鉛酸蓄電池的PtC催化劑

1、鉛酸蓄電池的pt/c催化劑pt/c催化劑在vrla電池的應(yīng)用是代表當今鉛酸蓄電池最新應(yīng)用領(lǐng)域，大幅度地提高vrla電池的使用壽命，具有顯著的實際應(yīng)用價值。pt/c催化劑是一種內(nèi)催化技術(shù)，在vrla電池頂部安置催化器，使負極局部反應(yīng)產(chǎn)生的h2與正極電解水產(chǎn)生的o2化合成h2o再回到電池中去，這種氫的直接催化復(fù)合使失水減少，更重要的是一部分正極析出的氧被直接催化復(fù)合。這部分的氧不必到負極復(fù)合，使負極的去極化減輕，正極的過電位得以下降，這樣又減輕了正極腐蝕和氧的析出。實驗表明使用pt/c催化器的鉛酸電池在充電終止時的電池內(nèi)壓只為沒催化器電池的1/7，而且在電池充完電擱置時可完全消除內(nèi)壓，另外由于氫、

2、氧氣體復(fù)合釋放大量的熱量，使水以水蒸汽形式離開催化劑，保證催化劑重復(fù)循環(huán)發(fā)揮作用，很好地解決電池熱失控，浮充失水嚴重，早期容量衰減等問題，能提高密封式鉛酸電池充放電循環(huán)使用壽命達50%-70%。以下是pt/c催化劑在鉛酸蓄電池中使用后的測試：1、催化劑性能測試在vrla6v7ah電池3個單格中，其中1格內(nèi)腔內(nèi)放置1個新制的催化器，1格內(nèi)腔內(nèi)放置另1個多次使用過的催化器：另1內(nèi)腔內(nèi)不放置催化器作為對比。同時在3格的加酸孔用耐壓導(dǎo)管與3個2mpa防酸壓力表密封連接。采用南京中觀生產(chǎn)的xpc-900ubt系列蓄電池用電腦多功能綜合測試儀設(shè)備對電池進行充放電。充電制度為7.8v恒壓，0.7a限流充電1

3、5h；測量電池各個單格內(nèi)腔氣體壓力，其裝置如圖1所示，結(jié)見表1、圖2、圖3、圖4。+6v7ah蓄電池充放電設(shè)備壓力表 圖1充電過程氣體壓力測試表1 充電過程有無催化劑氣體壓力測試數(shù)據(jù)充電時間（分）壓力（kpa）舊催化劑壓力（kpa）新催化劑壓力（kpa）無催化劑充電電壓（v）充電電流（a）54056058060062064066068070072074075076078079080082083084085086087088089090091092093094095096097098099010001010102010301040105000000102020202224262627282829

4、30303032363838404040404038383835353530302530300000000001022222630343638384040414142424545403530252000000000050801201601902152362522652802902942942962982982983003063063063103163163183153042982882822752682642552502402402152252257.67.687.797.837.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.87.

5、87.86.916.826.756.746.716.716.676.676.646.646.646.396.396.396.390.7030.6960.6960.6870.6150.5830.5510.5250.5040.4880.4790.4790.4790.4790.4790.4790.4790.4790.4710.4720.4710.4710.4710.4710.471000000000000000圖2充電過程有無催化劑氣體壓力變化圖3充電電壓時間關(guān)系圖4充電電流時間關(guān)系電池當充電容量達75%時，電池正極開始析氧，當充電容量達90%時，電池負極開始析氫，進一步充電，開始進行電解水，產(chǎn)生氣

6、體，沒有加催化器的電池內(nèi)部壓力立即體現(xiàn)在壓力表上，有加催化器的電池，起始時由于進行氫氧復(fù)合內(nèi)部并沒有壓力，但充電后期產(chǎn)生大量的氣體（充電630min左右），產(chǎn)生氣體的速率大于催化劑的復(fù)合速率，于是內(nèi)部有一定的壓力值。無催化器的單格產(chǎn)生壓力值呈下降趨勢可能是由于隨著催化實驗的進行越來越多的氧轉(zhuǎn)移到負極鉛上，造成水的損失。因此，有采用催化器充電態(tài)氣體電池內(nèi)部壓力是沒有催化器（正常電池）1/8倍。沒加催化劑使用壽命過早終止可能有以下幾方面原因：（1） 充電后期水分解多，易使活性物質(zhì)脫落。（2） 氣體不逸出積蓄在電池腔體內(nèi)，使電池殼、極板由于壓力的存在而變形，導(dǎo)致極板之間的接觸變差。（3） 閉合氧循環(huán)

7、產(chǎn)生大量的熱量因無法很好與外界交換而使電池內(nèi)部溫度上升，極板、電池殼變形，內(nèi)阻變大。（4） 充電結(jié)束后，電池腔體內(nèi)的氧氣與負極反應(yīng)：1/2o2+pb pbo.（4）pbo+h2so4 pbso4+h2o（5）總反應(yīng)：pb+1/2o2+h2so4 pbso4+h2o.（6）使得負極活性pb含量下降，pbso4含量上升而導(dǎo)致電池失效。（5） 電解液中的氧元素逐漸地轉(zhuǎn)移到負極板生成pbso4，造成水的損失，如表1所示，電池干枯而導(dǎo)致失效。2、 催化劑對蓄電池密封反應(yīng)效率測定將催化器置于鉛酸蓄電池內(nèi)腔蓋上，并在單格排氣閥孔接上壓力表。采用2.5v/格，電流限制0.010.02c20（a）充電，當電流下

