Электрохимические технологии и материалы. Александра Григорьевна Бережная

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ находят применение и щелочные, которые по сравнению со свинцовыми имеют определенные преимущества и недостатки.

      К щелочным аккумуляторам относятся никель-железные (НЖ) и никель-кадмиевые (НК) аккумуляторы ламельного типа [2–4]. Никель-железные и никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы, в которых использованы электрохимические системы ⊖ Fe | NaOH | NiOOH ⊕ и ⊖ Cd | KOH | NiOOH ⊕ по сравнению со свинцовыми кислотными аккумуляторами, имеют более низкие разрядные напряжения и КПД. Они дороже, хуже работают при низких температурах, имеют более низкие разрядные токи и большие внутренние сопротивления, которые увеличиваются к концу разряда. Долговечность и прочность конструкций, простота обслуживания ламельных щелочных аккумуляторов являются теми преимуществами, которые обусловили их производство. Щелочные аккумуляторы используют на электрокарах, тягачах, для освещения железнодорожных вагонов, запуска дизелей тепловозов, питания аппаратуры и т.п.

      Никелево-железные аккумуляторы в основном выпускаются в ламельном исполнении. Активная масса в них заключена в ламе-ли – плоские стальные коробочки с перфорированными стенками. Никель-кадмиевые аккумуляторы выпускают как в ламельном, так и безламельном исполнении с электродами на пористой основе или с прессованными электродами. Выпускаются и комбинированные аккумуляторы с ламельными или металлокерамическими положительными электродами и прессованными отрицательными.

      Основные реакции в никель-железных и никель-кадмиевых аккумуляторах выражаются уравнениями:

      ЭДС аккумуляторов зависит от активностей воды и 2NiOOH.

      Заряд НЖ и НК аккумуляторов протекает в твердой фазе с участием ионов электролита на границе раздела фаз.

      Оксидно-никелевый электрод готовится из гидроксида никеля и графита. Гидроксид никеля растворяется плохо, концентрация ионов никеля в электролите мала. Заряд электрода протекает в твердой фазе. Соединения никеля, более богатые кислородом, проводят ток лучше гидроксида. При анодной поляризации ионы ОН^-подходят поверхности зерен гидроксида, отнимают водород и превращаются в воду:

      Образующийся при заряде NiOOH является полупроводником p-типа с дырочной проводимостью. В начале заряда NiOOH накапливается в решетке гидроксида никеля (II) и искажает ее. При накоплении кислорода в большем количестве, чем необходимо для образования NiOOH, формируется твердый раствор соединений никеля. Активный материал представляет собой нестехиометрический оксид, содержащий в решетке Ni³⁺, Ni⁴⁺, OH^– и O^2-.. Могут образовываться разные модификации NiOOH (β и γ), которые отличаются по физическим свойствам, структуре и вкладу в заряд-разрядные характеристики. При хранении γ-NiOOH имеет меньший саморазряд, но его разряд проходит при менее положительных потенциалах, чем β-NiOOH.

      На положительном электроде при заряде идет побочный процесс выделения кислорода: 4OH^– → 2H₂O + O_{2 СКАЧАТЬ}