Нестационарные процессы деградации в щелочных аккумуляторах, закономерности и технологические рекомендации

Химические источники тока (ХИТ) являются основными источниками питания в автономных, переносных, резервных и т. д. электротехнических и радиоэлектронных устройствах как бытового, так и специального назначения. Однако до сих пор многие явления в ХИТ и вопросы их оптимальной эксплуатации изучены недостаточно. К ним, в первую очередь, можно отнести процессы деградации ХИТ, а именно: процессы накопления связанные с эксплуатацией щелочных аккумуляторов. Например: накопление дендритов в сепараторах, накопление водорода в электродах щелочных аккумуляторов, накопление неактивных фаз активного вещества и т. д.- тепловой, разгонсаморазряд и старение аккумуляторов, которые тесно связаны с отмеченными выше процессами накопления.

Явление теплового разгона (ТР) довольно часто встречается в никель-кадмиевых (НК) батареях, стоящих в буферном режиме в современных самолетах, тем не менее, его природа до сих пор изучена недостаточно. Особенно высока вероятность появления теплового разгона в батареях с длительным сроком эксплуатации. В случае теплового разгона батарея может разогреться, закоротить систему электропитания, что, в свою очередь, часто приводит квыходу из строя различных блоков самолета. В^ связи-с этим, тепловой разгон аккумуляторов-в авиации создает аварийные ситуации различной степени сложности, а, по" мнению многих специалистов^ обслуживающих самолеты, является причиной I ряда таинственных катастроф. Данное явление исследовалось в, лаборатории «Нестационарного электролиза» под руководством профессоров КукозаФ.И. и Кудрявцева Ю. Д., а также упоминалось и обсуждалось в работах профессора Теньковцева В. В. Тем не менее, до сих пор не ясны причины и источники такого мощного выделения энергии в результате теплового разгона, которое сопровождается резким повышением температуры внутри ХИТ до больших значений, что, в свою очередь, приводит к прогоранию сепаратора между пластинами и вскипанию электролита. Также нет детальных исследований состава газовой смеси, выделяющейся при тепловом разгоне. Не очень ясны причины и условия, приводящие к тепловому разгону, за исключением только того, что он происходит, как правило, в аккумуляторах с большим сроком эксплуатации в условиях длительного перезаряда. Практически отсутствуют попытки математического моделирования этого процесса. Недостаточная изученность теплового разгона не позволяет надежно предсказать его возникновение, или, по крайней мере, оценить. предрасположенность различных аккумуляторов к этому явлению, а, следовательно, в настоящее время невозможно эффективно предотвращать это опасное явление. Кардинальное решение обозначенной проблемы возможно только при детальном изучении этого явления и построении надежной практической’модели* процесса теплового разгона.

В настоящее время наиболее изученными надо считать процессы, связанные с саморазрядом и старением НК аккумуляторов. Однако связыватьпотерю емкости при старении только с образованиеммалоактивных форм гидроксидов не совсем верно. На потерю емкости аккумуляторов в процессе их эксплуатации оказывают влияние и другие процессы накопления такие как: накопление денд-ритов в сепараторах, накопление водорода в электродах и т. д. Именно-эти процессы будут изучаться в данной работе.

В любом случае, несмотря^ на накопленный большой экспериментальный материал по процессам саморазряда, старения' и релаксации, их теоретическое осмысление и моделирование еще далеки, от завершения. Тем не менее, именно эти процессы во многом определяют эксплуатационные характеристики' НК аккумуляторов и прежде всего их срок службы.

Изучение явлений, таких как тепловой разгон, накопление дендритов в сепараторах и водорода в электродах, а также других отрицательных свойств в НК аккумуляторах является актуальным для обеспечения безопасной и надежной работы ХИТ в различных электротехнических и радиоэлектронных устройствах.

Целью работы является выявление механизмов теплового разгона, накопления дендритов в сепараторах, накопления водорода в электродах, а также формы существования водорода в электродах щелочных аккумуляторов при различных режимах их эксплуатации, и на основании полученных результатов создание теоретических моделей и практических рекомендаций по элиминированию данных процессов и увеличению ресурса работы щелочных аккумуляторов.

