CZ11655U1 - Regenerační přípravek do olověných akumulátorů a sada pro přípravu regeneračního přípravku - Google Patents

Description

Technické řešení se týká regeneračního přípravku do olověných akumulátorů, připravitelný ze směsi elektrolytu vodného roztoku kyseliny sírové a peroxidu vodíku.

Technické řešení se týká též sady pro přípravu tohoto regeneračního přípravku.

Dosavadní stav techniky

V současné době se prodlužuje životnost olověných akumulátorů s náplní elektrolytu kyseliny sírové, a to zamezením tvorby pasivních povlaků na deskách elektrod akumulátoru. K tomuto účelu se využívá mnoho různých činidel, které se přidávají buď do elektrolytu, nebo jako antiaglomerační látky do materiálu elektrod.

V československém autorském osvědčení č. 260 591 je popsán způsob regenerace mechanicky nepoškozených akumulátorových článků olověných i alkalických. Regenerace se provádí přidáváním peroxidu vodíku do elektrolytu, přičemž celkové přidané množství peroxidu vodíku je v rozmezí od 0,01 do 3 % objemu elektrolytu článku, a používá se 30 až 40% vodný roztok peroxidu vodíku.

Výhodou tohoto řešení je, že částečně odstraňuje nevratnou sulfataci, avšak pokud se nevystihne odpovídající množství, působí přípravek velmi aktivně, a může poškodit separátory mezi elektrodami a tím zničit akumulátor.

V českém autorském osvědčení č. 271 813 je popsána přísada do akumulátorů olověných i alkalických. Přísada je tvořena kombinací sloučenin, z nichž jedna jsou sacharidy a jejich deriváty rozpustné ve vodě, a druhá jsou peroxidické sloučeniny.

Tento přípravek představuje oproti výše uvedenému přípravku značné zlepšení, zvýšeni účinnosti a zpomalení procesu, což je vhodné zejména u startovacích baterií.

Nevýhodou je, že neřeší odstranění ztvrdlé vrstvy nevratné sulfatace z povrchu elektrod akumulátoru.

V českém patentovém spisu č. 278 416 je popsána přísada do olověných akumulátorů s elektrolytem kyseliny sírové. Přísada obsahuje peroxoboritan sodný v množství 50 až 70 % hmotn., pyrofosforečnan sodný v množství 15 až 48% hmotn., podvojná sůl dinaftylmetan30 disulfokyseliny v množství 1 až 15 % hmotn., a glycidy respekt, jejich epimery v množství 1 až 20 % hmotn.

Tento přípravek významně odstraňuje nevratnou sulfataci z povrchu elektrod akumulátoru.

Jeho nevýhodou je, že přípravek dlouho a pomalu reaguje, a zejména u akumulátorů, které mají provedení elektrod chráněné textilií, tento přípravek se obtížně prosakuje k povrchu materiálu elektrod.

Podstata technického řešeni

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí regeneračním přípravkem do olověných akumulátorů s elektrolytem vodného roztoku kyseliny sírové podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že regenerační přípravek je připravitelný ze směsi, obsahující na

1 litr vodného roztoku 1 až 40 % peroxidu vodíku až 70 ml kyseliny sirové o hustotě 1,01 až 35 g.cm'³,

0,1 až 10 g sacharidů a/nebo aldehydů či jejich derivátů v sušině,

-1 CZ 11655 Ul

0,1 až 10 g kyselého uhličitanu sodného a/nebo draselného a/nebo alespoň jednoho hydroxidu ze skupiny hydroxidů alkalických kovů, vyjádřeno v sušině.

S výhodou směs pro regenerační přípravek dále obsahuje

0,1 až 10 g peroxoboritanu sodného v sušině, případně přídavek 0,1 až 10 g tetraboritanu sodného v sušině, případně dále

0,1 až 10 g pyrofosforečnanu sodného v sušině.

Hlavní výhodou regeneračního přípravku podle tohoto technického řešení je plynulá regenerace elektrod akumulátoru při velmi vysoké účinnosti regenerace.

