Химические источники тока (основные понятия)
В обозначениях аккумуляторов по рекомендациям МЭК первой буквой записывается электрохимическая система (например, К — для никелькадмиевых аккумуляторов, Н — для никельметаллгидридного и SR — для серебряноцинкового аккумулятора), следующей буквой — форма, затем цифрами — диаметр и высота аккумулятора, снова буквой — режим разряда (L, М и Н — соответственно длительный, средний и короткий разряды) и затем двумя буквами — токовыводы (CF — без выводов, НН — на крышке и вдоль корпуса и НВ — на положительном и отрицательном концах ХИТ)Стандарты России. Россия как правопреемница СССР использует стандарты СССР (ГОСТ СССР). Используются также стандарты СЭВ, в которые практически без изменения были включены рекомендации МЭК. По мере необходимости разрабатываются ГОСТ РФ. Основные термины и понятия приведены в ГОСТ 15596—82
Международная электротехническая комиссия (МЭК) (international Electrotechnical Commission — IEC) создана для стандартизации в области электротехники и электроники.
Среди неэлектрохимических методов исследования, используемых при разработке и производстве ХИТ, особо выделяются аналитические методы и методы исследования структуры дисперсных и пористых материалов и изделий.
Основа работы любого ХИТ — это электрохимические, т. е. токообразующие, процессы. Не удивительно, что электрохимические методы широко применяются как в исследовательской работе по созданию новых ХИТ, так и при анализе материалов, оценке конструкций, приемосдаточных испытаниях на производстве и т. п.
Уже указывалось, что в составе ХИТ используются многие вещества, представляющие определенную опасность для здоровья человека, в том числе такие существенно вредные вещества, как свинец, ртуть, кадмий, диоксид марганца, литий и его соединения и т. п., предельно допустимые концентрации которых от-носительно низкие
Режимы работы и заряд аккумуляторов, а также зарядные устройства описаны в других главах справочной информации по аккумуляторам, поэтому остановимся лишь на уходе за аккумуляторами и уходе за аккумуляторными батареями.
Химические первичные источники тока небольшой емкости, предназначенные, в частности, для питания портативной электронной аппаратуры, отличаются исключительной простотой эксплуатации.
Для увеличения тока и (или) напряжения отдельные элементы электрически соединяют параллельно (или последовательно) в батареи. Выбор схемы электрического соединения определяется напряжением, мощностью и требованиями по надежности.
Для предупреждения выливания раствора или расплава электролита, либо попадания пыли в ХИТ проводят частичную герметизацию, для предупреждения любого взаимодействия ХИТ с окружающей средой проводят полную герметизацию ХИТ.
Типоразмеры. Для многих ХИТ имеются ряды типоразмеров, т. е. вариантов, различающихся только размерами (следовательно, массой и емкостью), но одинаковых по конструкции и технологии изготовления.
Электроды топливных элементов, воздушные электроды металловоздушных ХИТ, водородные, бромные, хлорные и редоксэлектроды обычно состоят из токопроводящего каркаса и катализатора
Общие понятия. Кинетика электрохимических реакций, осложненная процессами переноса вещества и заряда, получила название макрокинетики процессов в отличие от кинетики электрохимических реакций на гладких электродах (собственно электрохимической кинетики), называемой микрокинетикой.
Как правило, в ХИТ используют пористые электроды для ускорения электрохимических реакций (или, что эквивалентно, для снижения электродной поляризации). Пористые электроды изготавливают либо из дисперсных материалов (порошки, волокна), либо путем соответствующей обработки гладких (массивных) электродов.
В некоторых случаях поляризация электрода возрастает настолько, что ток разряда или заряда снижается до чрезвычайно малых значений.
Общие понятия электродных реакций. Электродные реакции протекают в несколько последовательных или параллельных стадий, включая стадии подвода реагентов к поверхности электрода и отвода оттуда продуктов реакции, адсорбции и десорбции, собственно переноса электрона, т. е.
разряда и ионизации, различных химических превращений, образования новой фазы, переноса заряда
разряда и ионизации, различных химических превращений, образования новой фазы, переноса заряда
Изготовитель характеризует ХИТ номинальной емкостью Сном, т. е. количеством электричества, которое должен отдавать свежеизготовленный ХИТ в номинальных условиях разряда. Номинальная емкость аккумулятора определяется при условии, что он полностью заряжен.
Матричные электролиты. Растворы или расплавы электролитов, находящиеся в порах матрицы (электролитоносителя), получили название матричных электролитов.
Электролиты ХИТ (ионные проводники). Растворы и расплавы электролитов Электролиты относятся к ионным проводникам (проводникам второго рода). Они должны обладать высокой ионной проводимостью, физической и химической устойчивостью, малой коррозионной и химической активностью (а еще лучше — инертностью) по отношению к электродам и конструкционным материалам.
К окислителям и восстановителям ХИТ предъявляются требования высокой разности потенциалов между ними, небольшой массы на единицу количества электричества, электрохимической активности, невысокой стоимости и нетоксичности.