RU2525833C1

RU2525833C1 - Lead-acid accumulator

Info

Publication number: RU2525833C1
Application number: RU2012157984/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Борисович Каменев; Георгий Алексеевич Штомпель; Владимир Никодимович Леонов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЭЛЕКТРОТЯГА"
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-08-20
Also published as: RU2012157984A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in the proposed accumulator a part of air supplied into a system of electrolyte mixing is used to ventilate space under a cover. At the same time the speed of air supply into the space under the cover is equal to 1÷7 V_CS per hour, where V_CS - volume of the cover space of the accumulator. As a result of that hydrogen accumulation is prevented in the cover space, accordingly, probability of an explosive situation is eliminated during operation of lead-acid accumulators of high capacity.

EFFECT: exclusion of accumulation of critical content of hydrogen in a cover space of an accumulator and increased explosion safety of lead-acid accumulators of high capacity.

1 tbl

Description

Изобретение относится к электрохимической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов.The invention relates to the electrochemical industry and can be used in the manufacture of lead batteries.

В процессе заряда свинцово-кислотного аккумулятора на отрицательном электроде протекает реакция выделения водорода. При этом выделяющийся водород может накапливаться в подкрышечном пространстве аккумулятора. При достижении критического содержания водорода в аккумуляторе образуется потенциально взрывоопасная газовая смесь (гремучий газ). Естественное вентилирование подкрышечного пространства крайне затруднено, так как сообщение аккумулятора с окружающей средой осуществляется через отверстие в крышке, закрытое вентиляционной или каталитической пробкой.In the process of charging a lead-acid battery, a hydrogen evolution reaction takes place on the negative electrode. In this case, the released hydrogen can accumulate in the axillary space of the battery. When the critical hydrogen content in the battery is reached, a potentially explosive gas mixture (explosive gas) is generated. Natural ventilation of the axillary space is extremely difficult, since the battery communicates with the environment through a hole in the lid, closed by a ventilation or catalytic plug.

В качестве аналога выбран аккумулятор, описанный в патенте Германии №102005022387, Н01М 2/12. В аккумуляторе обеспечивается отвод газов из подкрышечного пространства во внешнюю среду при помощи отдельной трубки, присоединенной к водному фильтру.The battery described in German Patent No. 102005022387, H01M 2/12 is selected as an analogue. The accumulator ensures the removal of gases from the axillary space to the external environment using a separate tube connected to the water filter.

Недостатком аналога является неконтролируемая и невысокая скорость удаления газов из подкрышечного пространства аккумулятора, явно недостаточная для применения в аккумуляторах большой мощности.The disadvantage of this analogue is the uncontrolled and low rate of gas removal from the underwing space of the battery, which is clearly insufficient for use in high-power batteries.

В настоящее время в высокомощных свинцово-кислотных аккумуляторах часто применяются системы перемешивания электролита с использованием воздуха. В таких аккумуляторах воздух, прошедший через электролит, попадает в подкрышечное пространство, вытесняя излишки водорода во внешнюю среду.Currently, high-power lead-acid batteries often use electrolyte mixing systems using air. In such batteries, air passing through the electrolyte enters the axillary space, displacing excess hydrogen into the external environment.

В качестве прототипа выбран аккумулятор с системой перемешивания электролита воздухом (Патент РФ №2161350, приоритет 24.09.1999). Указанная система представляет собой трубку с двумя эксцентрично расположенными вертикальными каналами, один из которых предназначен для подачи сжатого воздуха, а другой - для прохода электролита; при этом нижние концы этих каналов находятся на разных уровнях. Нижний конец трубки расположен на уровне кромок сепараторов и не доходит до дна аккумулятора, а верхний конец трубки соединен со сливным отводящим патрубком, расположенным горизонтально над уровнем электролита. Воздух выходит из канала для подачи сжатого воздуха и поднимается вверх по каналу для прохода электролита, проталкивая электролит из нижней части бака в верхнюю, тем самым перемешивая его.As a prototype, a battery with an electrolyte mixing system for air was selected (RF Patent No. 2161350, priority 24.09.1999). The specified system is a tube with two eccentrically located vertical channels, one of which is designed to supply compressed air, and the other to pass the electrolyte; while the lower ends of these channels are at different levels. The lower end of the tube is located at the level of the separator edges and does not reach the bottom of the battery, and the upper end of the tube is connected to a drain outlet pipe located horizontally above the electrolyte level. Air leaves the channel for supplying compressed air and rises up the channel for the passage of electrolyte, pushing the electrolyte from the bottom of the tank to the top, thereby mixing it.

