Номер части:
Журнал
ISSN: 2411-6467 (Print)
ISSN: 2413-9335 (Online)
Статьи, опубликованные в журнале, представляется читателям на условиях свободной лицензии CC BY-ND

ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ ТЕПЛОВОМ РАЗГОНЕ В НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
DOI:
Дата публикации статьи в журнале:
Название журнала: Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале, Выпуск: , Том: , Страницы в выпуске: -
Данные для цитирования: . ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ ТЕПЛОВОМ РАЗГОНЕ В НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ // Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале. Технические науки. ; ():-.

Введение

В некоторых типах никель кадмиевых аккумуляторов в процессе заряда при постоянном напряжении может возникнуть явление теплового разгона. Это явление сопровождается  резким увеличением тока заряда, что приводит к разогреву, вскипанию электролита, выделению пара, дыма и к разрушению аккумулятора, сопровождающемуся взрывом и возгоранием. В этой статье исследована экспериментально  вероятность возникновения теплового разгона в зависимости от напряжения заряда, срока службы (эксплуатации) аккумуляторов, а также приведены результаты определения состава газовой смеси, выделившейся  в процессе теплового разгона. Данная статья продолжает исследования по тепловому разгону в никель-кадмиевых аккумуляторах начатые в работах [1-15].

Экспериментальная часть

Для исследования были взяты аккумуляторы НКГ-8К и НКГ-50СА с плотной упаковкой электродов и тонкими сепараторами. Выбор этих аккумуляторов обусловлен тем, что одной из причин возникновения теплового разгона в них является прорастание дендритов кадмия  через сепаратор. Процесс прорастания дендритов зависит от толщины сепаратора, структуры и диаметра пор и значительно замедляется с увеличением толщины сепаратора и уменьшением диаметра пор [1-8]. Аккумуляторы заряжались при постоянных напряжениях в соответствии с инструкциями по их  эксплуатации. Режимы заряда, разряда и контрольно тренировочных циклов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Режимы циклирования аккумуляторов

Тип аккумулятора НКГ-8К НКГ-50СА
Заряд Напряжение. В 1,45;   1,67;   1,87;  2,2
Время, час 8
 

Разряд

Ток. А 10 15
Конечное

Напряжение, В

1 1
Контр.

заряд

Ток, А 5 8
Время, час 8 8

В таблице 2. представлены результаты циклирования аккумуляторов НКГ-8К, НКГ-50СА.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что из всех 640 выполненных зарядно-разрядных циклов имели место  только два случая теплового разгона для аккумуляторов НКГ-8К и НКГ-50СА. В этих случаях теплового разгона проводилось исследование состава газовой смеси.

Таблица 2

Результаты циклирования никель-кадмиевых аккумуляторов

Тип аккумулятора НКГ-8К НКГ-50СА
Число используемых аккумуляторов 10 10
Число зарядно-разрядных циклов 640 640
Число тепловых разгонов 1 1
Срок службы аккум. с тепловым разгоном, лет 4,8; 5,0
Напряжение заряда при тепловом разгоне, В 2,20 1,87

 

Определение состава газовой смеси, выделившейся в процессе теплового разгона

Выделившийся в результате теплового разгона газ через трубку, одетую на полый штуцер, попадал в специальную эластичную ёмкость объёмом 1060 литров. По завершению процесса теплового разгона первоначальный объём газовой смеси охлаждался до комнатной температуры. Затем повторно измерялся объём газовой смеси. Разность первоначального и повторного  измерения объёма давала объём выделившегося пара. В табл. 3 приведен состав газовой смеси, выделившейся в процессе теплового разгона. Объём измерялся с точностью не ниже 5%. Интенсивное выделение газа  и пара из аккумулятора происходит в течение 2-4 минут. Выделившаяся  парогазовая смесь имеет температуру не ниже 300 0С.

Таблица 3

Состав газовой смеси, выделившейся в результате теплового разгона

Тип аккумулятора Номер аккумулятора Общее кол-во газовой смеси, выделившейся при тепловом азгоне, л Количество

выделившегося

пара, л

Оставший-ся газ, л
НКГ-8К 1 26 6 20
НКГ-50СА 1 165 36 129

Анализ газа, полученного в результате теплового разгона

В процессе теплового разгона выделяются пары воды, продукты горения составных частей аккумулятора, водород и кислород (как результат разложения воды и оксидов в электродах). Качественный и количественный анализ состава газовой смеси, после отделения пара проведен с помощью объёмно-оптического газоанализатора ООГ-2М, который способен определять процентное содержание  углекислого газа, кислорода, оксида углерода, водорода и метана в газовой смеси. Содержание углекислого газа, кислорода,  и оксида углерода определялись газо-объёмным методом, а метана и водорода с помощью встроенного интерферометра. В табл. 4 представлены результаты анализа газовой смеси, полученной из исследуемых аккумуляторов в процессе теплового разгона. Абсолютная ошибка процентной концентрации газов в табл.4 составляет 0,3-0,5 %.