Для достижения поставленной цели требовалось изучить:

— причины и условия, при которых НК аккумуляторы идут на тепловой разгон;

— изменение количества водорода в электродах щелочных аккумуляторов в зависимости от срока эксплуатации;

— динамику выделения газов из электродов’щелочных аккумуляторов при различных температурах;

— изменения в активной массе и металлической^ матрице в процессе эксплуатации аккумулятора;

— процесс возникновения и роста дендритов в щелочных аккумуляторах;

Кроме того, выполнить:

— статистические исследования возникновения тепловых разгонов в щелочных аккумуляторах различных типов;

— анализ состава газовой смеси, накапливаемой в кадмиевом^ оксидно-никелевом и железном электродах;

— визуальный анализ и оценку последствий теплового разгона.

— анализ, полученных экспериментальных результатов с целью вскрытия: механизма запуска теплового разгона, механизма процесса теплового разгона, источников выделения энергии при тепловом разгоне.

Разработать математическую модель ТР щелочных аккумуляторов.

Научная новизна работы. Экспериментально доказано, что в процессе теплового разгона из различных типов НК аккумуляторов выделяется парогазовая смесь: количество пара в ней определяется количеством электролита в аккумулятореоставшийся газ на 85−95% состоит из водорода, на 4−14% из кислорода и менее 1% прочих газов. Причем количество выделившегося водорода из негерметичных аккумуляторов больше, чем его содержится во всем электролите, если его разложить на водород и кислород.

Термическим разложением электродов НК аккумуляторов с длительным сроком эксплуатации показано, что выделившийся из них газ в среднем на 99% состоит из водорода, 0,7% кислорода и 0,3% прочих газов. Таким образом, в НК аккумуляторах с длительным сроком эксплуатации содержится большое количество водорода. Например, в аккумуляторах НКБН-25-УЗ, используемых в авиации со сроком эксплуатации более 5 лет, содержится примерно 805 л водорода.

Показано, что водород накапливается в электродах НК аккумуляторов в процессе их эксплуатации. Причем в электродах новых аккумуляторов водород отсутствует.

Экспериментально доказано, что скорость выделения водорода, а также количество выделившегося газа при нагревании электродов, возрастает с ростом температуры. Это, согласно распределению Больцмана, свидетельствует о том, что водород находится внутри электродов в связанном состоянии (потенциальной яме).

Периодическим нагреванием электродов доказано существование релаксационных процессов газовыделения. Это свидетельствует о том, что водород находится внутри материала электродов по всему объему в связанном состоянии.

Показано, что водород накапливается внутри металлической никелевой матрицы оксидно-никелевого электрода в виде гидрида никеля.

С помощью анализа энергетического баланса теплового разгона доказано, что основным источником энергии, выделяемой в результате теплового разгона, является мощная экзотермическая реакция, а не внешнее зарядное устройство или электрическая энергия, накопленная в аккумуляторе.

Доказано, что процесс накопления водорода в электродах и процесс накопления дендритов в сепараторах постепенно подводят аккумулятор к тепловому разгону.

Экспериментально установлено, что причиной начала теплового разгона является локальный разогрев электродов в месте прорастания дендритов.

Теоретически и экспериментально доказано, что использование переменного асимметричного тока определенной формы позволяет добиться любого наперед заданного распределения количества: прошедшего электричества по глубине пористого электрода, в том числе и равномерного. Таким образом, использование переменного ассиметричного тока при эксплуатации аккумуляторов позволяет полностью исключить накопление водорода в электродах аккумуляторов, а также возникновение и рост дендритов, и тем самым позволяет полностью исключить теп л овойразгон.

Установлена и изучена экзотермическая реакция, являющаяся причиной. теплового разгона. Показано, что набазе: этой: реакции можнообъяснить все имеющиеся экспериментальные результаты.

Предложен возможный механизм теплового разгонасоответствующий всем полученным экспериментальным данным.

Представлена структурная модель теплового разгона, описывающая все полученные экспериментальные данные. ,.

Практическая, ценность работы. Экспериментальные исследования показали, что-тепловой разгон приводит к двум опасным: последствиям*длялюбых устройствсодержащих аккумуляторы, а именно: к. короткому замыканию г электропроводки вследствие прогорания сепаратора и к. выделению большого количества водорода, который может привести к образованию гремучей смеси и к. взрывуЭто особенно опасно для самолетов и устройств, в которых аккумуляторные батареи находятся в замкнутых помещениях.

