膠體蓄電池能加水嗎?
膠體蓄電池采用凝膠狀電解質(zhì),內(nèi)部無(wú)游離液體存在,但有一定的“自由水”存在,膠體電解液的主要成分為凝膠劑和硫酸,那么膠體蓄電池能加水嗎?其實(shí)膠體蓄電池由于密閉性工作,散發(fā)水非常稀少,可以忽略不計(jì)的。如果盲目加水會(huì)怎么樣呢?
膠體電解液的有機(jī)添加劑適量加入后,一方面可以使凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)富有彈性,另一方面也可以適當(dāng)減少凝膠劑的用量。這樣不僅利于離子和氣體的遷移、擴(kuò)散,減緩水化分層現(xiàn)象,而且在一定程度上可以阻止硫酸鹽化,延長(zhǎng)膠體鉛酸蓄電池的壽命。添加劑含量過(guò)大,凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)于致密,阻礙電解液中離子的遷移和氣體的擴(kuò)散,電極極化加劇,導(dǎo)致電池放電能力下降。而且當(dāng)添加劑含量大到某一極限時(shí),包裹在空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的“自由水”因網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的致密、緊縮而被擠出,膠體電解液出現(xiàn)水化分層現(xiàn)象。反之,添加劑含量過(guò)少,也不能對(duì)膠體電解液和蓄電池產(chǎn)生有利影響。
因此加水會(huì)對(duì)膠體蓄電池有害無(wú)益。
凝膠劑通過(guò)其表面的羥基形成氫鍵,在體系中形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),將硫酸和水包裹在其中,因此膠體電解液在靜止不動(dòng)時(shí)呈固體狀。當(dāng)受到一定的剪切力時(shí),其三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)迅速解體,膠體電解液呈水溶液狀。而剪切力停止時(shí),膠體電解液又會(huì)恢復(fù)到原先的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種觸變性賦予了膠體鉛酸蓄電池便于運(yùn)輸和不易漏液等優(yōu)點(diǎn)。
膠體蓄電池凝膠劑為氣相二氧化硅,氣相法二氧化硅是一種高純度白色無(wú)味的納米粉體材料,具有增稠、抗結(jié)塊、控制體系流變和觸變等作用,除傳統(tǒng)的應(yīng)用外,近幾年在膠體蓄電池中得到了廣泛的應(yīng)用。
氣相法二氧化硅是硅的鹵化物在氫氧火焰中高溫水解生成的納米級(jí)白色粉末,俗稱(chēng)氣相法白炭黑,它是一種無(wú)定形二氧化硅產(chǎn)品,原生粒徑在7~40nm 之間,聚集體粒徑約為200—500納米,比表面積100~400m2/g,純度高,SiO2含量不小于99.8%。表面未處理的氣相二氧化硅聚集體是含有多種硅羥基,一是孤立的、未受干擾的自由羥基;二是連生、彼此形成氫鍵的鍵合硅羥基。表面未處理的氣相法白炭黑聚集體是含有多個(gè)-OH的集合體,它們?cè)谝后w體系中極易形成均勻的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(氫鍵)。這種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(氫鍵)有外力(剪切力、電場(chǎng)力等)時(shí)會(huì)破壞,介質(zhì)變稀,粘度下降,外力一旦消失,三維結(jié)構(gòu)(氫鍵)會(huì)自行恢復(fù),粘度上升,即這種觸變性是可逆的。
氣相二氧化硅在膠體蓄電池中主要是利用其優(yōu)異的增稠觸變性能. 膠體電解質(zhì)由氣相二氧化硅和一定濃度的硫酸溶液按一定的比例配置而成,這種電解液中的硫酸和水被“存貯”在硅凝膠網(wǎng)絡(luò)中,呈“軟固態(tài)狀凝膠”,靜止不動(dòng)時(shí)顯固態(tài)狀。當(dāng)電池被充電時(shí),由于電解質(zhì)中的硫酸濃度增加使之“增稠”并伴有裂隙產(chǎn)生,充電后期的“電解水”反應(yīng)使正極產(chǎn)生的氧氣通過(guò)這無(wú)數(shù)的裂隙被負(fù)極所吸收,并進(jìn)一步還原成水,從而實(shí)現(xiàn)蓄電池密封循環(huán)反應(yīng)。放電時(shí)電解質(zhì)中的硫酸濃度降低使之“變稀”,又成為灌注電池前的稀膠狀態(tài)。因此,膠體電池具有“免維護(hù)” 的作用。
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