой фазе и электролите показаны на рис. 6.15B. На том же графике также нанесены суммы обеих плотностей тока. Совершенно очевидно, что сумма обеих плотностей тока постоянна и равна I = -9,34 В, что является результатом электронейтральности.

    Рисунок 6.15.Моделирование фазы разряда процесса подготовки Cell-IV. (A) Потенциал элемента во время разряда. (B) Доля плотности тока. (C) Концентрация электролита. (D) Изменение пористости. (E) Распределение активного материала. (F) Распространение SoC.

    Рисунок 6.16. Моделирование фазы разряда процесса подготовки Cell-IV. (A) Потенциал элемента во время разряда. (B) Доля плотности тока. (C) Концентрация электролита. (D) Изменение пористости. (E) Распределение активного материала. (F) Распространение SoC.

    Изменение концентрации электролита показано на рис. 6.15C, и, как можно видеть в этой ячейке, концентрация электролита достигает нуля почти во всех областях, кроме примерно 0,4M в отрицательном электроде, что незначительно. На рис. 6.15C показано изменение пористости во время разряда. Как видно, процесс приготовления приводит к неравномерному распределению пористости. Этот результат также можно увидеть в распределении активного материала, показанном на рис. 6.15E, и состоянии заряда на рис.6.15F.

    На рис. 6.16 показаны те же результаты для остального процесса, когда ячейка находится в покое на 48 часов. Напряжение ячейки остается постоянным (рис. 6.16A), и, как видно на рис. 6.16B, плотности тока твердого тела и электролита равны нулю. Единственный параметр, который изменяется во время отдыха, — это концентрация электролита, поскольку ячейка заполнена 2 М серной кислотой, и из рис. 6.16C видно, что для того, чтобы электролит стал однородным, требуется 48 часов. Из фиг.С 6.16D по 6.16F мы можем видеть, что пористость, активная площадь и SoC не меняются в течение периода покоя. Поэтому исходные значения для моделирования стратификации следует брать из этих рисунков.

    Поток жидкости моделируется с использованием ПРОСТОГО алгоритма, приведенного в Приложении E. Моделируемая область показана на Рис. 6.17A, а числовая сетка — на Рис. 6.17B. Как видно, для моделирования используется неоднородная сетка. Также обратите внимание, что для обеспечения правильной визуализации оси x и y масштабируются независимо.Результаты моделирования показаны на рис. 6.18 и 6.19 для уровней времени t = 15 и t = 30 мин соответственно. Рис. 6.18A и 6.19A показаны векторы скорости в области электролита. Ясно, что электролит имеет тенденцию двигаться вниз около электродов, потому что во время процесса зарядки внутри электродов образуется кислота в соответствии с электрохимической реакцией электродов. Но очевидно, что электролит около положительного электрода более плотный, чем отрицательный из-за стехиометрических коэффициентов основных свинцово-кислотных реакций.

    Рисунок 6.17. Модель Cell-IV и числовая сетка. (A) Модель клетки. (B) Числовая сетка.

    Рисунок 6.18. Результаты моделирования при т = 15мин. (A) Векторы скорости. (B) Поле скорости. (C) Контуры электролита.

    Рисунок 6.19. Результаты моделирования при т = 30мин. (A) Векторы скорости. (B) Поле скорости. (C) Контуры электролита.

    Фиг. 6.18B и 6.19B показана естественная конвекция, которая имеет место внутри области электролита. Некоторые вихри видны в верхней части ячейки из-за движения электролита.Результат движения электролита преобразуется в расслоение электролита, как показано на рис. 6.18C и 6.19C. Движение электролита заставляет более плотный электролит опускаться, а более легкий — подниматься. Таким образом, вдоль вертикальных сечений клетки мы видим градиент кислоты, также известный как кислотная стратификация.

    Если мы не объединим уравнение Навье – Стокса с другими определяющими уравнениями, то расслоение электролита не может быть зафиксировано. Чтобы показать этот аргумент, мы рисуем те же результаты на рис.6.19 при отсутствии движения электролита на рис. 6.20. Как можно видеть, поскольку у нас нет поля скорости (сравнивая рис. 6.20A и 6.20B), электролит не показывает никакого градиента в вертикальном направлении. Вертикальные контурные линии на рис. 6.20C подтверждают этот аргумент.