Предложены возможные конструктивные изменения в аккумуляторах, исключающие возможность возникновения теплового разгона, а также режимы заряда переменным асимметричным током, препятствующие накоплению водорода в пластинах НК аккумуляторов и процессу дендритообразования на кадмиевом электроде и тем самым исключающие причины возникновения теплового разгона.

Производственные испытания данных режимов в: ОАО «Аэрофлот-Дон» для аккумуляторов 2ОНКБН-25-У3, ОАО «Ростовуголь» и ЗАО УК «Гуковуголь» для аккумуляторов ЗШНКП-10М-0,5 показали, что газовыделение сокращается в среднем в 45−50 раз, срок службы увеличивается в 1,5−2 раза.

Экономический эффект от внедрения: 4,5 млн руб. (в ценах 2001 г.), 5 млн руб. (в ценах 2001 г.) и 4,1 млн руб. (в ценах 2008 г.) в год соответственно. На режимы заряда и на зарядное устройство получены в соавторстве патенты РФ (№ 2 293 402 и № 2 296 406).

Предложен способ анализа НК аккумуляторов на предрасположенность к тепловому разгону (патент РФ № 2 310 953).

На защиту выносятся:

— результаты измерения основных параметров различных типов НК аккумуляторов в процессе их теплового разгона, определение типов щелочных аккумуляторов склонных к тепловому разгону, а также результаты качественного, и количественного анализа парогазовой смеси, выделяющейся при тепловом разгоне;

— механизм накопления водорода, в оксидно-никелевых, кадмиевых и железных электродах щелочных аккумуляторов;

— данные-по исследованию" состава газовой смеси, выделяющейся при термическом разложении электродов, зависимости газовыделения от температуры электродов для различных типов щелочных аккумуляторов, а также исследования релаксационных процессов газовыделениярезультаты исследований по накоплению дендритов в щелочных аккумуляторах и искусственному запуску теплового разгонарезультаты исследований по влиянию переменного ассиметричного тока на распределение электрохимического процесса по глубине пористого электрода, и влиянию этого распределения на рост дендритов, и на накопление водорода в электродахэкспериментальные доказательства формы существования водорода в электродах щелочных аккумуляторов и результаты анализа энергетического баланса теплового разгонаданные по исследованию экзотермической реакции, являющейся причиной теплового разгонамеханизм и структурная модель теплового разгона в НК аккумуляторах, а также практические рекомендации по предотвращению этого явления в щелочных аккумуляторах.

Апробация работы. Материалы, содержащиеся в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях, симпозиумах и семинарах: VII Международной конференции «Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики» и X Международной конференции «Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах» (СГУ, г. Саратов, 2008 г.) — XX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-20 (ЯГТУ, г. Ярославль, 2007 г.) — XII Международной научно-технической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (МТУ (МЭИ), г. Москва, 2006 г.) — XIX Международной научной-конференции «Математические методы в. технике и технологиях» ММТТ-19 (ВТТА, г. Воронеж, 2006 г.) — VI Международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск, 2005 г.) — XIII Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства* измерений физических величин» (ННиИМЦ «Диалог», г. Нижний Новгород,.

2005 г.) — XVIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-18 (КГТУ, г. Казань, 2005 г.) — XIII Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы математики и естествознания» (ННиИМЦ «Диалог», г. Нижний Новгород, 2005 г.) — IV Всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии» (ННиИМЦ «Диалог», г. Нижний Новгород, 2005 г.) — XVI Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (ННиИМЦ «Диалог», г. Нижний Новгород, 2005 г.) — Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (НГТУ, г. Новосибирск, 2005 г.) — I Всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии» (МВВО АТН РФ, г. Нижний Новгород, 2004 г.) — Abstracts of 4-th InternationalScientific and Technical Conference: Interactive Systems: Problems of Persons and Computer Interaction (UISTU, Ulyanovsk, 2001) — 3-й Международной научно-практической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (ЮРГТУ (НПИ), г. Новочеркасск, 2000;г.) — 5-й Всероссийской научной конференции «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (ТРТУ, г. Таганрог, 2000 г.) — Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-96» (КГУ, г. Краснодар, 1996 г.) — Международной конференции «Природа и человек: взаимодействие и безопасность жизнедеятельности» (ТРТУ, г. Таганрог, 1996 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 монографиях и 95 научных статьях и докладах, включая 23 статьи в журналах рекомендованных ВАК РФ для защиты докторских диссертаций, а также 3 патентах.

