Протекание процесса в вакууме

[Li6-D]

Если снять клапан, то первое время, до выкипания воды, аккумулятор будет работать, правда с меньшей отдачей т.к. пузырьки пара будут перекрывать пластины. Если клапан установлен, нет кипения, то аккумулятор будет нормально работать (даже если в нем 17 мм рт. ст.)

[Nemo-x]

(...поднимает перископ...) Извините за отсутствие - командировочка образовалась.

Спасибо всем учавствующим в ветке.

Вопрос я задал как-то не совсем корректно-сейчас буду исправляться.

Весь сыр-бор у меня поднялся из-за аккумуляторов...(Лодка хоть и старая,но уже элехктрическая...)

Начали они у меня разряжаться и не держать нагрузку.А таких аккумуляторов нынче днём с огнём...

Вот и окунулся я в химию этого процесса...

 

И вот что я в этой химии понял (если что не так понял,поправьте,пожалуйста...).

 

Ну,с формулой процесса вроде уже всё ясно.

При полном заряде (то есть при завершённой реакции восстановления Pb(губчатый металлический свинец) и PbO2) на пластинах не остаётся PbSO4 и расходуется максимально возможно H2О.

При полном разряде расходуется максимально возможно H2SO4 и образуется максимально возможно PbSO4 и H2О.Вроде так.

 

То есть,если в процессе циклов заряд-разряд ( а особенно заряд) химическая реакия будет проходить не в полном объёме, то на пластинах аккумулятора будет постоянно присутствовать какое-то количество не втупившего в реакцию PbSO4.

Читаем в интернете=

*При коротких или стартерных разрядах сила тока в несколько раз больше номинальной ёмкости аккумулятора, а разряд длится несколько минут или секунд. При увеличении разрядного тока скорость разряда поверхностных слоев активной массы возрастает в большей степени, чем глубинных. В результате рост сернокислого свинца в устьях пор губчатого свинца происходит быстрее, чем в глубине, и пора закупоривается сульфатом раньше, чем успевает прореагировать ее внутренняя поверхность. Вследствие прекращения диффузии электролита внутрь поры реакция в ней прекращается. Таким образом, чем больше разрядный ток, тем меньше ёмкость аккумулятора, а следовательно, и коэффициент использования активной массы.

Кроме того, при определёном уровне разряда аккумулятора на электродах начинается образование пленки PbSO4 особой кристаллической структуры (так называемое сульфатирование) которая изолирует электроды от электролита.*

 

Вот,собственно,это и есть основная причина проблем с аккумуляторами,как я её понял.

Поправьте меня,если где-то неверно...

 

Итак,значит,задача состоит в том чтобы максимально растворить и убрать при зарядке

этот самый сульфат свинца.

 

А вот здесь и нужна Ваша помощь...

 

Я не могу понять,на каком этапе реакции процес разложения этого соединения идёт наиболее активно.

Вот что написано в Википедии=

*В конце зарядки, при некоторых критических значениях концентрации сульфата свинца у электродов, начинает преобладать процесс электролиза воды. При этом на катоде выделяется водород, на аноде — кислород. При зарядке не стоит допускать электролиза воды.*

То есть,когда начинается электролиз воды,сульфата в аккумуляторе ещё предостаточно?

Вот что читают в другом источнике=

*В режиме заряда напряжение на выводах аккумулятора возрастает вследствие внутреннего падения напряжения и повышения ЭДС при увеличении плотности электролита в порах электродов. При возрастании напряжения до 2,3 В активные вещества начинают восстанавливаться. Энергия заряда идет на разложение воды на водород и кислород, которые выделяются в виде пузырьков газа.

Часть положительных ионов водорода, выделяющихся на отрицательном электроде, нейтрализуются электронами; Избыток ионов накапливается на поверхности электрода и создает перенапряжение до 0,33 В. Напряжение в конце заряда повышается до 2,6-2,7 В и при дальнейшем заряде остается неизменным. Постоянство напряжения в течение 1-2 ч заряда и обильное газовыделение являются признаками конца заряда.*

И вот ещё=

*Если на батарею подавать напряжение больше, чем напряжение ЭДС, то в какой-то момент на электродах образуется слой ионов водород и этот слой имеет направление заряда противоположный направлению заряда батареи. Здесь слово заряд не в смысле заряд аккумклятора, а в смысле потенциал. При этом чтобы не было тока ни заряда, ни разряда надо напряжение повышать. И мы достигнем напряжения холостого хода - это напряжение ЭДС батареи + напряжение выдаваемое слоем заряженного водорода.

Если добавить еще напряжения, то водород получив электрон становится атомом и начинается второй этап- выделение водорода на электроде (катод), на аноде не всегда выделяется кислород (электролиз воды). Сначала идет окисление оксида свинца 2 из раствора, до оксида свинца 4, осевшем на электрод.*

 

Это что означает ???, Что активные реакции восстановления начинаются в аккумуляторе ТОЛЬКО при достижении определённого напряжения,при котором начинается электролиз воды и проходят преимущественно при протекании ИМЕННО реакции электролиза воды, которая даёт необходимые для восстановительных реакций в аккумуляторе ионы ???

То есть вся активная фаза восстановительной реакции проходит в конце процесса зарядки???

 

Так это или не так ???

 

Извините,что получилось так громоздко,но тем не менее...

 

А вакуум тут вот с какой стороны...

Как известно,при понижении давления практически все процессы в той или иной мере

меняют своё течение...Быстрее-медленнее,лучше-хуже.Так вот основной и неповторимый вопрос до того как собранна лабораторная установка - измениться ли скорость протекания реакции восстановления в аккумуляторе в техническом вакууме или нет.