    Рисунок 6.20. Результаты моделирования при т = 30 мин без потока жидкости. (A) Векторы скорости. (B) Поле скорости. (C) Контуры электролита.

    На рис. 6.21 показан градиент концентрации электролита в средней части поперечного сечения аккумуляторного элемента.Рисунок показывает, что учет движения электролита и его игнорирование существенно влияют на конечные результаты. Следовательно, если в батарее существует свободный электролит, то имитация движения электролита имеет решающее значение, даже если движение электролита медленное и жуткое. Вертикальная составляющая поля скорости, изображенная на рис. 6.22 на той же высоте, подтверждает этот аргумент. Максимальная скорость достигает примерно 0,1 мм / с, что является медленным движением.

    Рисунок 6.21. Сравнение концентрации электролита с движением электролита и без него в секции A A .

    Рисунок 6.22. Сравнение вертикальной составляющей скорости на участке А А .

    Наконец, градиенты концентрации электролита в вертикальном направлении в центре области электролита на различных временных уровнях показаны на рис. 6.23. Понятно, что со временем градиент становится более значительным.

    Рисунок 6.23. Сравнение вертикальной составляющей скорости на участке А А .

    Измерение локальной плотности поверхностного заряда в растворах электролитов с помощью сканирующего силового микроскопа

    Biophys J.1992 Aug; 63 (2): 578–582.

    Max-Planck-Institut für Biophysik, Kennedyallee 70, 6000 Frankfurt a. M. 70, Германия

    Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

    Abstract

    Чтобы показать, что локальные поверхностные плотности заряда могут быть измерены с помощью сканирующего силового микроскопа, фиолетовые мембраны, адсорбированные на оксиде алюминия, были отображены в растворах электролитов. Кривые зависимости силы от расстояния были измерены на фиолетовых мембранах и на чистом оксиде алюминия со стандартными наконечниками из нитрида кремния.Путем сравнения электростатической силы, измеренной на обоих веществах, плотность поверхностного заряда пурпурных мембран может быть рассчитана на основе известной плотности заряда оксида алюминия. Плотность заряда пурпурных мембран составила -0,05 Кл / м 2 .

    Полный текст

    Полный текст доступен в виде отсканированной копии оригинальной печатной версии. Получите копию для печати (файл PDF) полной статьи (1.0M) или щелкните изображение страницы ниже, чтобы просмотреть страницу за страницей.Ссылки на PubMed также доступны для Избранных ссылок .

    Изображения в этой статье

    Щелкните изображение, чтобы увидеть его в увеличенном виде.

    Избранные ссылки

    Эти ссылки находятся в PubMed. Это может быть не полный список ссылок из этой статьи.