Объем работы. Диссертация состоит из пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 343 стр. текста (без приложений) — содержит 70 рисунков, 40 таблиц.

Список литературы

содержит 564 наименования. Приложены акты внедрения.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Тепловой разгон.

Тепловой разгон — явление свойственное аккумуляторам различных электрохимических систем. Анализ литературных источников показывает, что тепловой разгон встречается в аккумуляторах следующих типов:

— никель-кадмиевых (НК);

— свинцово-кислотных (СК);

— литиевых (литий-ионных, литий-полимерных);

— метало-гидридных (метало-водородных).

Внешне тепловой разгон (ТР) в аккумуляторах всех этих систем протекает одинаково. При перезаряде данных аккумуляторов при постоянном напряжении или при их работе в буферном режиме они внезапно сильно могут разогреваться, плавиться, гореть, дымиться или взрываться в зависимости1 от их конструкции, материала корпуса и т. д.

Тем не менее, природа данного явления до сих пор недостаточно изучена. Особенно высока вероятность появления теплового разгона в* батареях с длительным сроком эксплуатации. Так, например, явление теплового разгона довольно часто встречается в НК батареях, стоящих в буферном-режиме в современных самолетах. В' случае теплового разгона батарея^ может разогреться, закоротить систему электропитания, что, в свою очередь, может привести к выходу из строя различных блоков самолета. В связи, с этим-, тепловой разгон, в «авиации всегда приводит к аварийным ситуациям’различной степени сложности, а, по мнению многих специалистов, обслуживающих самолеты, он-является причиной ряда катастроф.

Однако, до сих пор далеко не ясны причины и источники такого мощного выделения энергии в результате теплового разгона, которое вызывает резкое повышение температуры внутри аккумулятора до высоких значений, что, в свою очередь, приводит к прогоранию сепаратора между пластинами и вскипанию электролита. Также отсутствуют точные сведения о составе газовой смеси, выделяющейся при тепловом разгоне. В силу того, что это явление происходит случайно, не очень ясны причины и условия, приводящие к тепловому разгону, за исключением только того, что оно происходит, как правило, в аккумуляторах с большим сроком эксплуатации в условиях длительного перезаряда. Практически отсутствуют попытки математического моделирования этого процесса. Недостаточная изученность этого явления не позволяет надежно предсказать его возникновение, или, по крайней мере, оценить предрасположенность различных аккумуляторов к тепловому разгону, а, следовательно, в настоящее время невозможно эффективно бороться с этим опасным явлением. Кардинальное решение данной проблемы возможно только при детальном изучении данного явления и построении надежной практической модели процесса теплового разгона.

Аккумуляторы, в которых наблюдается тепловой разгон, в настоящее время устанавливаются во многих приборах как бытового, так и специального назначения: мобильные телефоны, компьютеры, самолеты, резервные источники коммуникационных сетей и т. д. Тепловой разгон в данных приборах и системах неминуемо приведет или к выходу системы из строя или к трудностям в их работе. Таким образом, тепловой разгон является в данное время серьезным препятствием в работе очень большого числа современных приборов и систем.

Несмотря на всю важность данной проблемы в отечественной литературе крайне мало работ по изучению этого явления. По данным ВИНИТИ за последние 20 лет было опубликовано только пять работ по тепловому разгону. Две по тепловому разгону в свинцово-кислотных аккумуляторах, две в литий-ионных аккумуляторах и одна в никель-водородном аккумуляторе. В зарубежной литературе значительно больше работ по изучению данного явления. Однако и там основная масса работ имеет статистический и описательный характер, выполненный ведущими менеджерами фирм ответственными за продажи определенных аккумуляторов, и крайне мало работ научно-исследовательского характера.

Такое невнимание к этому бурному явлению как мне кажется можно объяснить только двумя причинами. Во-первых, данное явление очень редкое и, следовательно, не представляет ежедневную угрозу для работы приборов и систем, поэтому производители аккумуляторов не вкладывают значительных средств на изучение данной проблемы. Во-вторых, многим кажется очевидным механизм теплового разгона, в то время как до сих пор нет прямых экспериментальных подтверждений данного механизма и его искусственного воспроизведения. Так же нет детального анализа продуктов получаемых в результате теплового разгона (кроме литиевых аккумуляторов).

