автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Формирование и восстановление емкости никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей

На правах рукописи

Матекин Сергей Семенович

ФОРМИРОВАНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕМКОСТИ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И БАТАРЕЙ

05 17 03 - «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗ1614оЬ

г. Новочеркасск - 2007

003161436

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) и во Всероссийском научно-исследовательском и проеюгно-конструкторском институте электровозостроения («ВЭлНИИ»), г Новочеркасск

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кукоз Федор Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Герасименко Юрий Яковлевич

кандидат технических наук, доцент Демьян Елена Михайловна

Ведущая организация - ЗАО ОЗ "НИИХИТ",

410015, ул. Орджоникидзе 11а, г. Саратов

Защита состоится 2007 года в " ^/¿У часов „на

заседании диссертационного совета Д 212 304 05 при Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу: 346428, г Новочеркасск, Ростовская обл., ул. Просвещения, 132

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.304.05 И Ю.Жукова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Никель-кадмиевые аккумуляторы благодаря своим уникальным характеристикам не потеряли своей актуальности и в настоящее время. Они по-прежнему широко используются в военной технике, на железнодорожном транспорте, и в других областях применения, где требуется длительный ресурс и работа в жестких климатических условиях

Основной проблемой при изготовлении и эксплуатации щелочных аккумуляторов являются их длительные режимы формирования и восстановления емкости.

Интенсификация электрохимических процессов за счет увеличения плотности постоянного тока ограничивается, в частности, неравномерностью распределения процесса по толщине и по площади электрода.

Однако, известна перспективность применения асимметричного тока для целей формирования и восстановления емкости аккумуляторов. Проведено большое количество работ, подтверждающих преимущества асимметричного тока по сравнению с постоянным током. Значительный вклад в развитие нестационарных режимов формирования и восстановления щелочных аккумуляторов внесли работы, выполненные в ЮРГТУ (НЕМ) под руководством профессора, д.т н. Куко-за Ф И и профессора, д.т.н. Кудрявцева Ю.Д В настоящей работе результаты этих исследований явились своеобразной отправной точкой для дальнейшего совершенствования режимов формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов с применением асимметричного тока. Работа проводилась на кафедре ТЭП ЮРГТУ(НПИ) под руководством профессора, д.т.н, Куко-за Ф.И и в ОАО «ВЭлНИИ» под руководством доцента, к т н Сметанкина Г.П.

Несмотря на очевидные преимущества асимметричного тока, в настоящее время в технологических процессах формирования емкости щелочных аккумуляторов применяют постоянный ток. Анализ причин, обуславливающих сложившуюся ситуацию, привел к выводам, что при решении задачи разработки более эффективных способов формирования и восстановления емкости необходим комплексный подход Важно рассматривать вопросы интенсификации электрохимических процессов формирования и восстановления емкости во взаимосвязи с вопросами технической реализации режимов, экономики и факторами, негативно влияющими на качественные показатели аккумуляторов.

Цель диссертационной работы. Разработка способов и устройств ускоренного формирования и восстановления емкости щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов, сокращающих время процесса, энергозатраты и общие затраты по сравнению со стандартными способами.

Задачи исследования:

1. Изучение физико-химических свойств никель-кадмиевых химических источников тока для выявления факторов, ограничивающих интенсификацию электрохимических процессов при формировании и восстановлении емкости, \

2. Разработка электротехнической модели поры металлокерамического ок- , сидно-никелевого электрода (МК ОНЭ) для изучения распределения тока по глу- ч. V бине поры при поляризации асимметричным током;

3. Разработка способа и устройства ускоренного формирования емкости никель-кадмиевых аккумуляторов, сокращающего время формирования, энергозатраты и общие затраты по сравнению с действующими нормативными требованиями;

4. Разработка способа и устройства ускоренного восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов, сокращающего время восстановления, энергозатраты и общие затраты по сравнению с действующими нормативными требованиями;

5. Технико-экономическая оценка разработанных способов и устройств ускоренного формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов.

Научная новизна. Разработанная электротехническая модель поры, позволяет моделировать распределение электрохимических процессов, происходящие в поре МК ОНЭ с использованием стандартных программ, применяемых для моделирования работы электрических схем. В модели поры МК ОНЭ впервые применена оригинальная схема, позволившая реализовать функцию логарифма.

Разработанный способ ускоренного формирования емкости никель-кадмиевых аккумуляторов отличается от известных тем, что сокращение время формирования в три раза по сравнению с действующими нормативными требованиями для исследуемых аккумуляторов достигнуто без увеличения плотности тока, при увеличении длительности заряда в первых циклах формирования асимметричным током с выбранными параметрами.