    • Барабас К., Дер А., Данчхази З., Ормос П., Кестхейи Л., Марден М. Электрооптические измерения водной суспензии пурпурной мембраны из Halobacterium halobium.Biophys J., июль 1983 г., 43 (1): 5–11. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Binnig G, Quate CF, Gerber C. Атомно-силовой микроскоп. Phys Rev Lett. 3 марта 1986 г., 56 (9): 930–933. [PubMed] [Google Scholar]
    • Brouillette CG, Muccio DD, Finney TK. Зависимость теплового разворачивания бактериородопсина от pH. Биохимия. 17 ноября 1987 г .; 26 (23): 7431–7438. [PubMed] [Google Scholar]
    • Butt HJ. Электростатическое взаимодействие в атомно-силовой микроскопии. Biophys J. 1991, октябрь; 60 (4): 777–785. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Carmeli C, Quintanilha AT, Packer L.Изменения поверхностного заряда пурпурных мембран и цикл фотореакции бактериородопсина. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1980, август; 77 (8): 4707–4711. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Эренберг Б., Березин Ю. Поверхностный потенциал на пурпурных мембранах и его односторонность изучены с помощью зонда с резонансным рамановским красителем. Biophys J., 1984, апрель; 45 (4): 663–670. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Кестхейи Л. Ориентация фрагментов мембраны электрическим полем. Biochim Biophys Acta.6 июня 1980 г., 598 (3): 429–436. [PubMed] [Google Scholar]
    • Хорана Г.Г., Гербер Г.Е., Херлихи В.К., Грей С.П., Андерегг Р.Дж., Нихей К., Биман К. Аминокислотная последовательность бактериородопсина. Proc Natl Acad Sci U S. A. 1979, октябрь; 76 (10): 5046–5050. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Кимура Ю., Фудзивара М., Икегами А. Анизотропные электрические свойства пурпурной мембраны и их изменение во время цикла фотореакции. Биофиз Дж. Март 1984, 45 (3): 615–625. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Kuschmitz D, Hess B.О соотношении протонного и фотохимического циклов в бактериородопсине. Биохимия. 1981, 13 октября; 20 (21): 5950–5957. [PubMed] [Google Scholar]
    • Oesterhelt D, Stoeckenius W. Выделение клеточной мембраны Halobacterium halobium и ее фракционирование на красную и пурпурную мембраны. Методы Энзимол. 1974; 31: 667–678. [PubMed] [Google Scholar]
    • Oesterhelt D, Tittor J. Два насоса, один принцип: перенос ионов в галобактериях под действием света. Trends Biochem Sci. 1989 Февраль; 14 (2): 57–61.[PubMed] [Google Scholar]
    • Овчинников Ю.А., Абдулаев Н.Г., Фейгина М.Ю., Киселев А.В., Лобанов Н.А. Структурные основы функционирования бактериородопсина: обзор. FEBS Lett. 1979, 15 апреля; 100 (2): 219–224. [PubMed] [Google Scholar]
    • Пакер Л., Аррио Б., Йоханнин Г., Вольфин П. Поверхностный заряд пурпурных мембран, измеренный с помощью лазерной доплеровской велосиметрии. Biochem Biophys Res Commun. 18 июля 1984 г .; 122 (1): 252–258. [PubMed] [Google Scholar]
    • Papp E, Fricsovszky G, Meszéna G.Электродихроизм пурпурной мембраны: зависимость ионной силы. Биофиз Дж. Май 1986, 49 (5): 1089–1100. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Рентал Р. Плотность поверхностного заряда пурпурной мембраны. Biophys J. 1989 Mar; 55 (3): 581–583. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Renthal R, Cha CH. Асимметрия заряда пурпурной мембраны, измеренная по тушению дансильной флуоресценции уранилом. Биофиз Дж. Май 1984, 45 (5): 1001–1006. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Terris BD, Stern JE, Rugar D, Mamin HJ.Контактная электрификация с помощью силовой микроскопии. Phys Rev Lett. 1989 Dec 11; 63 (24): 2669–2672. [PubMed] [Google Scholar]

    Статьи из Biophysical Journal предоставлены здесь любезно The Biophysical Society


    Влияние потока электролита на газовыделительный электрод

    В следующем разделе мы предложим модель наблюдаемые явления, основанные на феноменологическом подходе. В этой простой модели мы описываем влияние потока на удаление пузырьков с электрода.В этой модели подобраны разные параметры. Мы анализируем эти подгоночные параметры и сравниваем их с экспериментальными измерениями.

    Снижение потребляемой энергии

    Предыдущие измерения показывают значительное снижение перенапряжения электродов, образующих пузырьки, при протекании электролита. Таким образом, характеристики ячеек улучшаются: ячейки требуют меньше энергии для работы. Таким образом, цинковый элемент может заряжаться быстрее при фиксированном напряжении и может заряжаться с более высокой энергоэффективностью при заданном токе заряда.С экономической точки зрения снижение на 150–300 мВ в этих конфигурациях является реальным выигрышем. Это соответствует увеличению общей мощности ячеек примерно на 10%. Чтобы подтвердить это, необходимо сравнить коэффициент усиления мощности из-за снижения перенапряжения с мощностью, необходимой для циркуляции электролита в ячейке \ (\ mathcal {P} _ {h} \). Мы измерили падение давления в ячейке \ (\ Delta P \) как функцию расхода и вычислили мощность вязких потерь \ (\ mathcal {P} _ {cell = \ Delta P Q} \).{-3} \). Это показывает, что вязкие потери происходят в основном в каналах. Этот анализ приводит к расчетной рассеиваемой мощности, равной 2,8 мВт для Q = 4 мл с -1 . Это значение хорошо согласуется с измерением, равным 4 мВт для Q = 4 мл с -1 . Расхождение между оценочными значениями и измеренными может быть связано с тем, что предыдущие выражения формально действительны только для \ (\ frac {w} {h}> 10 \), что не относится к каналам. В заключение подчеркнем, что на измерения очень мало влияет наличие электрического тока.Это означает, что пузырьки, присутствующие в электролите, лишь незначительно изменяют его вязкость.

