Описание технологии

Работа свинцово – кислотного аккумулятора.

Основу работы свинцово - кислотного аккумулятора (АБ) составляет известный еще с 1858 года принцип двойной сульфатации. Реальные электрохимические процессы, протекающие при работе АБ, достаточно сложные, подробно описаны в специализированных изданиях. Для понимания технологии восстановления обобщим и разделим процессы на две составляющие: протекающие на аноде и протекающие на катоде. 

 

Анод  (+):  PbO2  +  SO42-  +  4H3O-   +  2e-      ===>      PbSO4  +  6H2O

Катод (-):                                     Pb  +  SO42-        ===>      PbSO4  +  2e-                         

 

Движение по стрелке описывает процессы при разряде, против стрелки – при заряде. Электроны замыкаются по внешнему проводящему контуру, образуя электрический ток.

В правой части уравнения, (в разряженном состоянии АБ),присутствует сульфат свинца, причём как на аноде, так и на катоде. При нормальной эксплуатации в процессе заряда сульфат свинца переходит в относительно жёсткую пористую электронопроводящую двуокись свинца на аноде (с диаметром пор 1,5 мкм) и губчатый свинец (с диаметром пор 5 - 10 мкм) на катоде. Процессы «заряд – разряд» обратимы, количество циклов определяется конструкцией пластин электродов.

 

Причины сокращения срока службы аккумулятора.

Влияние на срок службы герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора (АБ) оказывают: рабочая температура, глубина

разряда и величина перезаряда, а также периодичность срабатывания клапана сброса газа (для герметичных АБ). Из практики замечено, что снижение ресурса АБ происходит из-за двух, часто происходящих одновременно, процессов.

Первый процесс - старение, приводящий к коррозии перемычек и пластин,  осыпанию активной массы пластин.

Второй процесс - сульфатация пластин, т.е. переход сульфата свинца из губчатого состояния в монокристаллическое.

Образовавшиеся, достаточно крупные, кристаллы сульфата свинца являются неэлектронопроводящими, не участвуют в ионно – обменных реакциях, приводят к снижению ёмкости, а также повышению внутреннего сопротивления аккумулятора. 

Именно сульфатация и является основной причиной снижения характеристик и преждевременному износу электродов (коррозии) в большинстве типов аккумуляторов.

 

Описание технологии восстановления аккумуляторов.

Восстановление аккумуляторов мы выполняем с помощью резонансно-ионной технологии, которая направлена на десульфатацию активной массы пластин аккумуляторов. При этом не нарушается электрохимическое равновесие, так как в аккумулятор не вносятся никакие посторонние примеси, присадки. 

Перед восстановлением проводится всесторонняя диагностика, включая контрольный разряд. Далее, на предварительно разряженную АБ от восстановительных устройств («Торнадо») подаётся серия электрических импульсов. Посылки импульсов вызывают явление резонанса в кристаллической решетке кристалла сульфата свинца, при котором в аккумуляторе возникают импульсы высокого напряжения (до 20 В! на элемент). Большая напряжённость электрического поля внутри молекулы сульфата свинца (PbSO4) разрывает последнюю на ионы.

Образовавшиеся ионы отводятся от пластин током заряда, протекающим в периоды времени между сериями импульсов,  и в дальнейшем участвуют в ионно – обменных реакциях. Структура пластин восстановленных АБ становится идентичной новым.

 

Динамика процесса восстановления пластин показана на фото 1-4 (увеличение 500 раз).

Особенность десульфатирующих импульсов - их короткая длительность – не более 200 нсек. При такой длительности, что очень важно, не зафиксировано отрицательного воздействия на аккумулятор, не происходит разрушение пластин. 

Как правило, для восстановления берётся вся аккумуляторная батарея в сборе. Т.е., восстановлению подвергаются все аккумуляторы. Примечательно, что скорость восстановления слабых элементов выше, чем элементов с лучшими остаточными параметрами. Это объясняется тем, что элемент с меньшей остаточной ёмкостью имеет более высокое внутреннее сопротивление, и, как следствие, амплитуда приложенного к нему импульса тоже выше.

 

Преимущества резонансно - ионной технологии.

 •   Эффективно восстанавливаются АБ с остаточной ёмкостью (30-40)% от паспортной; (на практике восстановлены АБ со значительно меньшей ёмкостью).

 •  АБ, потерявшие ёмкость по причине длительного хранения, восстанавливаются от 0% ёмкости до номинального значения.

 •  Уменьшение внутреннего сопротивления АБ, как следствие, повышается КПД аккумулятора.

 •  Увеличение пиковых (толчковых) токов.

 •  Выравнивание параметров между элементами АБ.

 •  Устранение замыкания банок АБ, в случае прорастания кристаллов сульфата свинца.

 •  Устранение обводнения АБ. 

 •  Распространяется на все типы свинцово – кислотных АБ, в том числе и с гелевым электролитом.

 •  Экономия средств на эксплуатации АБ - стоимость восстановления в несколько раз ниже стоимости АБ.

 •  Значительное продление срока эксплуатации АБ - до 2-х раз и более.

 •  Сокращение отрицательного воздействия на окружающую среду, (меньше вредных веществ передаются на утилизацию).

В большинстве случаев, коэффициент роста остаточной ёмкости находится в диапазоне от 1,7 до 2,5 и зависит от типа, состояния аккумуляторов. На практике были случаи 5-и более  кратного роста. Таким образом, ёмкость восстанавливается до 95 – 100%. Не редки случаи  восстановления более 100%, что является ещё одним из преимуществ технологии, и происходит за счёт активизации глубинных слоёв активной массы пластин. 

Безопасность и эффективность технологии подтверждена ОАО «НИАИ «Источник» (Россия) на основании успешно проведённых испытаний, а также восстановлением аккумуляторов на предприятиях Украины, России и других стран с 2000 года.