Коротко про сайт

RefList.Su - це найбільша колекція рефератів. На сайті RefList.su Ви знайдете безліч цікавих робіт і статей: реферати, дипломні, курсові роботи, шпаргалки, контрольні та лабораторні роботи, топіки з англійської мови. На нашому порталі, Ви можете додавати свої матеріали, читати реферати користувачів, використовувати пошук по сайту. Також в RefList.su можна почитати викладу, доповіді, квитки, твори. Колекція рефератів доступна для всіх безкоштовно і без відправки смс, і реєстрації.

Реклама

Товари

Реферат на тему Электрохимические і фізико-механічні закономірності формування оксидноникелевых електродів на волокновой полімерної основі скачати

Розділ: хіміяТип роботи: реферат
Страница 1 из 2 | Следующая страница

На правах рукописи

ВОЛЫНСКИЙ В'ЯЧЕСЛАВ ВИТАЛИЕВИЧ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ І ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМІРНОСТІ ФОРМИРОВАНИЯ ОКСИДНОНИКЕЛЕВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ВОЛОКНОВОЙ ПОЛИМЕРНОЙ ОСНОВІ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття

ученого ступеня кандидата технічних наук

1998

СПІЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми.

Інтенсивне розвиток сучасної техніки пред'являє хімічним джерелам струму дедалі більше жорсткі вимоги - це стабільно високі удільні характеристики, термін служби, простота експлуатації і прийнятна ціна. Все це вимогам найповніше відповідають никель-кадмиевые акумулятори (НКА), здатні забезпечувати автономне електроживлення протягом якомога більшої проміжку часу. Основні дослідження ведуть у двох напрямах: створення принципово нові й вдосконалення існуючих технологій виготовлення електрохімічних систем.

На цей час відомо багато різних типів НКА, які різняться один від друга способом виготовлення электродных основ. У цьому плані у числі перспективних є джерела струму з волокновыми электродами.06-ладая високої енергоємністю і підвищеним ресурсом (до 5000 циклів при 60% глибині розряду), акумулятори з цими електродами не вимагають особливого догляду, безвідмовні і працездатні практично у різноманітних кліматичні умови. Висока пористість волокновых основ (85-95%) дозволяє зменшити, при рівної ємності, обсяг акумулятора приблизно 20%, а масу приблизно за 25% проти традиційними акумуляторами, де використовуються електроди з ламельными чи спеченными пластинами. Один кубічний сантиметр обсягу електрода з волокновой основою містить 300 метрів яка проводить волокна, що забезпечує хороший токосъем і дозволяє відмовитися від добавки графіту - основне джерело карбонатів в лужному электролите. За даними фірми «Норреске» Витрати заміну електроліту, пов'язані з його карбонизацией, за 15 років експлуатації батареї можуть у 19 раз перевищити вартість самої батареї. Використання волокновых основ дозволяє значно скоротити споживання металевого нікелю на виготовлення оксидноникелевых електродів (ОНЭ).

З іншого боку, піддається суттєвому зниженню споживання води та електроенергії. Застосування пастированной технології заповнення волокновых електродів активної масою дає можливість зменшити концентрацію сполук нікелю з промисловою стоках.

Разом про те, треба сказати, що вітчизняні макети НКА з електродами на волокновой платній основі у вигляді нетканого речі з іон обмінних щелочестойких волокон, покритих шаром хімічно обложеного нікелю з наступним нарощуванням шару до необхідної товщини шляхом електрохімічного виділення, при щодо низьку вартість, мають недостатньо високу питому ємність 29.5 А-ч/кг, коефіцієнт використання активного матеріалу 80.6% і ресурс 600 циклів. Электрохимические і фізико-механічні властивості таких електродів мало вивчені. Це утрудняє роботу з оптимізації конструкції НКА з волокновыми ОНЭ, складу активної маси позитивних електродів та інших технологічних параметрів, з метою підвищення електричних і ресурсних характеристик НКА. Отже, вивчення електрохімічних і фізико-механічних закономірностей формування оксидноникелевых електродів на волокновои полімерної основі є актуальним.