Совершенно, не ясно является ли механизм теплового разгона одним и тем же в аккумуляторах различных систем. Из обзора, по крайней мере, очевидно, что в литий-ионных аккумуляторах механизм теплового разгона во многом отличается.

Тем не менее, по современным представлениям механизм теплового разгона в аккумуляторах любых систем, в общем подобен. Даже в случае общего различия механизмов теплового разгона в аккумуляторах различных систем бесспорно между ними много общего, это видно хотя бы по внешним признакам.

В данной работе будет исследоваться тепловой разгон в щелочных аккумуляторах. Но в. силу подобия механизмов теплового разгона, любые исследования в данном направлении являются ценными для понимания этого явления. Поэтому здесь будет дан обзор всех работ по тепловому разгону, не зависимо от типа аккумуляторовк тому же таких работ, как было отмечено выше, весьма немного.

Выполним обзор работ по тепловому разгону аккумуляторов отдельно' для каждого типа аккумуляторов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. В результате циклирования как не герметичных, так и герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов с металлокерамическими, намазными, прессованными и ламельными электродами установлено:

— тепловой разгон в щелочных аккумуляторах — явление редкое, так как при выполнении 320−640 зарядно-разрядных циклов для какого либо типа аккумуляторов при жестких режимах заряда (очень большие напряжения заряда), тепловой разгон наблюдался от нуля до максимум двух раз;

— во всех случаях возникновения теплового разгона аккумуляторы имели сроки эксплуатации, превышающие их гарантийной сроке службы 1,7−2 раза, следовательно, вероятность появления теплового разгона увеличивается с ростом срока эксплуатации батарей;

— во всех случаях наблюдения теплового разгона заряд аккумуляторов выполнялся при напряжениях (1,87 и 2,20 В), что значительно превышает среднее напряжение эксплуатации данных аккумуляторов на объекте в буферном режиме (1,35−1,5 В), следовательно, вероятность возникновения теплового разгона повышается с ростом напряжения заряда аккумуляторов;

— в процессе теплового разгона ток заряда резко возрастает до очень больших значений до 14С) (О — номинальная емкость аккумулятора), а затем резко падает, вследствие выкипания электролита и возрастания внутреннего сопротивления аккумуляторов;

— в процессе теплового разгона напряжение на клеммах аккумулятора резко падает. Данное падение нельзя объяснить только уменьшением внутреннего сопротивления аккумулятора. Единственным объяснением может быть, только предположение, что тепловой разгон связан с бурно протекающей электрохимической реакции, идущей при более низкой разности потенциалов электродов, чем реакция заряда аккумуляторов;

— процесс теплового разгона может возникать неоднократно и спонтанно в течение одного заряда, при этом ток заряда то возрастает, то убывает, причем всплеск тока, соответствующий первому тепловому разгону, значительно больше всплесков, соответствующих последующим тепловым разгонам;

— в экспериментах не наблюдается тепловой разгон у аккумуляторов с ла-мельными электродами как у никель-кадмиевых, так и никель-железных. С точки зрения предлагаемого механизма теплового разгона, данный результат очевиден. Действительно, если даже дендрит и прорастет между электродами данной конструкции, то он замкнет на металлическую ламель противоположного электрода и просто сгорит, не вызвав существенного локального разогрева в силу высокой проводимости металла ламели. А именно сильный локальный разогрев электродов является причиной начала теплового разгона;

— -в экспериментах не наблюдается тепловой разгон у аккумуляторов малой емкости (менее 6 А*ч) как у призматических, так и цилиндрических и дисковых с любым типом электродов. С точки зрения предлагаемого механизма теплового разгона, данный результат так же понятен. При заряде данных аккумуляторов используются маломощные зарядные устройства, которые не могут создать на дендрите достаточно мощный ток заряда, кроме того, из-за малой-массы аккумуляторов много выделяемого тепла рассеивается. Все это не позволяет создать локально достаточную температуру для массового разложения металло-гидридов;

— в герметичных аккумуляторах тепловой разгон возможен, однако он протекает менее интенсивно и с выделением почти в восемь раз меньшего количества тепла и газа, чем в случае негерметичных аккумуляторов той же емкости;

— в результаты теплового разгона из никель-кадмиевых аккумуляторов выделяется большое количество газовой смеси, состоящей на 70−77% из газа, на 23−30% из водяного пара. Состав газа следующий: водорода 85−95%, кислорода 4,5−14%, прочих газов менее одного процента;

— в результате теплового разгона сепаратор прогорает в отдельных местах, которые имеют вид правильных кругов различного диаметра, расположенных по поверхности электродов случайным местах.

