Инж. А. Г. Львов.
Принцип устройства и реакция в аккумуляторах
Для уяснения описываемых в дальнейшем явлений и особенно касающихся болезней эл. аккумуляторов и их предупреждения и лечения заметим, что каждый аккумулятор, независимо от его емкости, имеет число отрицательных пластин на одну больше, чем пластин положительных, черт. 1 поясняет это. Здесь мы имеем: А — аккумулятор с одной положительной и двумя отрицательными пластинами, Б — две положительных и 3 отрицательных и В — три положительных и четыре отрицательных.
Как положительные, так и отрицательные пластины одного аккумулятора соединяются соответственно друг с другом (черт. 1 - Б и В). Расположением пластин, показанным на черт. 1, достигается работа положительной пластины обеими ее поверхностями: поверхность П1 черт. 1—А, работает с левой частью отрицательной пластины, поверхность П2 — с правой.
Благодаря работе обеих поверхностей положительной пластины предупреждается ее корабле, неизбежное, как показал опыт, если положительная пластина работает только одной стороной, положим П1.
Коробление (искривление) положительной пластины может повлечь за собой ее соединение с отрицательной пластиной, в результате чего произойдет "короткое замыкание" внутри аккумулятора. Аккумулятор сделается неработоспособным и потребует значительного ремонта.
Однако, от времени, плохой выделки и некоторых других причин, о которых будет сказано дальше, пластины все же могут коробиться, давая внутренние короткие замыкания.
Для устранения этого в каждом аккумуляторе между положительными и отрицательными пластинами устанавливают либо стеклянные трубки, либо ольховые фанеры.
На черт. 2 показан вид сверху аккумулятора с двумя положительными и тремя отрицательными пластинами с установленными между ними стеклянными трубочками T соответствующего диаметра. На черт. 3 дан вид сверху аккумуляторных пластин с проложенными между ними фанерами. Фанеры продеваются в палочки, черт. 4, которые в свою очередь сверху захватываются эбонитовыми штифтами Э. Ш., черт. 5. Последние, опираясь на пластины, держат их в соответствующем положении.
Как стеклянные трубки, так и фанеры должны стоять строго вертикально.
Следует только иметь в виду, что при сборке батарей с применением фанерок и палочек они доставляются заводом в мокром виде. Если они в дороге высохли и до постановки их в сосуды с пластинами пройдет некоторое время, то фанеры и палочки каждые 3 дня поливаются водой. Если фанеры высохли, то перед постановкой их необходимо продержать в горячей воде часов 10-15.
Хранить фанеры и палочки следует в подкисленной воде, меняя ее через 2 месяца.
Сосуды для аккумуляторов (см. №10 журнала) применяются эбонитовые, стеклянные или деревянные, обшитые внутри свинцом. Материал сосуда зависит от емкости и условий работы батареи.
Остановимся теперь несколько на конструкции пластин аккумулятора. Положительная состоит из свинцовой пластины, покрытой с обеих сторон мелкими желобками, в которые вмазано тесто, состоящее из сурика и серной кислоты. (Сурик — общеизвестная краска, представляющая из себя химическое соединение свинца с большим количеством кислорода). Положительная пластина имеет бурый цвет.
Отрицательные пластины, черт. 7, выделываются также из свинца и имеют вид решетки с треугольными ячейками, в которые вмазывается так называемый глет — соединение свинца с незначительным, по сравнению с суриком, количеством кислорода. Отрицательные пластины имеют серый цвет.
В зависимости от типа аккумуляторов в сосуды наливается серная кислота удельного веса 1,18—1,22, что отвечает 22°—26° по ареометру (измерителю плотности кислоты, разбавленной водой) Бомэ.
В соответствии с вышесказанным мы можем теперь дать схематическую реакцию заряда и разряда аккумулятора, знакомство с которой необходимо для дальнейшего.
В сосуде с разведенной серной кислотой находятся: положительная пластина — сильно окисленный свинец и отрицательная пластина — слабо окисленный свинец. Если мы теперь соединим положительный полюс зарядного постоянного тока с положительной пластиной, а отрицательный полюс с отрицательной и, регулируя силу тока реостатом P, черт. 8, будем пропускать его через пластины и электролит (раствор серной кислоты), то произойдет следующее: электрический ток, проходя внутри аккумулятора в направлении, указанном стрелкой, черт. 8, будет разлагать воду в электролите на кислород и водород. Кислород будет окислять положительную пластину, а водород будет отнимать кислород у отрицательной пластины. Эта реакция будет происходить до тех пор, пока положительная пластина не окислится предела, отвечающего высшей способности свинца соединяться химически с кислородом, а отрицательная — отдаст весь свой кислород, который, соединившись с водородом, образует воду. Когда эти реакции на обеих пластинах окончатся, начинается выделение кислорода на положительной пластине, а водорода — на отрицательной, так как первый (кислород) уже не может больше химически соединяться со свинцом, положительной пластины аккумулятора, а второму (водороду) нечего уже больше отнимать у отрицательной пластины, a со свинцом водород не соединяется. Выделение пузырьков водорода и кислорода называется "кипением" аккумулятора и служит одним из признаков окончания его заряда. Если теперь мы окончим заряд и замкнем аккумулятор, например, на реостат, то он начнет отдавать запасенную зарядом электрическую энергию во внутреннюю цепь, по которой в соответствии с законом Ома пойдет электрический ток. При этом будет происходить обратная химическая реакция. В этом случае электрический ток внутри аккумулятора пойдет в направлении обратном, чем при заряде (пунктирная стрелка на черт. 8). Этот ток опять начнет разложение воды электролита на водород и кислород, но кислород теперь осаждается на отрицательной пластине, а водород — на положительной, черт. 8. Водород положительной пластины будет отнимать у нее запасенный ею ранее при заряде кислород, образуя воду, а кислород отрицательной — окислять свинец этой пластины.
Эта реакция будет итти до тех пор, пока на положительной пластине не останется столько же кислорода, сколько его прибавится на отрицательной. Тогда обе пластины будут одинакового химического состава и отдача тока прекратится совершенно аналогично гальваническому элементу, у которого оба полюса одинаковы, например, у Мейдингера — оба цинковые. От такого элемента, как известно, тока получить нельзя,
В следующих номерах мы продолжим нашу беседу.
1) Продолжение см. № 10 "Р. В."