Мета цієї роботи - встановлення взаємозв'язку між електрохімічними характеристиками оксидноникелевых електродів на волокновой основі, і фазовыми перетвореннями у яких при активировании різними добавками й розробка ефективний засіб запровадження добавок в активну масу підвищення питомих характеристик НКА з волокновыми електродами.

Завдання дослідження:

Вивчити вплив добавок З (II) і Zn (II) і способу запровадження мит на електричні характеристики ОНЭ з волокновой основою.

Вивчити фазові перетворення на ОНЭ з волокновой основою під час введення добавок кобальту (II) і цинку (II).

Вивчити механізм спільної дії добавок З (II) і Zn(II).

Розробити спосіб активації ОНЭ з волокновой основою.

Провести оптимізацію, і уточнити ряд технологічних параметрів виготовлення ОНЭ з ОВС.

Виготовити і випробувати його макети полупромышленных й управління промислових зразків ОНЭ з волокновой основою.

Провести розгорнуті випробування макетів акумуляторів з волокновыми ОНЭ.

Проработать екологічні аспекти виробництва ОНЭ з волокновой основою.

Дати економічного обгрунтування доцільності виробництва та конкурентоспроможності НКА з волокновыми ОНЭ.

Натомість на захист виносяться: - результати досліджень взаємозв'язку між фізико-механічними і електричними характеристиками металловолокновых електродів;

результати дослідження механізму спільної дії добавок Zn (II) і З (II), комбінованого способу активації волокнового оксидноникелевого електрода;

оптимизированная технологію виготовлення ОНЭ з волокновой основою;

екологічні аспекти виробництва ОНЭ з волокновой основою;

результати випробувань макетів акумуляторів полупромышленных й управління промислових зразків з волокновыми ОНЭ, для залізничного і авіаційного транспорту;

технологічний регламент виробництва НКА з волокновыми ОНЭ. У

Наукова новизна. Вивчено електрохімічні характеристики волокновых ОНЭ у взаємозв'язку зі своїми фізико-механічними властивостями що за різних режимах' виготовлення, експлуатації і процесів циклирования електродів. Обоснован принцип вибору активуючих добавок і загальнодосяжний спосіб запровадження мит у складі волокнового ОНЭ. Изучен механізм активирующего дії добавок кобальту (II) і цинка'(II) в активну масу волокновых електродів. Дано теоретичне обгрунтування поліпшення електрохімічних характеристик електродів, виготовлених по «пастовой» технології, відповідно до моделлю роботи композитного електрода

Практична цінність роботи. Результати досліджень, і дослідно-промислових випробувань є основою нової прогресивнішою технології виробництва никель-кадмиевых акумуляторів з ОНЭ на волокновой основі, що дозволяє значно зменшити витрати нікелю на виготовлення електродів й суттєво знизити шкідливі викиди в повітряне середовище і промислові стоки. З іншого боку, термін служби робить акумулятори, виготовлені за запропонованої технології, конкурентоспроможними на світовому ринку.

Розвинені у роботі ставлення до механізмі активації ОНЭ різними сполуками дозволили збалансувати склад активної маси волокновых ОНЭ й забезпечити стабільно високі удільні характеристики НКА протягом 1100 циклів (випробування на ресурс довговічності тривають). Нове покоління буде практично безвідхідних вітчизняних НКА з удільної енергією до 56 Вт-ч/кг; удільної потужністю до 600 Вт/кг і строком служби щонайменше 10 років, при напрацюванні 1100 циклів, за класифікацією Міжнародної Электротехнической Комісії (МЕК) може стосуватися до джерел струму стартерного призначення типу М. Виготовлено і діти пройшли успішні випробування НКА кількох типів розмірів для авіаційного і залізничного транспорту. Створено пущений в експлуатацію комплекс технологічного виготовлення волокновых ОНЭ.