Разработанный способ автоматизированного ускоренного восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов отличается от известных тем, что сокращение времени восстановления емкости в три раза и общих затрат в два раза по сравнению с действующими нормативными требованиями для исследуемых аккумуляторов достигнуто без увеличения плотности тока при восстановлении асимметричным током с выбранными параметрами

Разработанные способы ускоренного формирования и восстановления емкости закреплены двумя положительными решениями ФГУ ФИ11С о выдаче патентов (решения о выдаче патентов приведены в приложения)!; к диссертационной работе).

Техническая новизна. Разработано устройство с авторским приоритетом, предназначенное для ускоренного формирования и восстановления емкости асимметричным током никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей различной номинальной емкости в автоматическом режиме (патент РФ №2006113489).

Практическая ценность работы. Разработанные способы формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов позволяют значительно снизить энергозатраты и общие затраты и экономически выгодны для внедрения в производство.

Разработана и внедрена в депо г. Самара Куйбышевской железной дороги автоматизированная заряд-разрядная станция САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202 и способ восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов асимметричным током (акт внедрения приведен в приложениях к диссертационной работе)

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-практической конференции ШИ ЮРГТУ (НПИ) в 2005 году; на Международной

научно-технической конференции «Проблемы трибоэлектрохимии» ЮРГТУ(НПИ) в 2006 году; на научно-практической конференции «Транспорт-2006» в РГУПС (РИЖТ) в 2006 году; на научной конференции в Восточно-украинском национальном университете в г. Луганск в 2006 году; на постоянно действующих научных семинарах «Трибоэлекгрохимия» ЮРГТУ(НПй) в 2007 году.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 11 научных статьях и одном патенте на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Текст диссертации изложен на 158 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 12 таблиц и четыре приложения. Список литературы включает 156 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснованы актуальность рассматриваемой проблемы, определена цель проводимых исследований, обозначена научная новизна и указана практическая ценность работы

В первой главе приведен обзор работ, посвященных формированию и восстановлению емкости щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов.

Обзор публикаций и проведенные исследования показали необходимость и целесообразность создания новых способов и устройств ускоренного формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов. Перспективность применения для этих целей асимметричного тока известна давно и доказана. За последние несколько десятилетий разработано большое количество разнообразных способов формирования и восстановления емкости с применением асимметричного тока, но широкое внедрение разработанных способов в значительной степени сдерживалось как сложностью технической реализации устройств заряда, так и сложностью электрохимических процессов, происходящих в пористом электроде при нестационарном электролизе.

Рассмотрены работы, в которых обсуждались, вопросы макрокинетики в пористом электроде; факторы, ограничивающие интенсификацию процессов формирования и восстановления емкости; формирование фазового состава оксидно-никелевого электрода (ОНЭ); влияние изменений кристаллической структуры гидроксида никеля на кинетику электродных процессов; взаимосвязь процессов, происходящих в ОНЭ с поляризацией асимметричным током. Показано, что обратный импульс асимметричного тока способствует десорбции катиона щелочи из гидроксида никеля, увеличению содержания молекул свободной воды в кристаллической структуре гидроксида никеля и скорости переноса протона в твердой фазе, что, в конечном итоге, приводит к увеличению скорости катодных процессов в ОНЭ. Ввиду того, что катионы калия адсорбируются преимущественно в поверхностных слоях гидроксида никеля, катодный импульс может быть достаточно коротким. Высказано предположение, что сокращение длительности катодного импульса способствует уменьшению вероятности возникновения коррозии никелевой основы пористой матрицы ОНЭ. Обзор работ по ускоренному заряду щелочных аккумуляторов асимметричным током показал, что короткого обратного им-

пульса достаточно для существенного улучшения газообмена в пористом электроде и распределения электрохимических процессов по толщине электрода

В рассмотренных работах сокращение времени формирования достигалось в основном за счет увеличения плотности асимметричного то ка. При этом амплитудные значения импульсов асимметричного тока значительно превышают среднее значение тока. В некоторых работах рекомендуемое соотношение амплитуд зарядного и разрядного импульсов достигает N=27. Это значительно повышает омические потери в аккумуляторе, приводит к перегреву аккумуляторов и повышает вероятность возникновения коррозии никелевой матрицы пористого электрода

В настоящей работе принято решение исследовать возможности сокращения общего времени формирования и восстановления емкости при средних плотностях асимметричного тока, близких к рекомендованным для режимов формирования и восстановления емкости постоянным током

