WO2004100303A1 - 鉛電池の電極表面に付着する硫化鉛の除去装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for removing lead sulfide adhering to an electrode of a lead battery.
  • PbSO film grows on the electrode of a lead battery due to discharge and self-discharge conditions, ambient temperature fluctuations and vibration when left unattended, and covers the surface of the electrode plate.
  • FIG. 1 shows a waveform at point A in the circuit diagram of FIG.
  • FIG. 2 shows a circuit configuration of an apparatus for removing lead sulfide (PbSO) adhering to an electrode of a lead battery according to the present invention.
  • a lead sulfide (PbSO) film that has grown greatly on the electrode surface of a lead-acid battery and the electrode surface
  • the skin effect can be obtained by continuously applying a current with a voltage waveform width (Tb) of 1 ⁇ s or less at a frequency of ⁇ or more ⁇ or more at a frequency of ⁇ or more ⁇ ⁇ At the skin depth determined by the effect and at the skin depth close to the surface of the protruding crystal part of the lead sulfide (PbSO) film without damaging the electrode.
  • Tb voltage waveform width
  • a method of restoring the performance of lead-acid batteries by returning them to dilute sulfuric acid as fine lead sulfide particles and then charging them to separate them into Pb + and SO- in the dilute sulfuric acid solution and reducing them to each electrode.
  • the width of the needle-shaped protrusion is set to 1 ⁇ s, but if it is shorter, any number may be set. However, it is difficult to inexpensively make the voltage waveform width (Tb) of the needle-like protrusions of several ⁇ sec, which is technologically fast, so that 1 ⁇ s, which has no practical problem, is used.
  • the magnitude of the reverse voltage is about four times the power supply voltage E (V), but this may be large.
  • the repetition frequency of the application is set to ⁇ or more, but this is selected as the best frequency according to the size of the electrode of the lead battery, the state of lead sulfide (PbSO), and the length of the recovery time.

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Abstract

  鉛電池の電極表面に大きく成長した非伝導性結晶−以下硫化鉛という−硫化鉛(PbS04)皮膜に、図1で示す鉛電池のプラス電圧値E(V)を基準にして、そのプラス電圧値E(V)よりマイナス方向に針状突起(1μ秒以下)を有する電圧波形幅を連続に鉛電池のプラス電極とマイナス電極間に印加することによって、プラス電極とマイナス電極間に付着した硫化鉛(PbS04)皮膜の最短突起状結晶部間にある結晶から電極を痛めることなく、順次粉砕し、希硫酸溶液の中に戻し、その後、充電することにより希硫酸溶液の中でPb+とS04 -に分かれ各電極へ還元して鉛電池の性能を回復させる硫化鉛の除去装置。   逆接続保護回路電圧検出回路、基準電圧発生回路、電圧比較回路、動作・否動作切替回路、発振回路、増幅回路、針状突起を有する電圧波形幅(Tb)が1μ秒以下の早い尖頭電圧発生回路、波形整形回路及び動作確認スウィッチを押すことによってのみ作動する動作表示器で構成されている。