    Рис. 8

    ( a ) Гидравлическая мощность, необходимая для протекания электролита в ячейке при различной скорости потока и различной плотности тока. ( b ) Падение давления в зависимости от расхода для различной плотности тока.

    Согласно предыдущим измерениям, мощность, необходимая для циркуляции электролита во всей цепи, равна 0,3 мВт при расходе Q = 1.4} \), и соответствует 185 \ (\ upmu \) Вт для Q = 5 мл с -1 с \ (R_t \) радиусом трубки (здесь 3 мм), \ (L_t \) длиной трубки (здесь 30 см). Эти потери изменяются как функция \ (R_t \) при мощности 4, предполагая, что использование трубки с радиусом 1 мм вместо 3 мм приведет к увеличению рассеиваемой мощности в трубке в 81 раз. Это ясно показывает, что необходимо проявлять особую осторожность при выборе трубки, чтобы получить в конце концов положительный баланс.

    Моделирование

    Используемая гипотеза состоит в том, что уменьшение перенапряжения связано с высвобождением пузырьков потоком электролита. Удаление пузырьков увеличивает эффективную или рабочую площадь электродов и, таким образом, снижает перенапряжение. Мы приняли во внимание две популяции пузырьков. Эта гипотеза основана на наших наблюдениях и на ранее опубликованных экспериментах 22 . Оригинальность нашей модели состоит в том, чтобы отразить временную эволюцию перенапряжения, чего не было в предыдущих моделях 24,25 .Для простоты мы предполагаем следующие гипотезы: размер пузырей для каждой популяции постоянен. Размер маленьких пузырьков установлен равным \ (R_b = 15 \, \ upmu \) m. Размер больших пузырьков \ (R_a \) меняется в зависимости от скорости потока и плотности тока. Мы определяем \ (N_a (t) \) и \ (N_b (t) \) как количество пузырей соответствующего размера \ (R_a \) и \ (R_b \), которые остаются на поверхности. Мы предполагаем, что пузырьки появляются с заданным радиусом на поверхности \ (R_a \) или \ (R_b \) и покидают поверхность через заданное характерное время.Коалесценция или созревание Оствальда не рассматриваются.

    Объем производимого кислорода и косвенно количество пузырьков соответствует фарадеевскому процессу и, следовательно, пропорционален току; мы также предполагаем 100% кулоновский КПД для ООР. Далее мы определяем I как ток, протекающий через электрод. Эволюцией количества пузырьков на поверхности управляют три процесса: (1) количество пузырьков, образовавшихся в результате процесса Фарадея, (2) вероятность выхода пузырьков и (3) поток электролита.Пузыри возникают в результате реакции Фарадея. Мы предполагаем, что количество пузырьков, образовавшихся за единицу времени \ (\ alpha \), зависит только от плотности тока. Мы определяем \ (\ alpha _a (I) \) как количество пузырей размера \ (R_a \) и \ (\ alpha _b (I) \) количество пузырей размера \ (R_b \). Предполагается, что вероятность отрыва пузыря от поверхности зависит только от плотности тока. Мы определяем \ (- \ beta _a (I) N_a \) как количество пузырей, покидающих поверхность за единицу времени для пузырей размером \ (R_a \) и \ (- \ beta _b (I) N_b \) для пузыри размером \ (R_b \).2 \). Эта зависимость будет включена в изменение параметра \ (\ beta \) и \ (\ gamma \) в зависимости от тока. Мы предполагаем, что поток увеличивает частоту вылета пузырьков, и что это увеличение пропорционально скорости потока. Мы определяем \ (- \ gamma _a (I) Q N_a \) как количество пузырьков, которые покидают поверхность за единицу времени из-за потока для пузырьков размера \ (R_a \), и \ (- \ gamma _b ( I) QN_b \) для пузырей размером \ (R_b \). Мы принимаем предположение, что параметры \ (\ alpha _a (I), \ alpha _b (I) \ beta _a (I) \ beta _b (I) \ gamma _a (I) \ gamma _b (I) \) зависят от I, а не локальной плотности тока j , приближение среднего поля, которое является основой этой простой модели.По мере уменьшения поверхности при наличии пузырьков значение локальной плотности тока увеличивается со временем во время экспериментов по хронопотенциометрии. Мы пренебрегли этими вариациями второго порядка в модели.

