ups電源密封鉛酸蓄電池可分為電極方式和陰極吸收方式。

來源:UPS電源 發(fā)布時間:08/11/2023 瀏覽次數(shù):
鉛酸蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)過程。圖3-52給出鉛酸蓄電池的充、放電電化學(xué)反應(yīng)過程和反應(yīng)式。把充、放電時參與化學(xué)變化的電極物質(zhì)(氧化劑、還原劑)稱為作用物質(zhì)和活性物質(zhì)。從反應(yīng)式中可以看出,電解液的密度所放電下降,隨充電上升。其比率與充放電量成比例,故可根據(jù)密度變化推測出充放電量。在這個化學(xué)反應(yīng)中,溫度隨充電上升,隨放電下降。但放電時由于從周圍吸收熱量,故小型電池的溫度幾乎不發(fā)生變化,此外,由于電池內(nèi)阻而產(chǎn)生焦耳熱量。從電化學(xué)的反應(yīng)過程,雖然看不出有氣體產(chǎn)生及自放電現(xiàn)象,但在靜止時,鉛酸蓄電池內(nèi)就有氣體產(chǎn)生及自放電現(xiàn)象存在,特別是在充電末期及過充電時,不可避免地使電解液中的水分解成H、0.氣體。其反應(yīng)式如下。具有爆鳴特點,帶著酸霧逸出,使鉛酸蓄電池不易密封,同時在使用中產(chǎn)生自放電,所以要頻繁地均衡充電及補充水,且對安全問題時時操心。

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密封鉛酸蓄電池的發(fā)展,由于它運行時的少維護、無酸霧溢出和價格低廉的特點,被視為現(xiàn)代電信系統(tǒng)和電子儀器的理想直流電源設(shè)備。使電極上析出氫氣和氧氣再化合成水。但催化栓在促使氫氧反應(yīng)時產(chǎn)生大量的熱,使催化栓發(fā)熱。鈀的使用壽命短,需要定期更換。另外,裝有催化栓的蓄電池充電時,尚有部分氫、氧及水逸出電池,故仍需加注少量蒸餾水,因此未能得到推廣應(yīng)用。


密封鉛酸蓄電池可分為電極方式和陰極吸收方式。
(1)電極方式。這種電池的結(jié)構(gòu)是將燃料電池中的氣體電極的研究成果移植到密封式鉛酸蓄電池中,一個電池中可裝一對輔助電極,一個輔助電極吸收氧氣,另一個輔助電極吸收氫氣,也可以只裝一個吸氫輔助電極。其作用原理可以用氫電極為例來說明。吸收氫的輔助電極上載有使氫易于氧化的催化劑。


(2)陰極吸收方式(VRLA式)。正極在充電時產(chǎn)生的氧氣,通過隔膜擴散到達負(fù)極,與活性物質(zhì)鉛反應(yīng)。形成PO,進而與HS0,反應(yīng)生成PbSO,和H,O(稱為氧循環(huán))。因這時負(fù)極上進行陰極還原反應(yīng),當(dāng)有PbSO,存在時,負(fù)極上只進行PbSO,的還原,而不進行H+離子的還原過程。從而無氫、氧從電池中逸出。陰極吸收式鉛酸電池采用隔膜吸收電解液,或采用膠狀電解液時,可使電池的電解液不自由流動,又無氣體逸出,達到全密封的要求。但考慮到電池的自放電,以及充電后期存在氫析出的可能性,故電池裝有安全閥。當(dāng)電池內(nèi)氣壓增至某一值時,安全閥打開,氣體排出,故也稱為閥控式密封留酸(VRLA)蓄電池。隨著電信事業(yè)的發(fā)展,電話交換機的程控化,20世紀(jì)90年代開始,128VRLA蓄電池在我國電信部門逐步得到推廣。


閥控式密封船酸蓄電池中所進行的成流反應(yīng)和鉛酸蓄電池一樣,仍然是雙硫酸鹽化理論。其主要不同之處在于以下幾方面。
(1)在存放和充電時減少氣體的產(chǎn)生和水的分解,故采用低錦或無梯合金。負(fù)極活性物質(zhì)設(shè)計得過量,吸收充電時正極析出的氧氣。
(2)無多余的可以自由流動的電解液。采用膠體(Gel)電解液或使電解液吸收在多孔的玻璃纖維隔膜(ACM)中。
(3)采用安全閥代替排氣栓。