Апробація роботи. Матеріали роботи доповідалися на ювілейної науково-технічної конференції «Сучасні електрохімічні технології»; на Міжнародної науково-технічної конференції «100 років Російському автомобілю» (Москва); на Всеросійської конференції молодих учених «Сучасні проблеми теоретичної й експериментальної хімії», доповідь відзначений дипломом першого ступеня); на XVI Менделеевском з'їзді із загальної та прикладної хімії (р. Санкт-Петербург); і навіть на межкафедральном науковому семінарі.

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 7 друкованих робіт, Структура і обсяг дисертації. Диссертационная робота складається з запровадження, чотирьох глав, висновків, списку літератури (150 найменувань); викладено на 132. сторінках машинопису; містить 19 таблиць, 33 малюнка, 2 докладання.

Робота виконувалася у межах основних наукових напрямів СГТУ. «Розробка наукових основ технології електрохімічного модифікування властивостей активних матеріалів електродів функціонального призначення», теми СГТУ-53, СГТУ-140.

Стислий зміст роботи.

ЗАПРОВАДЖЕННЯ

У запровадження обгрунтовується актуальність обраної теми і формулюються мету й завдання дослідження.

ГЛАВА 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОБЗОР

У першій главі проведено аналіз літературних даних із сучасному стану технологій виробництва НКА з електродами на волокновой основі. Розглянуто існуючі типи конструкцій і медичну сфери застосування, технології виготовлення волокновых Электродов, методи їхнього заповнення активним матеріалом. З іншого боку, розглядається вплив сполук З (II) і Zn (II), введених у склад активної маси, на електричні характеристики ОНЭ, представлені сучасні матеріали з приводу теорії роботи ОНЭ. Чи відбиті екологічні проблеми виробництва традиційних ОНЭ і електродів з волокновой основою.

ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ І ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМІРНОСТІ ФОРМИРОВАНИЯ ОКСИДНОНИКЕЛЕВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ВОЛОКНОВОЙ СТРУКТУРЫ

У другій главі представлені результати досліджень електрохімічних і фізико-механічних закономірностей формування ОНЭ волокновой структури. Як відомо, значний вплив на ті характеристики ОНЭ надає структура волокновой підкладки, тому спочатку прокуратура вивчила особливості процесу хімічного нікелювання (шар нікелю 0.5 мкм) і наступного електрохімічного нарощування шару нікелю (до 5 мкм) на волокновых матрицях. Узятий для процесу хімічного нікелювання розчин містить у собі аміак і сірчанокислий нікель, взаємодія яких друг з одним, у присутності гипофосфита натрію, призводить до утворення достатньої кількості. Тому запровадження традиційної буферирующей добавки, як показали експериментальні дані (табл.1) перестав бути необхідним. Понад те, після запровадження (NHSOi збільшується удільне опір основ, як, і після зберігання.

Таблиця 1

Залежність питомої опору основ волокновой

структури від складу розчину хімічного нікелювання

Варіант виготовлення заготівлі Струм I, (А) рср, (Ом-см) до зберігання рор, (Ом-см) після зберігання У присутності (NH,) 2S04 0.1 0.301 2.146 Без (NH4}>S04 0.1 0.137 0.837

Приведены середні значення з країн вимірів кожному за варіанта.

Тому надалі волокновые ОНЭ отримано на полімерних засадах, опрацьованих в розчинах хімічного нікелювання не додаючи у яких.

Вивчення характеристик волокновых ОНЭ дозволило встановити, що ефективність заповнення активним матеріалом порового простору волокновой матриці залежить від вихідної маси нікелевого покриття (мал.1), що є довільній товщини электрохимически обложеного шару нікелю. Відповідно до літературним даним, оптимальна товщина нікелевого покриття повинна бути 5 мкм. Проте експериментальне підтвердження цього у літературі відсутня.

ГЛАВА 3. ВОЛОКНОВЫЕ ОКСИДНОНИКЕЛЕВЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ І АККУМУЛЯТОРЫ НА ЇХ ОСНОВІ

Третя глава присвячена розробці волокновых оксидноникелевых електродів і акумуляторів з їхньої основі.