    Сохранение количества пузырьков выражается следующим образом:

    $$ \ begin {align} \ frac {dN_a (t)} {dt} = & {} \ alpha _a (I) — \ beta _a (I) N_a- \ gamma _a (I) Q N_a \ end {align} $$

    (4)

    $$ \ begin {align} \ frac {dN_b (t)} {dt} = & {} \ alpha _b (I) — \ beta _b (I) N_b- \ gamma _b (I) Q N_b \ end { выровнено} $$

    (5)

    Параметры \ (\ alpha _a (I) \), \ (\ alpha _b (I) \) связаны объемом произведенного кислорода.

    $$ \ begin {align} \ frac {d V_ {O_2} (t)} {dt} = \ frac {V_m I} {4 F} = \ alpha _a (I) V_a + \ alpha _b (I) V_b \ end {align} $$

    (6)

    \ (V_ {O_2} (t) \) — объем кислорода, произведенный за время t, F — постоянная Фарадея, \ (V_m \) — молярный объем и \ (V_a \) & \ (V_b \) — объемы пузырей радиуса \ (R_a \) и \ (R_b \) соответственно.

    Этот набор уравнений позволяет нам рассчитать активную поверхность S ( t ) электрода как функцию времени:

    $$ \ begin {align} S (t) = S_o-N_a (t) S_a-N_b (t) S_b \ end {выровнено} $$

    (7)

    где \ (S_a \) и \ (S_b \) — это поверхности, покрытые пузырьками из популяции a и b.{2} \) с коэффициентом K. Следуя 24,26,27 , мы берем K = 1. Такое определение покрытия пузырьков является правильным, поскольку плотность тока в заштрихованной области под пузырьками равна нулю или очень мала. \ (S_0 \) соответствует общей поверхности электрода, контактирующего с электролитом, когда на его поверхности нет пузырьков.

    Наконец, уравнение Батлера – Фольмера позволяет нам найти эволюцию потенциала с учетом эволюции поверхности:

    $$ \ begin {align} E = E_ {eq} + \ frac {RT} {z \ alpha _0F} ln (\ frac {S_0} {S (t)}) + \ frac {RT} {z \ alpha _0F} ln (\ frac {I} {I_ {0}}) \ end {align} $$

    (8)

    I — ток на электроде.\ (I_ {0} \) и \ (\ alpha _0 \) выводятся из подгонки Тафеля. Эти уравнения учитывают перенапряжение из-за кинетики реакции в отсутствие пузырьков и перенапряжение из-за присутствия пузырьков, созданное гиперполяризацией электрода в 28 . Мы пренебрегли омическими потерями из-за внутреннего сопротивления ячейки, перенапряжения, создаваемого градиентами концентрации вблизи границы раздела, перенапряжения, создаваемого солюбилизацией газов в электролите.Каждое из этих перенапряжений составляет от 1 до 10 мВ в нашей ситуации 28 .

