Pełna treść artykułu jest dostępna dla zarejestrowanych użytkowników.

Zapobieganie wybuchowi akumulatorów

3.4.2019, , Źródło: Wydawnictwo Verlag Dashofer Sp. z o.o.

W procesie elektrolizy akumulatory wydzielają pewne ilości wodoru. Gazowanie występuje zwłaszcza w przypadku przeładowania i pod koniec ładowania oraz w czasie ładowania konserwacyjnego. Gazy uchodzą z akumulatorów przez korki odpowietrzające – w akumulatorach klasycznych, a w akumulatorach ołowiowo-kwasowych z zaworami regulacyjnymi przez zawory ciśnieniowe.

Wodór w mieszaninie z powietrzem tworzy atmosferę wybuchową przy stężeniu między dolną i górną granicą wybuchowości. W tabeli 1. podane są właściwości fizyko-chemiczne wodoru.

Tabela 1. Właściwości fizyko-chemiczne wodoru

Właściwości fizykochemiczne wodoru  Opis  
zór chemiczny  H2 
Stan skupienia  Gaz bezbarwny i bezwonny  
Masa cząsteczkowa  2,016 kg/mol  
Gęstość względna  0,07 (14 razy lżejszy od powietrza)  
Temperatura samozapłonu  580 oC  
Klasa temperaturowa  T1  
Grupa wybuchowości  IIC  
Granice wybuchowości przy ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze 20 o C  Dolna (DGW) – 4% objętościowo, (3,4 g.m-3) Górna (GGW) – 75% objętościowo, (63 g.m-3 )  
Maksymalne ciśnienie wybuchu  625 kPa  

Emisja gazów

W czasie ładowania baterii wtórnych, ładowania konserwacyjnego i przeładowania we wszystkich bateriach i ogniwach z wyjątkiem ogniw wtórnych szczelnie zamkniętych następuje emisja gazów – wodoru i tlenu. Emisja gazów jest spowodowana elektrolizą wody zawartej w elektrolicie. Wodór emitowany do atmosfery może utworzyć z powietrzem mieszaninę wybuchową, jeżeli jego stężenie w mieszaninie osiągnie dolną granicę wybuchowości tzn. 4% objętościowo.

Stan pełnego naładowania

Kiedy ogniwo osiągnie stan pełnego naładowania wówczas, zgodnie z prawem Faradaya, zachodzi elektroliza wody. W warunkach normalnych tzn. w temperaturze T = 273K (20oC) przy ciśnieniu 1013 hPa prąd o natężeniu 1A rozkłada wodę (H2O) na 0,42 l H2 + 0,21 l O2 Do rozkładu 1 cm3 (1g) wody niezbędne są 3 Ah. 26,8 Ah rozkłada H2O na 1g H2 + 8g O2. Po wyłączeniu źródła ładowania emisja gazów (wodoru i tlenu) będzie zatrzymana po upływie 1 godziny od chwili wyłączenia.

Przykładowo konwencjonalne ogniwo ołowiowo kwasowe z ciekłym elektrolitem o znamionowej pojemności 100 Ah ładuje się prądem konserwacyjnym w zakresie 20 mA do 100 mA w zależności od temperatury, jakości elektrolitu i czasu eksploatacji przy napięciu około 2,33 V/ogn. W warunkach odbiegających od normalnych, np., w podwyższonej temperaturze otoczenia natężenie prądu powodującego emisję wodoru może być znacznie większe. Ze względu na bezpieczeństwo trzeba zakładać przepływ prądu o natężeniu I = 1A na 100 (Ah)-1 w czasie ładowania konserwacyjnego przy napięciu 2,23 V/ogn i dwukrotnie większy w trakcie ładowania wyrównawczego przy napięciu granicznym 2,4 V/ogn.

Ilość gazu wytwarzanego w ogniwach z ciekłym elektrolitem z odpowietrznikami można obliczyć, znając prąd przeładowania, bowiem prąd przeładowania o natężeniu 1A w ciągu godziny wytwarza 0,42 l wodoru w warunkach atmosferycznych temperatury i ciśnienia

q = 0,42. 10-3

 

Używamy plików cookie, żeby ciągle poprawiać jakość witryny.
Dowiedz się więcej.