Таблица 4

Состав газовых смесей после теплового разгона

Тип аккумуляторов Номер аккумулятора Концентрация

водорода, %

Концентрация

кислорода, %

Концентрация

прочих газов, %

НКГ-8К 1 95 4,5 0,5
НКГ-50СА 1 91 8,4 0,6

 

Выводы

Исходя из предположения, что в результате теплового разгона происходит только разложение воды на кадмиевом и никелевом электродах электрохимическим путем, по уравнениям (1) и (2), соответственно,  а также из-за высокой температуры, термическим путём, по уравнению (3), процентное соотношение между водородом и кислородом в газовой смеси должно быть следующим: кислорода 33,3 %, водорода 66,7 %, ( т.е. один к двум).

то в результате увеличилось бы процентное содержание кислорода, но не водорода. Таким образом, исследование состава газовой смеси, полученной в результате теплового разгона, дало неожиданные результаты, поскольку содержание водорода в газовой смеси оказалось более значительным. Полученный результат можно объяснить, если предположить, что водород в какой-либо форме уже присутствовал в электродах до теплового разгона и из-за высокой температуры он выделился в большом количестве. Это предположение могло бы объяснить и тепловые эфекты и изменение напряжения на клеммах аккумуляторов в процессе теплового разгона. Однако, требуется детальная проверка этого предположения, что и составляет предмет дальнейшего исследования.

Список литературы:

  1. Галушкина Н.Н., Галушкин Н.Е., Галушкин Д.Н. Исследование процесса теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах // Электрохимическая энергетика. 2005. Т. 5. №1. С. 40-42.
  2. Galushkin D.N., Yazvinskaya N.N., Galushkin N.E. Investigation of the process of thermal runaway in nickel-cadmium accumulators //Journal of Power Sources. 2008. Vol.177. № 2.  P. 610-616.
  3. Галушкин Д.Н., Румянцев К. Е., Галушкин Н.Е. Исследование нестационарных процессов в щелочных аккумуляторах. Шахты: Изд. ЮРГУЭС, 2001. — 112с.
  4. Галушкин Н.Е., Кукоз В.Ф., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в химических источниках тока. Шахты: Изд. ЮРГУЭС, 2010.- 210с.
  5. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И.А. Возможность теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах большой емкости с ламельными электродами // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2012. № 3. С. 89-92.
  6. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И.А. Возможность теплового разгона в цилиндрических и дисковых никель-кадмиевых аккумуляторах // Химическая промышленность сегодня. 2012. № 7. С. 54-56.
  7. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах с металлокерамическими и прессованными электродами // Электрохимическая энергетика. 2012. Т. 12. № 1. С. 42-45.
  8. Галушкин Д.Н., Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах //Фундаментальные исследования. 2012. № 11(1). С. 116-119.
  9. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах //Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2013. № 2(171). С. 75-78.
  10. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Исследование причин теплового разгона в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах //Электрохимическая энергетика. 2012. Т. 12. № 4. С. 208-211.
  11. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Ni-Cd batteries as hydrogen storage units of high-capacity //ECS Electrochemistry Letters. 2013. Vol. 2. № 1. P. A1-A2.
  12. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И.А. Тепловой разгон в щелочных аккумуляторах //Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2013. № 6(175). С. 62-65.
  13. Galushkin D.N., Galushkina I.A. Thermal Runaway in Sealed Alkaline Batteries //International Journal of Electrochemical Science. 2014. Vol. 9. P. 3022-3028, Vol.9/90603022.pdf.
  14. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A.Causes Analysis of Thermal Runaway in Nickel–Cadmium Accumulators// Journal of The Electrochemical Society. 2014. Vol. 161.  P. A1360-A1363.
  15. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. Возможность теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах фирмы Saft // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2014. № 3(178). С. 87-90.[schema type=»book» name=»ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ ТЕПЛОВОМ РАЗГОНЕ В НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ » author=»Галушкин Дмитрий Николаевич, Попов Владимир Павлович, Галушкин Николай Ефимович, Язвинская Наталья Николаевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-17″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]
Список литературы:


Записи созданы 9819

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх
slot thailand slot terpercaya slot dana jendralsmaya slot maxwin slot server luar demo slot slot 4d slot terbaru slot gacor slot deposit pulsa dragonslot99 slot88 selotgacorku slot thailand slot terbaru data hk
404: Not Found