    Во время экспериментов по вольтамперометрии скорость сканирования достаточно высока, чтобы избежать образования пузырьков над электродом, поскольку заряд, прошедший через этот короткий эксперимент, остается довольно низким. Эксперименты по вольтамперометрии также проводились в присутствии потока для определения \ (I_0 \), в обоих случаях мы сообщаем одинаковые значения. Эта модель имеет пять независимых параметров подгонки \ (\ alpha _b (I), \ beta _a (I), \ gamma _a (I), \ beta _b (I), \ gamma _b (I) \) и может быть возобновлена уравнения 4, 5, 7, 8.Используя процедуру наименьших квадратов для подбора экспериментальных значений (по различным данным вольтамперометрии для различных расходов), мы рассчитали их как функцию тока. \ (R_a \) и \ (R_b \) были измерены в экспериментальной секции и не являются подгоночными параметрами.

    Эксперименты по хронопотенциометрии хорошо подходят этой простой модели (см. Рис. 3, 4, 5). Прежде чем приступить к анализу измеренных параметров, вернемся к замечанию, сделанному в разделе хронопотенциометрии. Подгонка модели с низким током не так хороша, как модель с высоким током с точки зрения кинетики.Экспериментальные точки находятся над моделью. Это связано с тем, что при малых токах очень важно исходное состояние поверхности. Если пузырьки не были вытеснены с поверхности, для их удаления потребуется некоторое время, что приведет к более высокому потенциалу, чем ожидалось. При высоких токах эти пузыри очень быстро маскируются пузырями, создаваемыми током, так что подгонка работает идеально.

    Таблицы I, II и III отображают значения этих феноменологических параметров как функцию тока.Три протестированных электрода имеют одинаковое поведение. \ (\ alpha _a (I) \) и \ (\ alpha _b (I) \) оба пропорциональны I , они проверяют уравнение 6. Напоминаем, что \ (\ alpha _a (I) \) не является подгоночный параметр рассчитывается из \ (\ alpha _b (I) \). \ (\ alpha _b (I) \) выше, чем \ (\ alpha _a (I) \), потому что количество маленьких пузырей больше, чем количество больших. Кроме того, общий объем кислорода \ (\ alpha _a V_a \), присутствующий в больших пузырьках, меньше, чем общий объем кислорода \ (\ alpha _b V_b \) в маленьких пузырьках, даже если популяция A больше по размеру.\ (\ beta _b (I) \) выше, чем \ (\ beta _a (I) \). Это соответствует тому, что ожидается. Все пузыри развиваются с одинаковой скоростью, естественно, что большому пузырю требуется больше времени, чтобы достичь самого большого размера.

    Рисунок 9

    Полезная полученная мощность, рассчитанная с помощью аналитической модели для различных исследованных систем. ( a ) Цинковая ячейка. ( b ) Электролизная ячейка.

    Напомним, что \ (\ gamma \) — это параметр потока, который дает количество пузырьков, высвобождаемых потоком электролита в единицу времени.Значения \ (\ gamma _a \) ниже, чем значения \ (\ gamma _b \), на первый взгляд это также удивительно, поскольку сила сопротивления жидкости, оказываемая на пузырек, увеличивается пропорционально квадрату радиуса пузыря и, следовательно, должна быть выше для более крупных пузырей 24 . Однако, как показывает микроскопическая визуализация, маленькие пузырьки образуют цепочки пузырьков, а сила сопротивления в шлейфе выше, чем у той, которая находится у поверхности. Это объясняет, почему параметр \ (\ gamma \) уменьшается в зависимости от размера пузыря.Значения \ (\ gamma \) не зависят от силы тока. Это происходит из-за того, что сила сопротивления не связана с частотой образования пузырьков.

    Как упоминалось в начале параграфа, три протестированных электрода имеют одинаковые значения параметров подгонки. Однако есть важное различие в параметрах \ (\ gamma \). Эффект потока на никелевой сетке более скромный, чем на углеродных и платиновых пластинах. Это может быть связано с геометрией электрода, которая может удерживать пузырьки в сетке.Чем больше параметр \ (\ gamma \), тем больше выигрыш в энергии на батарее или электролизере. Таким образом, пластина была бы более эффективной для применения в этой конкретной конфигурации.