Генератор

ОТ

-Г0-*-

С1

#

С2 Ъ2

41-0

С осциллографу

ТСГ

И5

К осциллографу Я6

АЗ

"ХГ

^осциллотрафу Я7

К осциллограф

осциллографу

Рис. 1. Электрическая модель поры ОНЭ А1 - единичный модуль схемы замещения поры, С1 - электрохимическая емкость поры, Ш - сопротивление саморазряда,

С2, Я2 - моделируют переход ионов гидроксила из адсорбированного состояния в I занное в составе гвдрооксидов,

КЗ, УТ1, УТ2 - моделируют нелинейную составляющую сопротивления активации

основной токообразующей реакции,

К.4-Я7 - сопротивление транспорту ионов в глубь поры

Во второй главе описаны результаты исследований, осуществленных с целью нахождения оптимальных параметров асимметричного тока для равномерного

распределения электрохимических процессов по толщине электрода. Исследования проведены на разработанной электротехнической модели поры.

Электротехническая модель поры по сути представляет из себя электрическую схему, что дает возможность использовать для моделирования стандартные пакеты программ, используемые для моделирования работы электрических схем. В данном случае использовалась программа Micro Сар 7 0.

Относительно просто, используя данную модель поры, можно построить двумерную модель электрода. Сложность электротехнической модели электрода будет ограничиваться только возможностями компьютера.

Схема электротехнической модели поры ОНЭ приведена на рис.1.

Генератор в представленной модели формирует разнополярные импульсы с двумя паузами в промежутках времени между окончанием анодного импульса (т~) и началом катодного импульса и между окончанием катодного импульса и началом анодного импульса (т*). В исследованиях применяли паузы, равные между собой по величине и составляющие 1 % от длительности периода. Влитие пауз на процессы формирования и восстановления емкости в данной работе не рассматривалось. Величина пауз выбрана в соответствии с рекомендациями, данными в работах для режимов ускоренного заряда асимметричным током.

Результаты исследований распределения доли глубинного тока К по глубине поры при разных соотношениях N амплитуд катодного (1к) и анодного (1а) импульсов асимметричного тока приведены на рис 2.

Рис.2. Зависимость доля глубинного тока сгг соотношения амплитуд катодного и анодного тока

Соотношения К=1кЛа для более полной проработки электрода должно быть не менее 3-5.

Исследования влияния скважности катодного импульса на распределение тока показали, что этот параметр незначительно влияет на процесс заряда, начиная со значения 0>4 %

Исследование влияния частоты асимметричного тока на распределение тока в глубине поры (см. рис 3) показало, что наилучшее распределение зарядного тока находится в пределах от 3 Гц до 20 Гц.

К, %

18

14

10 6

0 20 40 60 80 100 I % Рис.3. Влияние частоты асимметричного тока на долю глубинного тока

Таким образом, проведенные испытания электротехнической модели поры ОНЭ позволили выявить оптимальный диапазон изменения параметров заряда асимметричным током для наиболее равномерного распределения тока по толщине электрода: N=3-5, £=4М0 Гц, 0=4-10 %, т+=х =1%.

Полученный диапазон параметров асимметричного тока хорошо коррели-руется с рекомендациями для режимов ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов асимметричным током. Это связано с тем, что для режимов ускоренного заряда также необходимо обеспечить равномерное распределение тока по толщине электрода.

В третьей главе представлена методика исследований, описаны стенды, на которых проводились исследования по формированию и восстановлению емкости, и представлены основные результаты формирования емкости аккумуляторных ячеек, аккумуляторов НКМ-20 и НКПлГЦ-0,5.

Анализ технических проблем, возникающих при разработке устройств заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, показал, что повышение частоты импульсов асимметричного тока, соотношения амплитуд катодного и анодного импульсов и скважности катодного импульса приводят к удорожанию зарядного устройства. Уменьшение скважности катодного импульса, предположительно, уменьшает вероятность возникновения коррозии. Исходя из этих соображений выбраны минимальные, из рекомендованного в главе 2 диапазона, значения параметров асимметричного тока: £=4 Гц, N=1^=3,0=4 %, т+=т"=1%.

Исследования проводили на физических моделях никель-кадмиевых аккумуляторов, фольговых никель-кадмиевых аккумуляторах НКПлГЦ-0,5 с тонкими прессованными электродами я никель-кадмиевых аккумуляторах НКМ-20 Электроды физических моделей никель-кадмиевых аккумуляторов идентичны электродам аккумуляторов НКМ-20 и представляют собой аккумуляторные ячейки с одним МК ОНЭ и двумя прессованными кадмиевыми электродами

В таблице 1 представлена программа формирования емкости аккумуляторных ячеек.

