电池充电问题 点击：1789 | 回复：13
发表于：2006-08-16 23:07:00
1楼
铅酸蓄电池工作原理
1、铅酸蓄电池电动势的产生
铅酸蓄电池充电后，正极板二氧化铅（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质--氢氧化铅（Pb(OH)4），氢氧根离子在溶液中，铅离子（Pb+4）留在正极板上，故正极板上缺少电子。
铅酸蓄电池充电后，负极板是铅（Pb），与电解液中的硫酸（H2SO4）发生反应，变成铅离子（Pb+2），铅离子转移到电解液中，负极板上留下多余的两个电子（2e）。
可见，在未接通外电路时（电池开路），由于化学作用，正极板上缺少电子，负极板上多余电子，如右图所示，两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。
2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应
铅酸蓄电池放电时，在蓄电池的电位差作用下，负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。
负极板上每个铅原子放出两个电子后，生成的铅离子（Pb+2）与电解液中的硫酸根离子（SO4-2）反应，在极板上生成难溶的硫酸铅（PbSO4）。
正极板的铅离子（Pb+4）得到来自负极的两个电子（2e）后，变成二价铅离子（Pb+2），，与电解液中的硫酸根离子（SO4-2）反应，在极板上生成难溶的硫酸铅（PbSO4）。正极板水解出的氧离子（O-2）与电解液中的氢离子（H+）反应，生成稳定物质水。
电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极，在电池内部形成电流，整个回路形成，蓄电池向外持续放电。
放电时H2SO4浓度不断下降，正负极上的硫酸铅（PbSO4）增加，电池内阻增大（硫酸铅不导电），电解液浓度下降，电池电动势降低。
化学反应式为：
3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应
充电时，应在外接一直流电源（充电极或整流器），使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变为化学能储存起来。
在正极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb+2）和硫酸根负离子（SO4-2），由于外电源不断从正极吸取电子，则正极板附近游离的二价铅离子（Pb+2）不断放出两个电子来补充，变成四价铅离子（Pb+4），并与水继续反应，最终在正极极板上生成二氧化铅（PbO2）。
在负极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb+2）和硫酸根负离子（SO4-2），由于负极不断从外电源获得电子，则负极板附近游离的二价铅离子（Pb+2）被中和为铅（Pb），并以绒状铅附着在负极板上。
电解液中，正极不断产生游离的氢离子（H+）和硫酸根离子（SO4-2），负极不断产生硫酸根离子（SO4-2），在电场的作用下，氢离子向负极移动，硫酸根离子向正极移动，形成电流。
充电后期，在外电流的作用下，溶液中还会发生水的电解反应。
化学反应式为：
4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化
从上面可以看出，铅酸蓄电池放电时，电解液中的硫酸不断减少，水逐渐增多，溶液比重下降。
从上面可以看出，铅酸蓄电池充电时，电解液中的硫酸不断增多，水逐渐减少，溶液比重上升。
实际工作中，可以根据电解液比重的变化来判断铅酸蓄电池的充电程度
1、铅酸蓄电池电动势的产生
铅酸蓄电池充电后，正极板二氧化铅（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质--氢氧化铅（Pb(OH)4），氢氧根离子在溶液中，铅离子（Pb+4）留在正极板上，故正极板上缺少电子。
铅酸蓄电池充电后，负极板是铅（Pb），与电解液中的硫酸（H2SO4）发生反应，变成铅离子（Pb+2），铅离子转移到电解液中，负极板上留下多余的两个电子（2e）。
可见，在未接通外电路时（电池开路），由于化学作用，正极板上缺少电子，负极板上多余电子，如右图所示，两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。
2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应
铅酸蓄电池放电时，在蓄电池的电位差作用下，负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。
负极板上每个铅原子放出两个电子后，生成的铅离子（Pb+2）与电解液中的硫酸根离子（SO4-2）反应，在极板上生成难溶的硫酸铅（PbSO4）。
