Щелочные аккумуляторы

Практический интерес к проточным редокс-батареям возник в последние десятилетия в связи с интенсивным развитием альтернативной энергетики (солнечной, ветровой) и регулированием пиковых нагрузок в промышленных электрических сетях. Оказалось, что крупномасштабные накопители энергии для компенсации колебаний выработки энергии солнцем и ветром, для снижения пиковых нагрузок в промышленных электрических сетях и систем обеспечения электроэнергией крупных домохозяйств выгоднее реализовывать на проточных редокс-батареях.

Рассмотрены работы последних 15 лет, посвящённые возможности использования металлического лития в аккумуляторах.

Изложены результаты исследования электрохимического восстановления многослойного оксида графена при потенциостатическом режиме, показана возможность использования щелочного электролита (KOH) с концентрацией ниже 0.1 М. Идентификация электрохимически восстановленного оксида графена проводилась методами рентгенофазового анализа, ИК-Фурье и ИК-КР спектроскопией. Методом ИК-КР установлено увеличение интенсивности G и 2D полосы, свидетельствующее об образовании малослойных форм восстановленного оксида графена.

Рассмотрено формование лент из гранул активной массы, пропитанных жидкостью, и последующая накатка их на ленточный токоотвод. Предложена математическая модель расчета линейных и угловых скоростей валков, учитывающая опережение, отставание и усадку лент.

Рассмотрены проблемы обеспечения надежного бесперебойного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, использующей основным питанием силовую сеть. В качестве резервного питания предложена батарея герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов, имеющих длительный срок службы. Разработана схема зарядного устройства, обеспечивающего постоянную готовность батареи к работе. Изготовлены и испытаны макеты устройства.

Проанализированы механизмы шунтирования никель-кадмиевых аккумуляторов кадмием. Показано, что основной причиной, приводящей к короткому замыканию источника тока, является перенос активной массы отрицательного электрода в межэлектродное пространство. Полное или частичное ее катодное восстановление приводит к потере сепаратором электроизоляционных свойств и, как следствие, к внутреннему замыканию электродов.

В обзоре, посвященном столетию никель-цинкового (НЦ) аккумулятора, рассмотрены этапы его развития. Первый этап (1900–1970 гг.) включает работы по выбору рациональной технологии изготовления и конструкции аккумулятора для возможных областей применения и решения проблем, возникающих при совместном функционировании цинкового и оксидноникелевого электродов. Второй этап (1970–2000 гг.) посвящен созданию НЦ аккумуляторов с удельной энергией от 50 до 75 Вт·ч·кг^-1 и сроком службы от 50 до 450 циклов в зависимости от конкретного назначения.

Исследована возможность использования полианилина (ПАН) в качестве катализатора восстановления кислорода в воздушно-металлических источниках тока с анодами на основе Zn, Al и Mg. Полученные характеристики ХИТ систем «O₂(ПAH)-Zn» и «O₂(ПAH)-Mg» позволяют считать их перспективными для замены существующих марганцево-цинковых и воздушно-металлических ХИТ в некоторых областях практического применения.

Проанализировано современное состояние развития ХИТ с воздушными электродами. Обсуждены основные проблемы восстановления кислорода воздуха и пути их решения. Приведены основные типы, параметры и области применения первичных воздушно-цинковых ХИТ. Рассмотрены ХИТ с механически перезаряжаемыми анодами (цинковыми и алюминиевыми), приведены параметры этих ХИТ. Обсуждены проблемы электрически перезаряжаемых воздушных и цинковых электродов и ХИТ и пути их решения.

Проведено термодинамическое моделирование равновесий газ (O₂ + СO₂) - расплавленные смеси карбонатов щелочных металлов. Предложены два алгоритма расчета равновесий CO₃^2- = О^2- + CO₂, O₂^2- = O₂^2- + 1/2O₂, 2O₂^- = О^2- + 3/2O₂.