Недостатком прототипа является то, что, с одной стороны, скорость подачи воздуха в аккумулятор не обеспечивает эффективного вентилирования подкрышечного пространства аккумулятора, а, с другой стороны, пузырьки воздуха при прохождении через электролит насыщаются парами воды и выносят ее из аккумулятора, что приводит к нежелательному изменению концентрации кислоты. Кроме того, если для увеличения эффективности вентилирования подкрышечного пространства увеличить скорость подачи воздуха, значительно возрастет вынос кислоты из аккумулятора в виде аэрозоля.The disadvantage of the prototype is that, on the one hand, the speed of air supply to the battery does not provide effective ventilation of the underwing space of the battery, and, on the other hand, air bubbles when passing through the electrolyte are saturated with water vapor and carry it out of the battery, which leads to an undesirable change acid concentration. In addition, if the air supply rate is increased to increase the efficiency of ventilation of the axillary space, the removal of acid from the battery in the form of an aerosol will increase significantly.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков аналога и прототипа, на исключение накопления критического содержания водорода в подкрышечном пространстве аккумулятора и на повышение взрывобезопасности свинцово-кислотных аккумуляторов большой мощности.The present invention is aimed at eliminating the aforementioned disadvantages of the analogue and the prototype, eliminating the accumulation of critical hydrogen content in the axillary space of the battery and increasing the explosion safety of high-power lead-acid batteries.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом аккумуляторе часть воздуха, подаваемого в систему перемешивания электролита, используется для вентилирования подкрышечного пространства. При этом скорость подачи воздуха в подкрышечное пространство равна 1÷7 V_ПП в час, где V_ПП - объем подкрышечного пространства аккумулятора.This object is achieved by the fact that in the proposed battery, part of the air supplied to the electrolyte mixing system is used to ventilate the axillary space. At the same time, the air supply rate to the axillary space is equal to 1 ÷ 7 V _PP per hour, where V _PP is the volume of the battery liner space.

Сопоставительный анализ со способами вентиляции в свинцово-кислотных аккумуляторах показывает, что предлагаемое решение является новым.A comparative analysis with ventilation methods in lead-acid batteries shows that the proposed solution is new.

Сущность изобретения состоит в следующем. Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из электродного блока, бака, крышки, системы перемешивания электролита воздухом. С целью исключения накопления критического содержания водорода в подкрышечном пространстве аккумулятора часть воздуха, подаваемого в систему перемешивания электролита, используется для вентилирования подкрышечного пространства. При этом скорость подачи воздуха в подкрышечное пространство равна 1÷7 V_ПП в час, где V_ПП - объем подкрышечного пространства аккумулятора.The invention consists in the following. A lead-acid battery consists of an electrode block, a tank, a lid, an electrolyte mixing system with air. In order to prevent accumulation of a critical hydrogen content in the underwing space of the battery, part of the air supplied to the electrolyte mixing system is used to ventilate the underwing space. At the same time, the air supply rate to the axillary space is equal to 1 ÷ 7 V _PP per hour, where V _PP is the volume of the battery liner space.

Был изготовлен макет предлагаемого свинцово-кислотного аккумулятора. Как показали экспериментальные данные (см. таблицу), скорости подачи воздуха 1÷7 V_ПП в час достаточно для удаления водорода из подкрышечного пространства. В результате этого предотвращается накопление водорода в подкрышечном пространстве, а следовательно, исключается вероятность возникновения взрывоопасной ситуации при эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов большой мощности. Повышение скорости подачи воздуха нецелесообразно ввиду возрастания внутреннего давления в аккумуляторе и значительного выноса аэрозоля кислоты из аккумулятора.A mock-up of the proposed lead-acid battery was made. As shown by experimental data (see table), an air flow rate of 1 ÷ 7 V _PP per hour is sufficient to remove hydrogen from the axillary space. As a result of this, the accumulation of hydrogen in the axillary space is prevented, and therefore, the probability of an explosive situation during operation of high-power lead-acid batteries is excluded. An increase in the air supply rate is impractical due to an increase in the internal pressure in the battery and a significant removal of the acid aerosol from the battery.

ТаблицаTable Скорость подачи воздуха в подкрышечное пространство, V_ПП в часAir flow rate in the axillary space, V _PP per hour Наличие водорода в подкрышечном пространствеPresence of hydrogen in the axillary space Вынос аэрозоля кислоты из аккумулятораRemoval of aerosol acid from the battery 0,70.7 естьthere is нетno 1one нетno нетno 4four нетno нетno 77 нетno нетno 99 нетno естьthere is

Claims

A lead-acid battery, consisting of an electrode block, a tank, a lid, an electrolyte mixing system with air, characterized in that in order to prevent accumulation of a critical hydrogen content in the axillary space of the battery, part of the air supplied to the electrolyte mixing system is used to ventilate the axillary space, this speed of air supply to the axillary space is equal to 1 ÷ 7 V _PP per hour, where V _PP is the volume of the axillary space of the battery.