正极板的铅离子（Pb+4）得到来自负极的两个电子（2e）后，变成二价铅离子（Pb+2），，与电解液中的硫酸根离子（SO4-2）反应，在极板上生成难溶的硫酸铅（PbSO4）。正极板水解出的氧离子（O-2）与电解液中的氢离子（H+）反应，生成稳定物质水。
电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极，在电池内部形成电流，整个回路形成，蓄电池向外持续放电。
放电时H2SO4浓度不断下降，正负极上的硫酸铅（PbSO4）增加，电池内阻增大（硫酸铅不导电），电解液浓度下降，电池电动势降低。
化学反应式为：
3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应
充电时，应在外接一直流电源（充电极或整流器），使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变为化学能储存起来。
在正极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb+2）和硫酸根负离子（SO4-2），由于外电源不断从正极吸取电子，则正极板附近游离的二价铅离子（Pb+2）不断放出两个电子来补充，变成四价铅离子（Pb+4），并与水继续反应，最终在正极极板上生成二氧化铅（PbO2）。
在负极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb+2）和硫酸根负离子（SO4-2），由于负极不断从外电源获得电子，则负极板附近游离的二价铅离子（Pb+2）被中和为铅（Pb），并以绒状铅附着在负极板上。
电解液中，正极不断产生游离的氢离子（H+）和硫酸根离子（SO4-2），负极不断产生硫酸根离子（SO4-2），在电场的作用下，氢离子向负极移动，硫酸根离子向正极移动，形成电流。
充电后期，在外电流的作用下，溶液中还会发生水的电解反应。
化学反应式为：
4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化
从上面可以看出，铅酸蓄电池放电时，电解液中的硫酸不断减少，水逐渐增多，溶液比重下降。
从上面可以看出，铅酸蓄电池充电时，电解液中的硫酸不断增多，水逐渐减少，溶液比重上升。
实际工作中，可以根据电解液比重的变化来判断铅酸蓄电池的充电程度
发表于：2006-09-01 00:01:00
7楼
用燃料电池驱动的电动汽车http://www.sdjtu.edu.cn/xdjyzx/carfrind/car/carkj/s_167.htm
燃料电池电动汽车是直接用氢气为动力燃料，在常温状态下，通过化学反应直接转换成电能驱动汽车行驶。按其推进系统的不同，可分为氢气动力型和燃油-氢气动力型两种。
氢气动力型燃料电池电动汽车是以氢气为动力燃料，通过燃料电池转化为电能驱动电动机旋转，其推进系统主要由钢瓶、燃料电池组、电动机控制器、电动机和传动系等组成。燃油-氢气动力型燃料电池电动汽车是以汽油等碳氢化合物为燃料，通过重整器和燃料电池将汽油转化为电能驱动电机旋转，其推进系主要办燃油箱、重整器、燃料电池组、电机控制器、电机和传动系等部分组成。重整器可以随车把汽油转化成氢气供燃料电池直接在常温下转化为电能使汽车行驶，这样就无需携带氢气，提高了安全性能。
燃料电池电动汽车的能量转化效率很高，接近内燃机汽车的2．5倍，而且重量小、功率大、寿命长、少污染。但缺点是成本高、不安全、氢的制取与储存困难。目前已开发的燃料电池有磷酸燃料电池、熔化碳酸盐燃料电池、碱性燃料电池、固态氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池。燃料电池的最高时速可达110公里。
用飞轮电池驱动的电动短车
飞轮电池电动汽车是利用储存在随车飞轮中的机械能驱动汽车前进的。它的推进系由飞轮电池、电机控制器、电机和传动系等组成。
飞轮电池实际上是一种机—电能量转换和储存装置。人们都很清楚利用飞轮可以储存能量，那么根据飞轮能储存和释放能量的特性研制一种机械式的蓄电池就是飞轮蓄电池。在飞轮的内部镶有永久性磁铁，外壳上装有感应线圈，这样飞轮就具有电动机和发电机的双重功能。充电时飞轮中的电机以电动机的形式运行，在外接电源的驱动下带动飞轮旋转，达到极高的转速，从而完成电能-机械能转换的储能过程；放电时，飞轮中的电机以发电机的状态运行，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能—电能转换的释放过程。
对于车用飞轮电池来说，为增大能量应着重在提高飞轮转速而不是质量和体积上下功夫，同时应尽量减少飞轮旋转阻力、降低损耗。据有关计算表明：要想使直径为230mm、质量为13．5kg的飞轮电池达到150Wh／kg的比能量，必须使飞轮转速提高到150，000—200，000r/min，在如此高的飞轮转速下又要把这么多能量保存下来，其技术难度是相当高的。
飞轮电池以其能量密度高、体积小、重量轻、充电快、寿命长和无任何废气污染等特点而引起世界汽车行业的关注。据介绍，先进的飞轮电池其比能量比镍氢电池大2—3倍，比功率运高于一般化学蓄电池和内燃机，其快速充电可在十八分钟内完成且能量储存时间长。即使超快速充电也天化学电他的损寿问题，整个电池的使用寿命远长于各种化学蓄电池。更重要的是，飞轮为纯机械结构，不会像内燃机产生排气污染，同时也没有化学蓄电池的化学反应过程，不会引起腐蚀，也天废料的处理回收问题。