Peroxid vodíku reaguje s nevratnými sírany olova. Sacharidy a/nebo aldehydy či jejich deriváty se mohou dávkovat buďto přímo v pevné formě technicky čistých chemikálií, nebo pokud je to vhodné, v roztoku. Sacharidy a/nebo aldehydy či jejich deriváty zvyšují účinek regenerace. Kyselý uhličitan sodný a/nebo draselný, a/nebo alespoň jeden hydroxid ze skupiny hydroxidů alkalických kovu, tj. hydroxid sodný, draselný a litný, představují nejúčinnější novou látku v regeneračním přípravku, který výrazně zvyšuje kvalitu procesu regenerace. Také tyto sloučeniny se mohou dávkovat v pevné formě technicky čistých chemikálií, nebo pokud je to vhodné v jejich deriváty zvyšují účinek regenerace. Kyselý uhličitan sodný a/nebo draselný, a/nebo hydroxid ze skupiny alkalických kovů, tj. hydroxid sodný, draselný a litný, představují nejúčinnější novou látku v regeneračním přípravku, který výrazně zvyšuje kvalitu procesu regenerace. Také tyto sloučeniny se mohou dávkovat v pevné formě technicky čistých chemikálií, nebo pokud je to vhodné v jejich vodných roztocích. Přídavek kyseliny sírové působí jako stabilizátor regeneračního roztoku, a bez něho by roztok mohl začít reagovat již před přidáním do akumulátoru. Peroxoboritan, tetraboritan a pyrofosforečnan sodný zvyšují účinek regenerace a zpomalují a regulují probíhající chemickou reakci v akumulátoru, čímž zabraňuje poškození separátorů.

Peroxoboritan, tetraboritan a pyrofosforečnan sodný se rovněž mohou dávkovat jako pevné látky, technicky čisté, nebo pokud je to vhodné v jejich vodných roztocích.

Z důvodů snadného dávkování do článků je určen regenerační přípravek, sestávající zjedné kapalné složky, a to z vodného roztoku peroxidu vodíku a kyseliny sírové, v níž jsou rozpuštěny či zreagovány sacharidy a/nebo aldehydy či jejich deriváty, kyselý uhličitan sodný a/nebo draselný a/nebo litný, a peroxoboritan a/nebo tetraboritan a/nebo pyrofosforečnan sodný.

Do elektrolytu baterie se regenerační přípravek přidává koncentrovaný nebo ředěný nebo koncentrovaný podle záměru regenerace. Např. za provozu baterie je vhodné dávkovat zředěným regeneračním přípravkem, třeba i opakovaně, samozřejmě v rámci nižších koncentrací rozsahu nároků na ochranu. Koncentrované roztoky se dodávají pro rychlé provedení regenerace, po níž je možno doformovat regenerované baterie.

Pro bezpečnější skladování a delší trvanlivost je určen regenerační přípravek, sestávající ze dvou složek, a to z vodného roztoku peroxidu vodíku a kyseliny sírové, a z pevné složky, tvořené sacharidy a/nebo aldehydy či jejich derivátů, kyselým uhličitanem sodným a/nebo draselným či litným, a peroxoboritanem a/nebo tetraboritanem a/nebo pyrofosforečnanem sodným.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Přísada do olověného akumulátoru se připraví tak, že do jednoho litru 30 % vodného roztoku peroxidu vodíku se přidá nejprve 60 ml kyseliny sírové o hustotě 1,18 g.cm'³. Do vzniklého roztoku se přidá 5 g sacharidů, např. ve formě pevného technicky čistého hroznového cukru a dále 1 g kyselého uhličitanu sodného, technicky čistého. Směs se zamíchá až do rozpuštění všech složek, čímž je regenerační přípravek připraven k použití.

-2CZ 11655 Ul

Startovací akumulátorová baterie používaná 4 roky, o jmenovitém napětí 12 V as jmenovitou kapacitou 40 Ah, se sníženou kapacitou pod cca 30 % Cjm, byla regenerována tímto regeneračním přípravkem, který byl po úpravě hladiny elektrolytu v článcích baterie dodán do každého článku ve dvou fázích v časovém odstupem 10 minut. V každé fázi bylo dodáno 10 ml regenerač5 ního přípravku. Po uklidnění chemické reakce asi po 15 minutách, byla baterie nabíjena proudem 5 A do začátku plynování. Poté byla baterie doformována dobíjena formovacím proudem 0,7 A po dobu 36 hodin. Výsledkem regenerace bylo kapacitní vyrovnání článků baterie s dosaženou kapacitou po regeneraci 96 % Cjm.

Další zvýšení kapacity lze dosáhnout buď přidáním regeneračního přípravku a/nebo dalším dobíjením formovacím proudem v rozmezí 1 až 2,5 % nominální hodnoty jmenovité kapacity baterie.

Příklad 2 » Trakční baterie typu OPzS 160, jmenovitého napětí 24 V a jmenovité kapacity 160 Ah, provozovaná 3 roky v nestandardním provozu, vykazovala celkovou sníženou kapacitu pod cca 30 %

Cjm s vysokým kapacitním rozdílem mezi jednotlivými 12 články. Z toho nejnižší kapacita jednoho článku byla 20 % Cjm a nejlepšího článku 50 % Cjm.