Description

明 細 書
鉛電池の電極表面に付着する硫化鉛の除去装置
技術分野
[0001] この発明は鉛電池の電極に付着する硫化鉛を除去する装置に係るものである。
背景技術
[0002] 従来、鉛電池の電極には放電時および自己放電時の条件や、放置されるとき周囲 温度の上下、振動等により硫化鉛 (PbSO )皮膜が成長し、極板の表面を覆い、内部
4
抵抗が増大し、電池として使用できなくなることがわかっていた。
[0003] この硫化鉛 (PbSO )皮膜の成長を阻止するには放電条件、温度、振動など細心の
4
注意が必要となる。し力しながら、絶えずこのような注意をはかるには実際に鉛電池 を使用する上には不可能に近い。従って硫化鉛 (PbSO )を除去するための新しレ、
4
方法が必要となった。
図面の簡単な説明
[0004] [図 1]図 2の回路構成図中の点 Aについての波形を示す。
[0005] [図 2]本発明の鉛電池の電極に付着する硫化鉛 (PbSO )の除去装置の回路構成を
4
示す。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 鉛電池の電極表面に大きく成長した硫化鉛 (PbSO )皮膜と、その電極表面の間に
4
電気ショックを与え、その結果として、電極に付着する硫化鉛 (PbSO )皮膜を電極か
4
ら剥離し、その電極下部に落とすことで一時的に鉛電池の性能の回復をはかった装 置は過去に作られたことがあった。し力 ながら、それはあくまでも鉛電池の一時的回 復に他ならなかった。その理由として硫化鉛 (PbSO )皮膜を電極から剥離して、その
4
電極下部に落としただけでは電解液の比重はすぐにもどらず、ただちに比重を戻す 為には希硫酸を補充しなければならなかった。補充をした後、電極下部に落下して いた硫化鉛 (PbSO )皮膜が次第に溶液中に還元され、そのために比重が異常に上
4
昇し、電極表面を痛め、ついには電極全体を破壊し、鉛電池自体の寿命を短くした。 課題を解決するための手段
[0007] 我々は鉛電池の電極表面に大きく成長した硫化鉛 (PbSO )皮膜を電極下部に落
4
とすのではなぐプラス電圧値 E (V)よりマイナス方向に針状突起を有する電圧波形 幅 (Tb)が 1 μ秒以下の電流を ΙΚΗζ以上 ΙΟΟΚΗζの周波数で連続に印加すること によって、表皮効果とその効果に伴い決定される表皮深さで、電極を傷めることなく 硫化鉛 (PbSO )皮膜の突起状結晶部の表面に近い部位力 順次、連続破壊し、極
4
微小な硫化鉛粒子として希硫酸の中に戻し、次に充電をすることによって、希硫酸溶 液の中で Pb+と SO—に分かれ各電極へ還元して鉛電池の性能を回復させる方法を
4
考えた。この方法では鉛電池の電極へ直接電流を印加しなレ、ために電極へのダメー ジは無ぐなおかつ、鉛電池の比重は印加時間に比例して回復し、その性能の回復 もはかられた。
発明の効果
[0008] 鉛電池の電極に付着した硫化鉛 (PbSO )の除去装置により、プラス電圧値 E (v)よ
4
りマイナス方向に針状突起を有する電圧波形幅 (Tb)が 1 μ秒以下の早い立下りをも つ電流を ΙΚΗζ以上 ΙΟΟΚΗζの周波数で鉛電池のプラス電極とマイナス電極間に 印加する時、結晶表面の突起部におこる電荷の集中と、加えて表皮効果とその効果 によって決定される表皮深さにより大きく成長した硫化鉛(PbSO )の結晶表面は破
4
壊され、順次、硫酸 SO )と鉛 (Pb)と二酸化鉛 (PbO )と水(H 0)に戻されて行き
2 4 2 2
、鉛電池の性能は製造初期の状態に回復した。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 電極上に大きく成長した硫化鉛 (PbSO )を硫酸 (H SO )と鉛 (Pb)と二酸化鉛 (Pb
4 2 4
0 )と水(H 0)に戻すために我々は電極に対してプラス電圧値 E (v)よりマイナス方
2 2
向に針状突起を有する電圧波形幅 (Tb)が 1 μ秒以下の電流を ΙΚΗζ以上 100KH zの周波数で印加することを考えた。マイナス方向に針状突起を有する電圧波形幅( Tb)が 1 μ秒以下の早い電流は表皮効果とその効果に伴う表皮深さで決定される染 み込み深さ (試算によると 0. 01mm以下)により硫化鉛結晶の非常に薄い表面部の みを集中して破壊し、なお且つ、プラス電極とマイナス電極間に付着した硫化鉛 (Pb so )皮膜の結晶部間にある最短距離に置かれた結晶から順次、破壊する。このため 電極を傷めることなぐ硫化鉛 (PbSO )の結晶は希硫酸の中へ極微小の硫化鉛 (Pb
4
SO )として浮遊し、次に充電をすることにより希硫酸溶液の中で Pb+と SO—に分かれ
4 4 各電極へ還元して鉛電池の性能を回復して最初の比重にもどる。 ΙΚΗζ以上 100K Hzの周波数はその周波数の変化が鉛電池の性能の回復時間を左右する。
実施例
[0010] 逆電圧発生器によって作られたマイナス方向に針状突起を有する電圧波形幅 (Tb )が 1 μ秒以下の電流を、鉛電池の電極に ΙΚΗζ以上 ΙΟΟΚΗζの周波数で印加する 時、表皮効果とその効果に伴うパルレス幅で決定される表皮深さにより成長した硫化 鉛 (PbSO )の結晶表面の大きな突起部分より順次破壊され、充電を行うことにより、
4
硫酸 (H SO )と鉛 (Pb)と二酸化鉛 (PbO )と水(H 0)に戻されて行き、プラス電圧値
2 4 2 2
E (v)よりマイナス方向に針状突起を有する電圧波形幅 (Tb)が 1 μ秒以下の電流の 印加→充電→プラス電圧値 Ε(ν)よりマイナス方向に針状突起を有する電圧波形幅 (Τ b)が 1 μ秒以下の電流の印加→充電を繰り返すことによって鉛電池の電極表面に付 着した硫化鉛 (PbSO )の結晶は破壊され、スポンジ状態になり、鉛電池の性能は回
4
復される。
追記
[0011] 針状突起の幅は 1 μ秒としているがそれよりも短い場合はいくつにでも設定してよい 。しかし工学的に早い数 μ秒の針状突起の電圧波形幅 (Tb)を廉価で作るには困難 であるため、実用上問題の無い 1 μ秒にしている。
[0012] 逆電圧の大きさは電源電圧 E (V)の約 4倍としているがこれはもつと大きくても良い。
それは鉛電池の電極の大きさに応じて逆電圧の電圧値を決定するものとする。
[0013] 印加の繰り返し周波数は ΙΚΗζ以上 ΙΟΟΚΗζとしているがこれは鉛電池の電極の 大きさ、硫化鉛 (PbSO )の状態及び回復時間の長短に応じて最良の周波数を選ぶ
4
ものとする。