一辆用二十节直径为230mm，质量为13．64kg的飞轮电池的汽车，用市电充电需要6小时，快速充电只需15分钟，一次充电行驶里程可达560公里。
以上介绍的五种电动汽车都尚处于研制和试用阶段，其续驶里程、动力性能、使用寿命、制造成本和运行成本等方面还需不断加以完善和改进。纵观上述五种类型的电动汽车可见：我国中短期研究开发的重点应放在混合动力电动汽车和太阳能电动汽车上，团为这两种电动汽车综合性能较好，技术难度也相对较低，可以作为一种过渡产品。从长远目标来看，应重视对燃料蓄电池电动汽车和飞轮电池电动汽车61开发和研制，因为这两种电动汽车曲综合性能极佳，代表了电动汽车最终的发展方向。但其技术难度是相当高的
燃料电池电动汽车是直接用氢气为动力燃料，在常温状态下，通过化学反应直接转换成电能驱动汽车行驶。按其推进系统的不同，可分为氢气动力型和燃油-氢气动力型两种。
氢气动力型燃料电池电动汽车是以氢气为动力燃料，通过燃料电池转化为电能驱动电动机旋转，其推进系统主要由钢瓶、燃料电池组、电动机控制器、电动机和传动系等组成。燃油-氢气动力型燃料电池电动汽车是以汽油等碳氢化合物为燃料，通过重整器和燃料电池将汽油转化为电能驱动电机旋转，其推进系主要办燃油箱、重整器、燃料电池组、电机控制器、电机和传动系等部分组成。重整器可以随车把汽油转化成氢气供燃料电池直接在常温下转化为电能使汽车行驶，这样就无需携带氢气，提高了安全性能。
燃料电池电动汽车的能量转化效率很高，接近内燃机汽车的2．5倍，而且重量小、功率大、寿命长、少污染。但缺点是成本高、不安全、氢的制取与储存困难。目前已开发的燃料电池有磷酸燃料电池、熔化碳酸盐燃料电池、碱性燃料电池、固态氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池。燃料电池的最高时速可达110公里。
用飞轮电池驱动的电动短车
飞轮电池电动汽车是利用储存在随车飞轮中的机械能驱动汽车前进的。它的推进系由飞轮电池、电机控制器、电机和传动系等组成。
飞轮电池实际上是一种机—电能量转换和储存装置。人们都很清楚利用飞轮可以储存能量，那么根据飞轮能储存和释放能量的特性研制一种机械式的蓄电池就是飞轮蓄电池。在飞轮的内部镶有永久性磁铁，外壳上装有感应线圈，这样飞轮就具有电动机和发电机的双重功能。充电时飞轮中的电机以电动机的形式运行，在外接电源的驱动下带动飞轮旋转，达到极高的转速，从而完成电能-机械能转换的储能过程；放电时，飞轮中的电机以发电机的状态运行，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能—电能转换的释放过程。
对于车用飞轮电池来说，为增大能量应着重在提高飞轮转速而不是质量和体积上下功夫，同时应尽量减少飞轮旋转阻力、降低损耗。据有关计算表明：要想使直径为230mm、质量为13．5kg的飞轮电池达到150Wh／kg的比能量，必须使飞轮转速提高到150，000—200，000r/min，在如此高的飞轮转速下又要把这么多能量保存下来，其技术难度是相当高的。
飞轮电池以其能量密度高、体积小、重量轻、充电快、寿命长和无任何废气污染等特点而引起世界汽车行业的关注。据介绍，先进的飞轮电池其比能量比镍氢电池大2—3倍，比功率运高于一般化学蓄电池和内燃机，其快速充电可在十八分钟内完成且能量储存时间长。即使超快速充电也天化学电他的损寿问题，整个电池的使用寿命远长于各种化学蓄电池。更重要的是，飞轮为纯机械结构，不会像内燃机产生排气污染，同时也没有化学蓄电池的化学反应过程，不会引起腐蚀，也天废料的处理回收问题。
一辆用二十节直径为230mm，质量为13．64kg的飞轮电池的汽车，用市电充电需要6小时，快速充电只需15分钟，一次充电行驶里程可达560公里。
以上介绍的五种电动汽车都尚处于研制和试用阶段，其续驶里程、动力性能、使用寿命、制造成本和运行成本等方面还需不断加以完善和改进。纵观上述五种类型的电动汽车可见：我国中短期研究开发的重点应放在混合动力电动汽车和太阳能电动汽车上，团为这两种电动汽车综合性能较好，技术难度也相对较低，可以作为一种过渡产品。从长远目标来看，应重视对燃料蓄电池电动汽车和飞轮电池电动汽车61开发和研制，因为这两种电动汽车曲综合性能极佳，代表了电动汽车最终的发展方向。但其技术难度是相当高的
热门招聘
相关主题
- 短路产生的原因
[2024] - 功率因数超前的吗？被罚款了？...[6058]
- 直流电机功率因数补偿问题[3806]
- ER直流调速器常见问题解答[1119]
- 怎样测量绕线式转子的开路电...[2356]
- 我做的小控制箱[2178]
- 最全功率计算公式[1279]
- 快速熔断器的特性是什么?快速...[2265]
- 高频炉的电器图和工作原理[4957]
- 6kV发生单相接地，电机还能正...[1018]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