Tato baterie byla regenerována regeneračním přípravkem podle tohoto technického řešení tak, že do každého článku po úpravě elektrolytu bylo přidáno ve dvou fázích s časovým odstupem 10 minut poprvé 60 ml, podruhé 80 ml regeneračního přípravku. Po uklidnění chemické reakce asi po 20 minutách byla baterie nabíjena proudem 16 A do počátku plynování až do doby počátku plynování a pak dobíjena formovacím proudem 2 A, po dobu 60 hodin. Poté bylo dosaženo příznivého výsledku a vyrovnání kapacity článků baterie tak, že kapacitní rozdíl článků byl maximálně 10% z jmenovité hodnoty, z toho nejnižší článek měl 86% a nejlepší 96% jmenovité hodnoty.

Tohoto výrazného zlepšení se dosáhlo regeneračním přípravkem, který byl připraven z jednoho litru 35 % vodného roztoku peroxidu vodíku, do něhož se přidalo 50 ml kyseliny sírové o hustotě 1,28 g.cm³, poté jeden ml 30% vodného roztoku formaldehydu a2g technicky čistého hydroxidu sodného a/nebo draselného. Regenerační roztok se zamíchal a po zamíchání byl připraven k použití.

Příklad 3

Trakční akumulátorová baterie typu OPzS, o jmenovitém napětí 12 V a jmenovité kapacitě 210 Ah, byla uvedena před 8 lety do provozu na dobu 3 měsíců, a poté byla uskladněna bez elektrolytu, který byl z ní vylit. Dlouhým skladováním došlo ke znehodnocení desek elektrod, na nichž se vytvořil povlak nevratné sulfatace.

Tato baterie byla po 8 letech regenerována následujícím regeneračním přípravkem, připraveným tak, že do 1 litru 30 % vodného roztoku peroxidu vodíku bylo přidáno 10 g kyselého uhličitanu sodného technicky čistého, 70 ml kyseliny sírové o hustotě 1,28 g.cm’³, 5g sacharidu ve formě glukózy v sušině, 5 g tetraboritanu sodného technicky čistého. Přitom tetraboritan sodný může být nahrazeno úplně nebo částečně pyrofosforečnanem sodným, nebo peroxoboritanem sodným.

Regenerace byla provedena tak, že do připraveného elektrolytu pro baterii hustoty 1,24 g.cm³, byl na 20 litrů tohoto elektrolytu přidán jeden litr regeneračního přípravku. Tímto přípravkem byly články naplněny a ponechány působení nasáknutí elektrolytu po dobu 6 hodin. Poté byla baterie nabíjena 8 A po dobu cca 16 hodin. Následně byla baterie dobíjena formovacím proudem 3 A po dobu 72 hodin. Pak byla baterie vybita a nabita klasickým způsobem a opět doformována proudem 3 A po dobu 26 hodin.

Výsledkem regenerace bylo dosažení kapacity baterie na cca 95 % její jmenovité hodnoty.

-3 CZ 11655 Ul

Příklad 4

V předchozích příkladných provedeních je uveden regenerační přípravek jednosložkový, ve formě vodného roztoku peroxidu vodíku a kyseliny sírové, v němž jsou ostatní složky rozpuštěny či zreagovány.

V tomto příkladném provedení je uveden regenerační přípravek dvousložkový, jehož jedna složka je kapalná, druhá pevná.

Kapalnou složku představuje vodný roztok peroxidu vodíku a kyseliny sírové, a to 93 až 99 % vodného peroxidu vodíku v koncentraci 1 až 40 %, a 1 až 7 % kyseliny sírové o hustotě 1,01 až 1,35 g.cm'³.

Pevnou složku představuje 20 až 60 % hmotn. dílů sacharidů a/nebo aldehydů či jejich derivátů, 15 až 50% hmotn. kyselého uhličitanu sodného a/nebo draselného, a 20 až 60% hmotn. peroxoboritanu a/nebo tetraboritanu a/nebo pyrofosforečnanu sodného. Jednotlivé složky jsou dodávány jako technicky čisté chemikálie.

Nejdříve se přidá do akumulátoru pevná složka. Najeden litr elektrolytu baterie se přidá od 0,3 do 15 g pevné složky. Potom se přidá najeden litr elektrolytu baterie ve dvou dávkách po sobě 30 až 70 ml kapalné složky, čímž se vytvoří regenerační přípravek přímo v elektrolytu.