Відповідно до чинної технології, в електроди пресованої і ламельной конструкцій додають кобальт як порошку в суміші з гидроксидом нікелю на стадії 10 приготування активної маси; електроди металлокерамической конструкції просочують в розчині солей кобальту (II). Перший спосіб принципово невигідний через обмеженого терміну придатності гидроксида кобальту: окисляючи киснем повітря, він, згодом втрачає свої активуючі властивості. Другий спосіб виготовлення пастированных електродів технологічно не зручний.

З огляду на специфіку волокновой підкладки у "справжній роботі активний матеріал завдавали на волокновую матрицю як пасти з полімерної водорастворимого зв'язувальної (ПТУ), розчину солі кобальту і наповнювача (мелкодисперсного порошку). Це зажадало запровадження технологічний регламент параметрів по в'язкості ПТУ і дисперсности наповнювача. Характерна риса пасти зводилася до того, що активирующая добавка вводилася у ній з водного розчину солі кобальту. Теоретична ємність електродів становила 0.44 А-ч/см3 (98% від розрахункової). Це б свідчило про високого рівня заповнення электродной основи пастою було підтвердженням її оптимального реологического складу. На підтвердження виявленого ефекту було проведено випробування макетів акумуляторів, зібраних у габаритах НКБН-25 із 8 волокновых ОНЭ і вісім кадмиевых електродів, виготовлених электрофоретическим способом на перфорованого нікелевої стрічці. Як сепаратора на позитивному електроді використовували капрон, на негативному - два шару фильтровального полотна Петрянова (ФПП). Уже другому циклі формування віддана акумуляторами ємність досягла 32.93 А-ч, коефіцієнт використання становив 77%, а питома енергія 41.3. Вт-ч/кг. До десятому циклу макети були цілком розформовані, володіючи такими характеристиками; ємність 38.4 А-ч, коефіцієнт використання активної маси 89%, питома енергія 48 Вт-ч/кг.

На наступний етап провели порівняльне дослідження способу запровадження добавки кобальту в активну масу. Як засвідчили випробування (табл. 2, рис.4) під час введення добавки кобальту (II) в ОНЭ з розчину його солі C0SO4 акумулятори мають значними перевагами: при струмі розряду 12.5. А=0.5С„ питома енергія Wi макетів першого варіанта буде на 14% більше удільної енергії W макетів другого і третього варіантів, коли кобальт запроваджувався у активну масу ОНЭ як металевого порошку чи гидроксида кобальту; при розрядах великими струмами перевищення W! над W2 і W3 становило 23% і 31% відповідно.

Таблиця 2

Удельная енергія (W) і ємність (З) акумуляторів з

основами волокновой структури залежно від струму

розряду і способу запровадження кобальту

Активатор Струм розряду 8 А 12.5А 25 А 50 А 125 А З, (А-ч) W, (Вт-ч/кг) З, (А-ч) W, (Вт-ч/кг)

з,

(А-ч)

W, (Вт-ч/кг) З, (А-ч) W, (Вт-ч/кг) З, (А-ч) W, (Вт-ч/кг) CoSO„ 37.58 47.9 32.02 40.86 31.54 40.2 27.54 35.6 21.24 27.34 Сомет 28.26 35.7 27.7 35 25.5 32.21 21.7 27.4 - - Со(ОН) 2 27.5 35.47 26.62 34.37 23.95 30.9 18.97 24.5 - -