2. Термическим разложением электродов любых типов (керамических, ламельных и т. д.) с длительным сроком эксплуатации, показано, что в них еще до теплового разгона присутствует очень большое количество водорода. Например, в аккумуляторе НКБН-25-УЗ — примерно, 805 л. Газовая смесь, выделяющаяся в результате термического разложения как кадмиевого, так и оксидно-никелевого электродов, состоит, в среднем, на 99% из водорода, на 0,7% из кислорода и на 0,3% из прочих газов. С ростом температуры разложения, скорость газовыделения возрастает.

3. Термическим разложением электродов никель-кадмиевых аккумуляторов с различным сроком эксплуатации показано — водород накапливается в этих электродах в процессе их эксплуатации.

4. Используя модель дендрита в виде стальной иглы, удалось искусственно вызвать тепловой разгон. Данный эксперимент непосредственно показывает, что причиной начала теплового разгона является дендрит, проросший через, сепаратор.

5. На базе макрооднородной модели пористого электрода выполнено моделирование распределения количества прошедшего электричества^ по глубине пористого электрода. Показано, что использование переменного асимметричного тока при заряде аккумуляторов позволяет добиться любого распределения количества прошедшего электричества по глубине пористого электрода, в том числе и равномерного, что теоретически позволяет полностью исключить газовыделение при заряде аккумуляторов и исключить рост дендритов. Расчетные распределения были сравнены с экспериментальными полученными на^физической модели дендрита. Совпадение составило 80−90%.

6. Используя расчетные режимы' заряда переменным асимметричным током, удалось частично растворить уже существующие дендриты в никель-кадмиевых аккумуляторах.

7. Растворением гидроксидов’никеля оксидно-никелевого электрода в серной кислоте с образованием растворимой соли показано, что в активном веществе оксидно-никелевого электрода нет водорода ни в связанном, ни в интеркали-рованном виде.

8. Электрохимическим и химическим травлением никелевой матрицы оксидно-никелевого электрода аккумулятора НКБН-25-УЗ показано, что он состоит из двух фаз — металлического никеля и металлогидрида никеля, находящихся примерно в равных весовых долях. Таким образом, водород накапливается в матрице оксидно-никелевого электрода в виде металлогидрида.

9. Проанализирован энергетический баланс теплового разгона и установлено, что тепловой разгон сопровождается мощной экзотермической реакцией с большим выделением тепла.

10. Экспериментально и теоретически доказано, что электрохимическими реакциями ответственными за процесс теплового разгона являются реакции (1,2) или суммарная реакция (3). Даная реакция является мощной экзотермической реакцией с выделением очень большого количества тепла 436 кДж/моль (водорода), что значительно больше тепла выделяемого при горении водорода в кислороде 285,8 кДж/моль (водорода).

11. Предложен механизм теплового разгона, удовлетворяющий всем полученным экспериментальным данным.

12. Разработаны практические рекомендации, позволяющие элиминировать тепловой разгон во время эксплуатации аккумуляторов. Они касаются как конструктивных изменений в аккумуляторах (металлизация электродов, использование металлизированных промежуточных сепараторов и т. д.), так и режимов эксплуатации аккумуляторов (применение асимметричного тока в процессе эксплуатации аккумуляторов и т. д.).

13. На основании разработанных практических рекомендаций предложены режимы заряда щелочных аккумуляторов переменным асимметричным током. Производственные испытания данных режимов в: ОАО «Аэрофлот-Дон» для аккумуляторов 20НКБН-25-УЗ, ОАО «Ростовуголь» и ЗАО УК «Гуковуголь» для аккумуляторов ЗШНКП-10М-0,5 показали, что газовыделение сокращается в среднем в 45−50 раз, срок службы увеличивается в 1,5−2 раза. Экономический эффект от внедрения: 4,5 млн руб. (в ценах 2001 г.), 5 млн руб. (в ценах 2001 г.) и 4,1 млн руб. (в ценах 2008 г.) в год соответственно.