Электрохимические технологии и материалы
Шрифт:
На положительном электроде при заряде идет побочный процесс выделения кислорода: 4OH– – > 2H2O + O2 + 4 e, который ускоряется к концу заряда
После прекращения заряда оксидно-никелевые электроды выделяют кислород и их потенциал уменьшается. Это происходит за счет распада высших оксидов никеля и снижения содержания активного кислорода в электроде при реакциях окисления воды, а также благодаря выравниванию активностей NiOOH и Ni(OH)2 при диффузии в твердой фазе.
При обеднении поверхностного слоя кислородом электропроводность массы падает и разряд может прекратиться из-за потери контакта между токопроводящими добавками и глубинными слоями зерен, богатых кислородом. Поэтому при разряде допускаются меньшие токи, чем при заряде.
В концентрированных растворах щелочи заряд проходит полнее и использование никеля в активной массе улучшается. Однако в этих растворах положительная активная масса сильнее набухает и вымывается из ламелей.
Вредными примесями к положительной активной массе являются Mg, Al, Fe(OH)3. При снижении содержания примесей на порядок в графите емкость аккумуляторов увеличивается на 25–30 %. Накоплению кислорода на электроде способствуют добавки лития. NiOOH поглощает катионы лития, это способствует образованию диспергированной подвижной структуры оксидов никеля и повышению перенапряжения выделения кислорода.
На отрицательных пластинах никель-железных и никель-кадмиевых аккумуляторов токообразующие процессы идентичны. Реакции идут через промежуточные стадии образования ионов гипоферрита или кадматов. Продукты реакции остаются на электродах.
Поляризация
Электроды из железа и кадмия склонны к пассивации. Для пассивации железного электрода достаточно адсорбции мономолекулярного слоя О2, для кадмиевого – нескольких таких слоев. В результате кадмиевый электрод работает лучше железного при низких температурах. Депассиваторами железного электрода служат сульфид-ионы. Вредными являются примеси Mn, Al, Ca, Ni, Tl.
Саморазряд железного электрода сопровождается реакциями:
Для его снижения используют добавки Ag. Хранят никель-железные аккумуляторы в разряженном состоянии.
Саморазряд кадмиевого электрода очень мал, и он связан с окислением кадмиевой губки кислородом:
Полезными добавками для кадмиевого электрода являются оксиды никеля и некоторые органические поверхностно-активные вещества (соляровое масло), вредное действие оказывают свинец, таллий, кальций и марганец. Для снижения стоимости аккумулятора вместо чистого кадмия часто используется его смесь с железом. Добавка железа препятствует усадке кадмиевой активной массы при длительной работе. Соотношение кадмия к железу колеблется от 1:1 до 2,7:1. Железо принимает участие в токообразующем процессе одновременно с кадмием. Несмотря на более отрицательный стационарный потенциал железа по сравнению с кадмием, разряд железа протекает при более положительном потенциале из-за пассивации. При разряде потенциалы кадмия и железа сближаются и разряд обеих составляющих протекает одновременно.
Конец ознакомительного фрагмента.