8、降到0.001c20（a）時，可認為充足電，即可以停止充電，在整個充電過程中以及充電結(jié)束后t個小時內(nèi)，每間隔一定的時間紀錄壓力表值。用同樣方法對沒有放置催化器的電池采用相同方法測量，兩者進行比較，可得出氣體復(fù)合的速率。閥控密封鉛酸蓄電池在充電后期是電解水副反應(yīng)，其密封反應(yīng)效率可以根據(jù)下面實驗方法（圖5）測試得出： 鉛酸蓄電池+水20mm以下導(dǎo)管量筒或滴定管 圖5 測定鉛酸蓄電池密封反應(yīng)效率實驗裝置以fm-56 vrla電池，當蓄電池過充電流為5ma或0.3ma時，密封反應(yīng)效率測定結(jié)果見表2。實驗表明當vrla有使用催化劑時，采用0.01 c200.02c20（a）充電，密封反應(yīng)效率實際可達90

9、%100%。表2 fm-56 vrla電池密封反應(yīng)效率序號過充電流i（a）充電時間t（h）溫度t（）總集氣量v（ml）充電量q（ah）集氣量v（ml/ ah）反應(yīng)效率（%）12345678550.30.3550.30.38888555523252525151515152302231285291515400040402.42.425251.51.55.755.57553.3321.6636.661.60099.1299.1897.2096.8694.4690.681001003、vrla電池失水率測定以4只fm-300 vrla電池，其中3只電池放有催化器，另1只電池為無催化器，當蓄電池過充電流

10、為c20（a），連續(xù)充電54天后，測量電池的失水量，結(jié)見表3和圖6。表3 fm-300 vrla電池失水率電池編號有無催化劑總失水量（ml）失水率（%）1234有有有無7512512215754.767.947.74100表3和圖6表明：在vrla電池采用pt/c催化劑，鉛蓄電池在長期浮充電使用過程中，與不使用pt/c催化劑比較，電池失水量很少，延緩電池干枯，避免電池產(chǎn)生熱失控，提高電池的使用壽命。4、鉛酸蓄電池使用循環(huán)壽命測定（循環(huán)試驗法）蓄電池經(jīng)過完全充電后， 在255的環(huán)境中下，以1.0i2(a)電流放電1.40h，然后蓄電池以恒壓16.00v限流0.3i2(a)充電5.60h。以上為一

11、個循環(huán)壽命次數(shù)。當放電1.40h，蓄電池單體平均電壓連續(xù)3次低于1.60v時,認為循環(huán)壽命終止，此三次循環(huán)不計入循環(huán)次數(shù)內(nèi)。其它的次數(shù)追加到循環(huán)的次數(shù)，結(jié)見表4和圖7。采用pt/c催化器電池使用壽命可以提高50%，循環(huán)壽命由177次延長至268次，實際應(yīng)用效果顯著，具有顯著的經(jīng)濟效益表4 3-fm-7 vrla電池循環(huán)壽命測試循環(huán)次數(shù)（次數(shù)）有催化劑無催化劑容量（ah）容量（ah）07.357.35507.37.251207.186.751506.986.331776.85.61806.772006.62106.52206.352306.232406.052505.832605.652685.

12、6圖7有無催化劑vrla電池使用壽命圖實驗結(jié)果表明pt/c催化劑用于vrla鉛酸蓄電池是完全可行。而且成本低。聯(lián)系人：黃德成電 話13814960962郵 箱：huangdc518 羅莁蒞螇芁芇莄袀肄膃莃羂袆蒁莃螞肂莇莂螄裊芃蒁袆肀腿蒀薆袃肅葿螈聿蒄蒈袀羈莀蕆羃膇芆蕆螞羀膂蒆螅膅肈薅袇羈莇薄薇膃芃薃蠆羆腿薂袁膂膅薂羄肄蒃薁蚃袇荿薀螆肅芅蕿袈袆膁蚈薈肁肇蚇蝕襖莆蚆螂聿節(jié)蚆羄袂羋蚅蚄膈膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀莈螃羇肆莇裊膃蒞莆蚅羅莁蒞螇芁芇莄袀肄膃莃羂袆蒁莃螞肂莇莂螄裊芃蒁袆肀腿蒀薆袃肅葿螈聿蒄蒈袀羈莀蕆羃膇芆蕆螞羀膂蒆螅膅肈薅袇羈莇薄薇膃芃薃蠆羆腿薂袁膂膅薂羄肄蒃薁蚃袇荿薀螆肅芅蕿袈袆膁蚈薈肁肇蚇蝕襖莆蚆螂聿節(jié)蚆羄袂羋蚅蚄