За своїми питомим характеристикам такі акумулятори перевершують традиційні НКА і лише за великих токах металлокерамической конструкції Випробування за заданим режимом МЕК макетів НКА з волокновыми ОНЭ, виготовленими відповідно до варіантів таблиці 2, показали, що лише по 1100 зарядно-разрядных циклів цього не сталося скільки-небудь істотного зниження ємності. Більше різкий зсув напруги в негативний бік у акумуляторів третього варіанта при жорстких режимах (рис.3) можна пояснити наявністю краще сформованої фази y NiOH, виявленої рентгенографически (табл. 3), що призводить до виникнення фазової поляризації. Причиною фазової поляризації то, можливо розбіжність у кристалічною структурі продуктів анодного окислення (y-NiOOH - ромбоэдрическая структура) і катодного відновлення (Ni(OH) 2 - гексагональная структура). При запровадження добавки кобальту за другим варіантом додаткової фазової поляризації немає. Підвищення електрохімічної активності намазного ОНЭ волокновой структури під час введення до нього добавки кобальту (II) з розчину солі C0SO4 пов'язані з можливістю повного та рівномірного активирования поверхні оксидів нікелю саме на момент початку освіти фази NiOH. Погано розчинні в луги металевий З і З (ВІН) 2 що неспроможні забезпечити настільки рівномірного первинного розподілу.

За рівнем позитивної дії на ресурс довговічності акумуляторів способи активирования гидроксида нікелю (II) кобальтом можна розмістити до кількох: розчин C0SO4 (більш 1100 циклів) З позначок (600 циклів) => Со(ОН) 2 (300 циклів). Це цілком узгоджується з уявлення про уповільнення процесу освіти фаз p-NiOOH і у-NiOOH в ОНЭ, активованих кобальтом.

Проведені дослідження дозволили спростити технологію

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Поділіться рефератом Электрохимические і фізико-механічні закономірності формування оксидноникелевых електродів на волокновой полімерної основі

html-посилання на реферат
BB-cсылка на скачать реферат
Пряме посилання на завантажити реферат

Роботи схожі на Электрохимические і фізико-механічні закономірності формування оксидноникелевых електродів на волокновой полімерної основі

Закономірності процесу формування електродів з урахуванням оксиду міді вплив параметрів процесу на експлуатаційні характеристики литиевых джерел струму
Тип роботи: реферат

Автореферат

дисертації на здобуття ученого ступеня

кандидата технічних наук

Закономірності процесу формування електродів з урахуванням оксиду міді вплив параметрів процесу на експлуатаційні характеристики литиевых джерел стру

Завантажити
Розробка складу і технології отримання мазі, що містить биокомплекс кобальту з фуразолидоном
Тип роботи: курсова робота

ЗАПРОВАДЖЕННЯ

Пошук біологічно активних речовин, які надійно й в стислі терміни можуть придушувати зростання інфекційного агента, купірувати больовий синдром і адсорбировать экссудат, тобто. мати вираженим многонаправленным дією, залишаєть

Завантажити
Характеристики ионоселективных електродів
Тип роботи: шпаргалка
Марка Тип Діапазон концентрацій pX Мешающие іони рН Відгуки Ca ЭМ-Ca-01 ПВХ 0.65-4 Mg - 0.2, Ba - 0.02 Na ,K- 0.002, NH4 - 0.003 4.5-10 Теоретичний нахил у градуировки буває рідко. Cl ЭМ-Cl-01 крист 0-4.5 Br-100,I - 106 CN - 104, OH - 0.01 P.S 2-- неЗавантажити
Технологія виробництва металевих електродів
Тип роботи: контрольна робота

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОСВІТІ РФ ФГУ СПО КРАСНОДАРСКИЙ МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ

КОНТРОЛЬНАЯ РОБОТА

По ТПМС

Варіант № 2

студента 3 курсу групи 3СП

Жидкова Сергія Юрійовича

г.Краснодар 2

Завантажити
Автоматизація калібрування ионоселективных електродів
Тип роботи: доповідь
Тільки той, хто займався експлуатацією ионоселективных електродів, з метою контролю технологічних виробничих процесів, знає, як важка процедура калібрування. Незручності у тому, що треба бути або у бігах між заводський лабораторією і цехом, або орЗавантажити
Розробка технології виготовлення високоякісних макетів з суцільного картону на режущем плоттере Wild TA-10
Тип роботи: дипломна робота

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОСВІТІ

Державне освітнє установа вищого професійної освіти

«Московський державний університет друку»

 

Кафедра ТПП і УП

Зав. кафедро

Завантажити