V akumulátoru během 15 až 20 minut proběhnou chemické reakce, po nichž se začne akumulátor nabíjet např. proudem 0,1 C_]0. Když po nabíjení začne akumulátor plynovat, provede se konečné nabíjení akumulátoru, formovacím proudem 0,01 až 0,02 Cjo, tj. 1 až 2 % z hodnoty jeho nominální kapacity.

Tento druh regeneračního přípravku je vhodný pro všechny druhy olověných akumulátorů s náplní elektrolytu kyseliny sírové.

V konkrétním příkladném provedení byl uvedený regenerační přípravek aplikován u staniční baterie J2 - 72 Ah - 24 V se sníženou kapacitou na 35 % její jmenovité hodnoty tak, že do každého článku baterie bylo přidáno 12 g pevné regenerační složky v prášku, která byla vytvořena smícháním 30 g technicky čistého hroznového cukru, 15 g kyselého uhličitanu sodného a 55 g peroxoboritanu sodného. Po uplynutí cca 10 minut bylo do každého článku přidáno 15 ml 35 % vodného roztoku peroxidu vodíku, stabilizovaného, kyselinou sírovou, tj. 5 ml kyseliny sírové o hustotě 1,28 g.cm’³ na 1 litr 35 % vodného roztoku peroxidu vodíku. Poté byla akumulátorová baterie opakovaně nabíjena a vybíjena, a závěrem doformována formovacím proudem. Při kapacitní zkoušce vykázala zkoušená baterie kapacitu 98 % její jmenovité hodnoty.

Příklad 5

Použije se regenerační přípravek podle příkladu 1 s tím rozdílem, že vodný roztok peroxidu vodíku bude 1 - 3 %. Tento regenerační přípravek je vhodný pro postupnou regeneraci při provozu baterie. Místo pravidelného dolévání odpařeného elektrolytu destilovanou vodou se dolévá tento regenerační přípravek do baterie podle potřeby.

V konkrétním příkladném provedení se regenerační přípravek do olověných akumulátorů připraví tak, že do 1 litru 3 % vodného roztoku peroxidu vodíku se přidá 60 ml kyseliny sírové o hustotě 1,18 g.cm'³. Do vzniklého roztoku se přidá 5 g sacharidů, např. ve formě pevného technicky čistého hroznového cukru, a dále 1 g kyselého uhličitanu sodného technicky čistého. Směs se zamíchá, čímž je regenerační přípravek připraven k použití.

Tento regenerační přípravek do olověných akumulátorů byl použit tak, že po proběhnutí záruční lhůty startovacího akumulátoru 55 Ah - 12 V, byl do něj pravidelně tento regenerační přípravek doléván místo destilované vody po celou dobu jeho životnosti. Uvedená akumulátorová baterie byla po záruční době v provozu ještě více jak 5 let s dobrými startovacím schopnostmi i při nízkých teplotách pod mínus 15 °C. Uvedené konkrétní příklady provedení nejsou vyčerpávající, ajsou možné další kombinace v rámci myšlenky a rozsahu nároků na ochranu tohoto technického řešení.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Regenerační přípravek do olověných akumulátorů, připravitelný ze směsi, obsahující

   5 elektrolyt vodného roztoku kyseliny sírové a peroxid vodíku, vyznačující se tím, že směs obsahuje na 1 litr vodného roztoku 1 až 40 % peroxidu vodíku 1 až 70 ml kyseliny sírové o hustotě 1,01 až 1,35 g.cm'³,

   0,1 až 10 g sacharidů a/nebo aldehydů či jejich derivátů v sušině,

   0,1 až 10 g kyselého uhličitanu sodného a/nebo draselného a/nebo alespoň jeden hydroxid ze ío skupiny hydroxidů alkalických kovů, v sušině.
2. 2. Regenerační přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že směs dále obsahuje 0,1 až 10 g peroxoboritanu sodného, v sušině.
3. 3. Regenerační přípravek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že směs dále obsahuje 0,1 až 10 g tetraboritanu sodného, v sušině.

   15
4. 4. Regenerační přípravek podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že směs dále obsahuje 0,1 až 10 g pyrofosforečnanu sodného, v sušině.
5. 5. Sada pro přípravu regeneračního přípravku podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že sestává ze dvou dílů, kapalného a pevného, přičemž kapalný díl je tvořen z vodného roztoku peroxidu vodíku a kyseliny sírové, a pevný díl je tvořen sacharidy a/nebo

   20 aldehydy či jejich derivátů, kyselým uhličitanem sodným a/nebo draselným, a/nebo alespoň jeden hydroxid ze skupiny hydroxidů alkalických kovů, a peroxoboritanem a/nebo tetraboritanem a/nebo pyrofosforečnanem sodným.