Claims

請求の範囲
[1] 鉛電池の電極表面に大きく成長した非伝導性結晶-以下硫化鉛という一硫化鉛 (P bSO )皮膜に、鉛電池のプラス電圧値 E (v)を基準にして、そのプラス電圧値 Ε (ν)よ
4
りマイナス方向に針状突起を有する電圧を鉛電池のプラス電極とマイナス電極間に 印加することによって、プラス電極とマイナス電極間に付着した硫化鉛 (PbSO )皮膜
4 の最短突起状結晶部間にある結晶から順次粉砕し、希硫酸溶液の中に戻し、その後 、充電することにより希硫酸溶液の中で Pb+と SO—に分かれ各電極へ還元して鉛電
4
池の性能を回復させる硫化鉛の除去装置。
[2] 鉛電池のプラス電極とマイナス電極間に印加するプラス電圧値 E (V)よりマイナス方 向に針状突起を有する電圧波形幅 (Tb)が 1 μ秒以下の電流は表皮効果による染み 込み深さが非常に薄いため、硫化鉛の粉碎深さがその結晶表面上のみに収まり、電 極表面を痛めることなく鉛電池の性能の回復をはかる硫化鉛の請求項 1の除去装置
[3] 鉛電池の電極の状態に応じてプラス電圧値 Ε (ν)よりマイナス方向に針状突起を有 する電圧を ΙΚΗζ以上 ΙΟΟΚΗζの周波数で調整し、任意の最適周波数を鉛電池の プラス電極とマイナス電極間に印加することにより鉛電池の性能を回復させる硫化鉛 の請求項 1の除去装置。
[4] 電源として該当鉛電池を使用し、常時微少電力を消費することにより電極への硫化 鉛の付着を防止する硫化鉛の請求項 1の除去装置。
[5] 逆接続保護回路、電圧検出回路、基準電圧発生回路、電圧比較回路、動作 ·否動 作切替回路、発振回路、増幅回路、針状突起を有する電圧波形幅 (Tb)が 1 μ秒以 下の早い尖頭電圧発生回路、波形整形回路及び動作確認スウィッチを押すことによ つてのみ作動する動作表示器で構成されている硫化鉛の請求項 1の除去装置。
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