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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(lái)源:UPS電源 發(fā)布時(shí)間:08/11/2023 瀏覽次數:
鉛酸蓄電池的電化學(xué)反應過(guò)程。圖3-52給出鉛酸蓄電池的充、放電電化學(xué)反應過(guò)程和反應式。把充、放電時(shí)參與化學(xué)變化的電極物質(zhì)(氧化劑、還原劑)稱(chēng)為作用物質(zhì)和活性物質(zhì)。從反應式中可以看出,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,故可根據密度變化推測出充放電量。在這個(gè)化學(xué)反應中,溫度隨充電上升,隨放電下降。但放電時(shí)由于從周?chē)諢崃?,故小型電池的溫度幾乎不發(fā)生變化,此外,由于電池內阻而產(chǎn)生焦耳熱量。從電化學(xué)的反應過(guò)程,雖然看不出有氣體產(chǎn)生及自放電現象,但在靜止時(shí),鉛酸蓄電池內就有氣體產(chǎn)生及自放電現象存在,特別是在充電末期及過(guò)充電時(shí),不可避免地使電解液中的水分解成H、0.氣體。其反應式如下。具有爆鳴特點(diǎn),帶著(zhù)酸霧逸出,使鉛酸蓄電池不易密封,同時(shí)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(wèn)題時(shí)時(shí)操心。

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密封鉛酸蓄電池的發(fā)展,由于它運行時(shí)的少維護、無(wú)酸霧溢出和價(jià)格低廉的特點(diǎn),被視為現代電信系統和電子儀器的理想直流電源設備。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時(shí)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(shí),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。這種電池的結構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(gè)電池中可裝一對輔助電極,一個(gè)輔助電極吸收氧氣,另一個(gè)輔助電極吸收氫氣,也可以只裝一個(gè)吸氫輔助電極。其作用原理可以用氫電極為例來(lái)說(shuō)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(shí)產(chǎn)生的氧氣,通過(guò)隔膜擴散到達負極,與活性物質(zhì)鉛反應。形成PO,進(jìn)而與HS0,反應生成PbSO,和H,O(稱(chēng)為氧循環(huán))。因這時(shí)負極上進(jìn)行陰極還原反應,當有PbSO,存在時(shí),負極上只進(jìn)行PbSO,的還原,而不進(jìn)行H+離子的還原過(guò)程。從而無(wú)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(shí),可使電池的電解液不自由流動(dòng),又無(wú)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。當電池內氣壓增至某一值時(shí),安全閥打開(kāi),氣體排出,故也稱(chēng)為閥控式密封留酸(VRLA)蓄電池。隨著(zhù)電信事業(yè)的發(fā)展,電話(huà)交換機的程控化,20世紀90年代開(kāi)始,128VRLA蓄電池在我國電信部門(mén)逐步得到推廣。


閥控式密封船酸蓄電池中所進(jìn)行的成流反應和鉛酸蓄電池一樣,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(shí)減少氣體的產(chǎn)生和水的分解,故采用低錦或無(wú)梯合金。負極活性物質(zhì)設計得過(guò)量,吸收充電時(shí)正極析出的氧氣。
(2)無(wú)多余的可以自由流動(dòng)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(diǎn)
(1)電池荷電出廠(chǎng),安裝時(shí)不需要輔助設備,安裝后即可使用。
(2)正、負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極上還原成水,失水極少。在使用壽命期內,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,使蓄電池內產(chǎn)生的氣體不得從安全閥向外排出。閥在一定范圍內開(kāi)閉,既可使內部氣體達到一定壓力后逸出,又能防止外部氣體進(jìn)入蓄電池內部。
(4)采用超細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(méi)有腐蝕氣體產(chǎn)生,可以和通信設備安裝在同一房間,節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。


蓄電池內部氧循環(huán)的特點(diǎn)蓄電池是在鉛酸蓄電池基礎上發(fā)展起來(lái)的,具有內部氧循環(huán)抑制氫氣產(chǎn)生的特點(diǎn),具體表述如下。從上述的一切反應可以看出,在電解液中的B,0先在正極上產(chǎn)生O,再在負極上產(chǎn)生BO.即正很產(chǎn)生氧被負極(陰極)吸收了,所以,這種電池又稱(chēng)為陰極吸收式密封固定型鉛酸蓄電池。這種氧循環(huán)在電池內部沒(méi)有增加壓力。蓄電池充電時(shí),04,氣體不是同時(shí)產(chǎn)生的,正極上活性物質(zhì)PSO,被氧化成PbO,達70%時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生0.,而負極活性物質(zhì)P5O,被還原成絨狀門(mén),達90%時(shí)才有氫氣產(chǎn)生。電池設計時(shí),過(guò)去由于采用過(guò)量的負極活性材料,導致氫氣的產(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(gè)化學(xué)反應期間,使負極永遠處于不飽合狀態(tài),達不到析氫過(guò)電位。因此,無(wú)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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蓄電池的結構特點(diǎn)多余氣體后自動(dòng)關(guān)閉,保持電池內部壓力在最佳范圍內,同時(shí) 圖3-53VRLA 蓄電池結構不允許空氣中的氣體進(jìn)入電池內,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構,從可靠性角度看,實(shí)踐證明膠柱式最好,傘式次之,膠帽式最差。近年來(lái),出現一種新排氣閥,稱(chēng)為“唇形閥”,多余的氣體可通過(guò)類(lèi)似嘴唇形狀的結構部位排除,開(kāi)啟、閉合壓力相當精確,制造工藝要求高。端子。接線(xiàn)端子應由鉛、鋁合金或銅鑄造,并含有能進(jìn)行機械連接的螺紋心件(內螺紋或外螺紋)。該心件的制備應保證能與端子進(jìn)行有效的電氣和機械連接,需采用長(cháng)的機械密封軌道。選擇收縮率小的密封材料,使極柱密封結構良好。極柱密封結構應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)結構。VRLA蓄電池的正、負極端子應便于連接,并有明顯標志。端子應用螺栓、螺母連接。蓄電池間的連接電壓降AU<10mV。
(2)容量。

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

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