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蓄電池的優(yōu)點
(1)電池荷電出廠,安裝時不需要輔助設(shè)備,安裝后即可使用。
(2)正、負(fù)極板板柵多采用起低梯合金,氣體產(chǎn)生量少。由正極析出的氧氣可在負(fù)極上還原成水,失水極少。在使用壽命期內(nèi),不需要檢測電解液有密度和添加水。
(3)電池單體槽、蓋之間密封,蓋上配有單向排氣密封閥,使蓄電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體不得從安全閥向外排出。閥在一定范圍內(nèi)開閉,既可使內(nèi)部氣體達到一定壓力后逸出,又能防止外部氣體進入蓄電池內(nèi)部。
(4)采用超細(xì)玻璃纖維棉隔板或膠體,它們具有高的吸附電解液的能力,高孔率,低電阻,化學(xué)穩(wěn)定性好,加上密封閥的配制,可使蓄電池在不同方位安置。
(5)在正常使用期沒有腐蝕氣體產(chǎn)生,可以和通信設(shè)備安裝在同一房間,節(jié)省了建筑面積和人力。
(6)與同容量防酸式蓄電池相比,VRLA蓄電池體積小、質(zhì)量小、自放電低等。


蓄電池內(nèi)部氧循環(huán)的特點蓄電池是在鉛酸蓄電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,具有內(nèi)部氧循環(huán)抑制氫氣產(chǎn)生的特點,具體表述如下。從上述的一切反應(yīng)可以看出,在電解液中的B,0先在正極上產(chǎn)生O,再在負(fù)極上產(chǎn)生BO.即正很產(chǎn)生氧被負(fù)極(陰極)吸收了,所以,這種電池又稱為陰極吸收式密封固定型鉛酸蓄電池。這種氧循環(huán)在電池內(nèi)部沒有增加壓力。蓄電池充電時,04,氣體不是同時產(chǎn)生的,正極上活性物質(zhì)PSO,被氧化成PbO,達70%時開始產(chǎn)生0.,而負(fù)極活性物質(zhì)P5O,被還原成絨狀門,達90%時才有氫氣產(chǎn)生。電池設(shè)計時,過去由于采用過量的負(fù)極活性材料,導(dǎo)致氫氣的產(chǎn)生。目前,大都采用析氫電位的板柵材料,以盡量避免氫氣的產(chǎn)生,在整個化學(xué)反應(yīng)期間,使負(fù)極永遠處于不飽合狀態(tài),達不到析氫過電位。因此,無氫氣產(chǎn)生,形成單純的氧循環(huán),從而使電池達到密封的目的。

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蓄電池的結(jié)構(gòu)特點多余氣體后自動關(guān)閉,保持電池內(nèi)部壓力在最佳范圍內(nèi),同時 圖3-53VRLA 蓄電池結(jié)構(gòu)不允許空氣中的氣體進入電池內(nèi),以免造成自放電。常用的排氣閥有膠帽式、傘式和膠柱式三種結(jié)構(gòu),從可靠性角度看,實踐證明膠柱式最好,傘式次之,膠帽式最差。近年來,出現(xiàn)一種新排氣閥,稱為“唇形閥”,多余的氣體可通過類似嘴唇形狀的結(jié)構(gòu)部位排除,開啟、閉合壓力相當(dāng)精確,制造工藝要求高。端子。接線端子應(yīng)由鉛、鋁合金或銅鑄造,并含有能進行機械連接的螺紋心件(內(nèi)螺紋或外螺紋)。該心件的制備應(yīng)保證能與端子進行有效的電氣和機械連接,需采用長的機械密封軌道。選擇收縮率小的密封材料,使極柱密封結(jié)構(gòu)良好。極柱密封結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免鉛件焊接和密封膠與鉛的粘合。如果采用極柱套壓管密封圈與密封膠聯(lián)合密封的方式,密封效果較好,可消除極柱爬酸現(xiàn)象。外殼。電池的槽、蓋材料選擇,對電池失水有一定影響,幾種槽、蓋材料對水蒸氣和氧的相對滲透率列于表3-17。蓄電池技術(shù)性能要求
1)對VRLA蓄電池技術(shù)性能要求
(1)結(jié)構(gòu)。VRLA蓄電池的正、負(fù)極端子應(yīng)便于連接,并有明顯標(biāo)志。端子應(yīng)用螺栓、螺母連接。蓄電池間的連接電壓降A(chǔ)U<10mV。
(2)容量。

1 容量保存率。蓄電池帶酸荷電出廠,靜置90天后其容量保存率不低于80%。② 10小時率容量第一次循環(huán)不低于0.95C。,第三次循環(huán)應(yīng)達到Co,3小時率和1小時率的容量應(yīng)分別在第四次和第五次循環(huán)以前達到Co。

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