Химическая энциклопедия

Аккумуляторы

Аккумуляторы
АККУМУЛЯТОРЫ

электрические (от лат. accumulator- собиратель, накопитель), хим. источники тока многократного действия. При заряде от внеш. источника электрич. тока в А. накапливается энергия, к-рая при разряде вследствие хим. р-ции непосредственно превращ. снова в электрическую и выделяется во внеш. цепь. По принципу работы и осн. элементам конструкции А. не отличаются от гальванических элементов, но электродные р-ции, а также суммарная токообразующая р-ция в А. обратимы. Поэтому после разряда А. может быть снова заряжен пропусканием тока в обратном направлении: на положит. электроде при этом образуется окислитель, на отрицательном-восстановитель.

Наиб. распространены свинцовые А., часто наз. также кислотными. Их действие основано на р-ции:

Электролит - р-р H2SO4 с концентрацией 12-24% по массе в разряженном состоянии и 28-40% в заряженном. Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) 1,95-2,15 В. Чаще всего применяют электроды из пасты, содержащей смесь Рb3 О 4 и РbО с H2SO4 (активная масса); эту пасту намазывают на профилированную сетку-токоотвод из сплава Рb с 2-12% Sb. Электроды формируют, пропуская через р-р электролита зарядный ток в определенном режиме; при этом на одном электроде образуется РbО 2, на другом-Рb. Затем электроды отмывают и сушат в условиях, исключающих возможность окисления Рb. А., собранные из таких электродов, после заливки у потребителя р-ром H2SO4 готовы к эксплуатации без подзаряда (остальные виды А. требуют дополнит. заряда). Применяют также панцирные электроды, в к-рых активная масса заключена в перфорированную пластмассовую или тканевую трубку.

Первый свинцовый А. был создан Г. Планте в 1859. Сейчас более половины мирового произ-ва Рb расходуется на изготовление свинцовых А. с единичной емкостью 2-5000 А * ч и уд. энергией 25-40 Вт * ч/кг. Осн. достоинства таких А.: относит. дешевизна, пологие разрядная и зарядная кривые, возможность работать в разл. режимах разряда; недостаток - невысокий ресурс работы (число допустимых циклов заряд-разряд для стартерных А. 100-300, для тяговых с панцирными электродами 800-1500). В конце заряда на электродах свинцового А. наблюдается заметное выделение газов, к-рые часто увлекают за собой туман из капель H2SO4. В связи с этим большое внимание уделяется созданию герметизированных свинцовых А.

Щелочные никель-кадмиевые (НКА) и никельжелезные (НЖА) А. по распространению занимают второе место после свинцовых. Токообразующая реакция:

где M-Cd или Fe. Электролит-водный р-р КОН, в к-рый иногда вводят LiOH для улучшения работоспособности окисноникелевого электрода. НРЦ составляет 1,30-1,34 В для НКА и 1,37-1,41 В для НЖА (спустя нек-рое время после окончания заряда), уд. энергия 20-35 Вт*ч/кг. Щелочные А. имеют, как правило, высокий ресурс - 1-2 тыс. циклов. Электроды м. б. разл. конструкции: ламельные, в к-рых активная масса заключена в плоские коробочки-ламели из перфорированной стальной ленты; спеченные, в к-рых активная масса вводится в поры основы, образуемой при спекании порошкообразного металлич. Ni; прессованные, в к-рых активную массу под давл. 35-60 МПа напрессовывают на стальную основу (толщина пластин 0,8-1,8 мм).

НЖА используют в осн. для изготовления тяговых аккумуляторных батарей большой емкости (до 1200 А * ч). Они дешевле НКА, но характеризуются повыш. саморазрядом из-за коррозии железа в щелочном р-ре; кроме того, у них более низкие значения отдачи по току и по энергии. В НКА не наблюдается коррозии Cd и связанного с ней газовыделения, что обусловливает большую длительность сохранения заряженного состояния и возможность полной герметизации А. Герметичные НКА выпускают емкостью от 0,01 до 160 А * ч. Их широко используют как источники электрич. энергии в приборах бытовой техники, ср-вах связи и т. п.

Серебряно-цинковые А. со щелочным электролитом имеют высокую уд. энергию (до 130 Вт*ч/кг) и способны разряжаться большими токами, но из-за высокой стоимости серебра нашли применение только в специальных отраслях, напр. в космической технике. Токообразующая р-ция:

При заряде возможно также образование AgO. Поэтому на зарядных и разрядных кривых наблюдаются ступени, соответствующие р-циям с участием Ag2O и AgO. НРЦ 1,60-1,85 В, ресурс не превышает 100-200 циклов.

Попытки замены Ag др. материалами привели к созданию никель-цинковых А., в к-рых используют спеченный или прессованный окисноникелевый электрод от НКА и цинковый электрод от серебряно-цинковых А. Токообразующая р-ция:

НРЦ 1,74-1,78 В, уд. энергия ок. 60 Вт*ч/кг, ресурс ок. 300 циклов. Разрабатываемые варианты этих А. предназначены в осн. для электромобилей, но широкому использованию их мешает недостаточный пока ресурс работы.

В никель-водородных А. протекает след. токообразующая р-ция:

Выделяющийся при заряде Н 2 накапливается под давлением. Поэтому блок с электродами помещают в стальной цилиндр, выдерживающий давления до 10 МПа. НРЦ 1,32-1,36 В, уд. энергия 50-60 Вт*ч/кг, ресурс неск. тысяч циклов. Из-за дороговизны произ-ва такие А. применяют пока только в космич. технике.

Среди перспективных конструкций А. с неводными электролитами Наиб. интерес представляют серно-натриевые с твердым керамич. электролитом из алюминатов натрия, обладающим проводимостью по ионам Na+ . Рабочая т-ра такого А. 300-350 Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия 1988


См. также `Аккумуляторы` в других словарях
приборы для постепенного накопления механической энергии. Употребляются для работ кратковременных, но требующих единовременной затраты значительной механической энергии (подъем больших тяжестей, открытие шлюзов и т. д.). Первый аккумулятор изобретен Армстронгом в 1857 г. и в простейшей своей форме мало разнится от обыкновен. гидравлического пресса. В области электричества а. имеют громадное значение, как удобопереносимые копилки электрической энергии. В качестве электрических а. могут служить все гальваническ. элементы, в котор. при разряжении не происходит выделения газов, т. е. нет потери вещества. Но ни один из до сих пор изобретенных а. не возвращает всей затраченной на заряжение энергии (в наиболее усовершенствованных а. потеря доходит до 15 %).
(Источник: "Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка". Павленков Ф., 1907)
Аккумуляторы
Так называются в машиностроительном деле приборы для накопления механической энергии. Изобретены они Армстронгом и основаны на постепенном поднятии на высоту большого груза или на сильном сжатии воздуха. Применяются они в тех случаях, где требуется периодически, после долгих промежутков бездействия, такая кратковременная, но требующая значительного механического усилия работа, как, например, открытие шлюзов, вращение конвертера при бессемеровании стали, поднятие больших тяжестей и т. д. Небольшой двигатель (паровая машина), сам по себе слишком слабый для таких работ, но находящийся в постоянном ходу, накапливает за время этих длинных перерывов главной работы в А. значительный запас механической энергии, быстро, разом расходуемый в минуту действия и вполне уже достаточный для...