    Результаты на рис. 3 иллюстрируют этот более низкий КПД, особенно при высокой плотности тока. При j = 20 мА · см −2 разность потенциалов между текущим и статическим электролитом составляет около 60 мВ по сравнению с 150-200 мВ для угольного и платинового электрода. Линейная интерполяция эволюции числовых параметров позволяет рассчитать потенциал электрода для более высоких плотностей тока при заданном расходе.

    Таблица 1 Параметры моделирования платинового электрода. Таблица 2 Параметры моделирования никелевого электрода. Таблица 3 Параметры моделирования угольного электрода.

    На рисунке 9 показаны результаты моделирования общего снижения мощности заряда за счет использования проточного электролита. Эти результаты учитывают вязкие потери в ячейках. Вязкие потери увеличиваются с увеличением скорости потока, и результаты моделирования позволяют определить условия потока для получения положительного прироста энергии.Этот прирост является положительным для скоростей потока ниже 10 мл с -1 для цинковой ячейки и ниже 15 мл с -1 для электролизной ячейки. Оптимальная скорость потока соответствует максимуму кривых, показанных на рис. 9. Получаемая мощность выше на электролизной ячейке, которая имеет два электрода для выделения газа.

    Заключение

    В данной работе мы изучили поведение газообразующих электродов в присутствии потока электролита. Мы вводим новые элементы в пользу использования проточных батарей вне сектора возобновляемых источников энергии.Ранее было показано, что поток может уменьшить образование дендритов. Мы показали, что поток электролита также снижает перенапряжение на электродах, выделяющих газ. Такое поведение является довольно общим и наблюдается как на платиновой пластине, так и на никелевом сетчатом электроде. Причина проста: поток сметает пузырьки и предотвращает уменьшение эффективной площади электрода. Мы отмечаем, что это может привести к увеличению общей мощности заряда батареи на 7,5% при плотности тока менее j = 20 мА · см −2 .Это усиление учитывает вязкие потери, вызванные циркуляцией электродов.

    Эти потери можно легко уменьшить, используя соответствующий гидравлический контур, который позволяет избежать высокого гидравлического сопротивления. Мы также разработали простую модель для прогнозирования производительности ячейки. Мы считаем, что такая модель важна на этапах масштабирования и индустриализации батареи. Поскольку поточный процесс экономически эффективен, его можно сочетать с воздушно-цинковыми батареями для транспортных средств.Следует отметить, что топливные элементы уже были предложены для этого типа приложений 29,30 .

    Модель для расчета плотности водных растворов электролитов

    Разработана новая модель для расчета плотности водных растворов электролитов. Параметры для 59 электролитов были установлены на основе обширного критического обзора опубликованной литературы. для растворов одного электролита в воде, включая более 10 700 точек. Средняя разница между расчетная и экспериментальная плотность растворов воды и одного электролита 0.10 кг м -3 с стандартное отклонение 1,44 кг м -3 . Модель была проверена путем предсказания плотности систем двух или больше электролитов в воде. Средняя разница между экспериментальными и расчетными значениями для свыше 1600 точек составляет 0,003 кг м -3 со стандартным отклонением 1,39 кг м -3 . Исследуемые электролиты: AlCl 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 , BaCl 2 , CaCl 2 , CdCl 2 , CdSO 4 , CoCl 2 , CoSO 905Cl19 4 905Cl19 3 , Cr 2 (SO 4 ) 3 , CuCl 2 , CuSO 4 , FeCl 2 , FeSO 4 , FeCl 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , HCl, HCN, HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , KCl, K 2 CO 3 , KNO 3 , KOH, K 2 SO 4 , LiCl, Li 2 SO 4 , MgCl 2 , MgSO 4 , MnCl 2 , MnSO 4 , NaBr, NaCl, NaClO 3 , Na 2 CO 3 , NaCOH 3 , NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , NaHSO 3 , NaI, Na 2 MoO 4 , NaNO 2 , NaNO 3 , NaOH, Na 3 PO 4 905 9020, Na 2 SO 3 , Na 2 S 2 O 3 , Na 2 SO 4 , NH 3 , NH 4 Cl, NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 SO 4 , NiCl 2 , NiSO 4 , SrCl 2 , ZnCl 2 и ЗнСО 4 .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.