1 构造
酸性蓄电池主要由容器、极板和隔板三部分组成。酸性蓄电池的容器是用来储盛电解液和支撑极板的,所以它必须具有防止酸液漏泄、耐腐蚀、坚固和耐高温等特性。根据材料不同,常用的铅酸蓄电池容器有玻璃槽、铅衬木槽、塑料槽和硬橡胶槽四种。
一般海洋石油工程上使用酸蓄电池的极板采用铅锑合金制成栅格式,栅格中压入活性物质。正极板的活性物质是二氧化铅(PbO2),负极板的活性物质是海绵状纯铅。为了增大容量,蓄电池正极板和负极板都制成好多片,分别并联在一起,接成两组,构成蓄电池的正极和负极。每一组正负极板所组成的单电池的电压约有2V左右,在实际应用时常将3个或6个相同的单电池串接起来成为一组。蓄电池负极板总比正极板多一块,每块正极板夹在两块负极板当中,使正极板两面都起化学反应,产生同样的膨胀和收缩,减少极板弯曲的机会,从而延长了极板使用寿命,因为负极板在充放电过程中伸缩现象较正极板少得多,制造时也较正极板薄一些,最外侧的两块负极板只有一面与正极起化学作用,因此其厚度就比中问的负极板还要薄。
隔板的作用是使蓄电池的正、负极板互相绝缘,可用木板、硬橡皮、塑料等制成。为了使电解液能自由地流通,隔板的构造应是多孔的,但是不能使脱落的活性物质经过隔板而与相邻极板接触。
2 充放电原理
铅蓄电池的两组极板插入稀硫酸溶液里发生化学变化就产生电压。通入直流电时(充电),在正极板上的氧化铅变成了棕褐色的二氧化铅(PbO2),在负极板上的氧化铅就变成灰色的绒状铅(Pb,也叫海绵状铅)。铅蓄电池放电时,正负极板上的活性物质都吸收硫酸起了化学变化,逐渐变成了硫酸铅(PbSO4),当正负极板上的活性物质都变成了同样的硫酸铅后,蓄电池的电压就下降到不能再放电了。此时需要对蓄电池充电,使其恢复成原来的二氧化铅和绒状铅,这样,蓄电池又可以继续放电。在蓄电池中产生的化学变化是可逆的,用方程式表示如下:
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充放电化学表达式
由上式可以看出,充电时电解液稀硫酸的密度会增加;放电时由于生成水,密度降低。酸性蓄电池的电动势,主要与电解液密度有关。密度高,电动势也高。用经验公式表示有下述关系:
E——蓄电池的电动势,V;
d——电解液的密度。
3 内阻及容量
酸性蓄电池的内阻由极板电阻、电解液电阻及极板连接部分的电阻所组成。
当蓄电池充电时,电解的密度发生变化,极板上的有效物质发生变化,所以蓄电池的内阻也随之变化。蓄电池在充电后内阻最小,放电时内阻增加。对于使用的蓄电池,其内阻可用下列公式计算:
R——蓄电池内阻,Ω;
E——开路电压,V;
U——工作时的端电压,V;
I——放电电流,A。
蓄电池的容量表示蓄电池储存电能的能力,船用蓄电池的容量一般以10小时放电率的安培小时做单位。例如250安培小时的蓄电池能以25安培的电流放电10小时。但是同一蓄电池在1小时的放电率时不能给出250安培小时容量,事实上,将小于250安培小时。在10小时放电率以外的放电率时应乘以一适当的容量系数,如表2-58所示。
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酸性蓄电池容量系数
4 使用方法