Предполагается,что он будет идти гараздо быстрее.

 

И если действительно наиболее активно реакции по разложению сульфида свица в аккумуляторе идут в основном при электролизе воды,а электролиз воды в вакууме действительно будет начинаться при меньшем напряжении на электродах,то тогда получается что аккумулятор будет достаточно поместить в баррокамеру, снизить давление до уровня,при котором ещё не начинается кипение электролита и процесс восстановления пойдёт сам собой (...утопия,конечно.но вполне теоретически возможная...).

[antabu]

Частичное восстановление ёмкости засульфатированных аккумуляторов проводят при помощи зарядки асимметричным переменным током либо тренировкой циклами заряд-разряд по специальной программе тока от времени (напряжения).

[Samogonchik]

Вы пытаетесь вызвать изменение поведения

системы путем некоторого воздействия на нее

но для начала давайте разберемся как это

воздействие на данную систему влияет

вспомните принцип Ле Шателье и всё встанет на свои места

газообразных продуктов вплоть до начала "чрезмерной зарядки"

в данном процессе нет, а значит изменение давления существенного

влияния на процесс не окажет - разве что как уже говорили коллеги

электролит закипит и пузыри пластины экранируют

[Nemo-x]

2 antabu Спасибо,это-то я как раз всё уже проштудировал-и технологии зарядки ,и токи и всё остальное...

Вопрос то в другом - На какой стадии процесса зарядки (смотрим формулу) происходит реакция разложения сульфата свинца ??? В начале зарядки, в конце зарядки,в процессе зарядки ???

[Nemo-x]

Вы пытаетесь вызвать изменение поведения

системы путем некоторого воздействия на нее

Да,именно так...

Спасибо за Шателье,только что прочитал,правильный принцип.

Ну .давайте его применим...Газовой составляющей у нас нет,ну и пусть с ней...

Но у нас есть составляющая давления.

Читаем в Википедии=

*Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом; при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом:*

Значит,понижая давление над средой электролита, в котором собственно и проходит реакция,мы понижаем внутренне давление в среде электролита ...Вещество с большим объёмом в нашем случае = это водород при электролизе воды...

А по поводу кипения электролита - это я уже успел проверить...Кипение - это не электролиз,здесь у нас просто пары воды выходят их электролита.Температура кипения электролита нашей концентрации = около 115 градусов,то есть выше чем у воды...И это получится достаточно низкое давление,что-то около 10 мм.рт.ст...Поэтому мне при проведении опытов достаточно будет просто померять давление,при котором начинается кипение образца с электролитом - и не превышать это давление...Так что кипения не будет.

[stallker]

2 antabu Спасибо,это-то я как раз всё уже проштудировал-и технологии зарядки ,и токи и всё остальное...

Вопрос то в другом - На какой стадии процесса зарядки (смотрим формулу) происходит реакция разложения сульфата свинца ??? В начале зарядки, в конце зарядки,в процессе зарядки ???

Разложение произойдет при перенапряжении .Что бы не разрушать пластины, лучше импульсное перенапряжение . Сернистые газы меняются на озон, это легко заметить .

[Samogonchik]

*Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом; при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом:*

 

Совершенно верно но только нет в процессе зарядки разрядки аккумулятора реакций протекающих

с образованием или поглащением газовой фазы (разложение воды не в счет эта реакция паразитная)

 

а раз газы не поглащаются и не выделяются то объем практически неизменен

работы против внешних сил давления нет, а следовательно и влияния давления нет

[tixmir]

Ну, во-первых, электролиз воды в аккомуляторе это побочная реакция и на основной процесс ни как не влияет.

Останавливать зарядку когда аккомулятор начинает кипеть советуют для того что-бы не расходовать воду и не накапливать взрывоопасный водород, смеси каторого с воздухом(кислородом) взрывоопасны в очень большом диапазоне концентраций.

Греется аккамулятор потому, что как и любой другой элемент электрической цепи имеет внутренее сопротивление.

Процесс зарядки аккамулятора идёт в процессе зарядки аккомулятора , а когда процесс уже подходит к концу(в растворе остается мало ионов свинца) наченает проявляться побочный конкурентный процесс разложения воды.

 

Что касается перенапряжения(зарядка идет только при внешнем напряжении, большем чем естественная разность потенциалов системы), то оно возникает по 2 причинам, во-первых это адсорбция ионов из раствора, к примеру на катоде адсорбируются протоны , след катод приобретает положительный заряд, и внешнее поле должно совершить большую работу чтоб сохранить отрицательный потенциал на катоде в неизменности.

и второе как бало написано плохо растворимый сульфат свинца оседает на электродах в виде пленки (диэлектрик)

и для того чтоб шел процес зарядки электроны должны эту плёнку пробить , а на это тоже нужна энергия.

[Nemo-x]

Разложение произойдет при перенапряжении .Что бы не разрушать пластины, лучше импульсное перенапряжение . Сернистые газы меняются на озон, это легко заметить .

2 Stallker

А вот с этого момента поподробнее,если можно...Импульсное перенапряжение...

Ну сернистыми газами Вы назвали ион SO2...Это я понял...Но озон...В упор пока не вижу...Если Вы уж вникли,то пожалуйста,обьясните влияние перенапряжения (смотрю справочник на ХиМиКе-ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ, см. Поляризация.) на процессы в аккумуляторе...Это действительно актуально...Спасибо...