Таблица 1

Программа формирования емкости аккумуляторных ячеек__

Номер ячейки Номер цикла и зарядная емкость

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 1 1,25 1,5 1,5 1,5 1,7 1,7 1,8 2 2

2 1 1,25 1,5 1,5 1,5 1,7 1,7 1,8 2 2

3 2 1,6 1,76 1,6 1,56 1,82 1,95 2 - -

4 3 2,5 2

5 4,5 1,8

6 4,5 1,8

Формирование емкости ячеек №1 и №6 проводили постоянным током. Формирование ячейки №1 проводили в соответствии с принятым технологическим режимом. Формирование остальных ячеек проводили асимметричным током. Заряд проводили током 1^=0,25 А. При заряде измеряли объем выделившегося газа, температуру При формировании ячеек №5 и №6 измеряли потенциалы электродов. Сообщаемая емкость при заряде ячейки Xsl в каждом цикле соответствовала рекомендациям завода изготовителя для формирования постоянным током. Разряд проводили постоянным током 1рмр=0,1 А до напряжения иразР=1 В.

Рис. 4. Изменение разрядной емкости при формировании аккумуляторных ячеек

1 - постоянный ток,

2 - асимметричный ток, ячейка №2,

3 - асимметричный ток, ячейка №3,

4 — асимметричный ток, ячейка №4

Изменение разрядной емкости при формировании ячеек №1-*№4 отражено на рис 4. Отдаваемая емкость ячеек №5 и №6 не менялась уже после первого цикла формирования и составила 1,22СН0М для ячеики №5 и 1,16СК0М для ячеики №6.

При формировании в соответствии с принятым технологическим режимом разрядная емкость ячейки №1 за 3-4 цикла достигала значений, близких к номинальной и затем медленно нарастала до десятого цикла формирования. При формировании асимметричным током отдаваемая емкость ячейки №2 продолжала нарастать и после 3-4 цикла. Рост отдаваемой емкости прекратился после восьмого цикла, её значение превышало на 10 % емкость ячейки №1.

При увеличении длительности заряда в каждом цикле формирования отдаваемая емкость ячейки №3 перестала расти после шестого цикла. Увеличение сообщаемой при заряде емкости до ЗСИ0М позволило завершить формирование практически за два цикла. При этом отдаваемая емкость выросла еще на 6%. Это подтверждает эффективность выбранной формы асимметричного тока, обусловленной действием обратного импульса.

При формировании минимальная и стабильная интенсивность нагрева ячеек наблюдалась в первом цикле. В остальных циклах интенсивность нагрева возрастала с каждым последующим циклом в начале заряда и резко повышалась с началом газообразования. Это позволяет увеличивать длительности заряда именно в первых циклах формирования.

Увеличение сообщаемой емкости при заряде ячеек №5 и №6 до 4,5СН0М позволило завершить формирование за один цикл. Причем ячейку №б формировали постоянным током. Обзор публикаций, касающихся макрокинетики процессов в пористом электроде, показал, что в условиях интенсивного газовыделения даже при поляризации постоянным током в пористом электроде происходит колебание плотности тока около некоторой величины. Этим и можно объяснить результаты формирования ячейки №6

Бурное газовыделение отрицательно сказывается на качестве формирования емкости никель-кадмиевых аккумуляторов, в особенно для прессованных электродов. Возможно отслоение активной массы от токопроводящей решетки и потеря электрического контакта. Для визуального контроля процесса формирования отрицательного прессованного кадмиевого электрода собраны две группы ячеек Кадмиевые электроды находились в свободном объеме электролита, что более способствует отслоению активной массы, чем условия плотной упаковки в реальном аккумуляторе. С двух сторон на расстоянии 20 мм были установлены про-тивоэлектроды из гладкого никеля Первая группа формировалась постоянным током, а вторая груша формировалась асимметричным током (£=4 Гц, N=1^=3, 0=4 %, т+=т=1%).

Поверхность кадмиевых электродов, формируемых постоянным током, покрылась многочисленными вздутиями При формировании кадмиевых электродов асимметричным током вздутий и отслоений активной массы не наблюдалось Это объясняется тем, что при заряде асимметричным током существенно меняется характер газообразования. Более мелкие размеры пузырьков ггсза облегчают процесс отвода газа с электрода, снижая вероятность накопления в порах газа и отслоения активной массы на прессованном кадмиевом электроде Не наблюдалось и коробления электродов, что подтвердило эффективность выбранных параметров асим-

метричного тока, обеспечивающих более равномерное распределение тока по толщине и площади электрода.

Длительные перезаряды кадмиевого электрода постоянным током, ввиду особенностей газообразования, приводят в свободном объеме электролита к отслаиванию активной массы прессованных кадмиевых электродов. В реальных аккумуляторах в условиях плотной сборки это также повышает вероятность потери электрического контакта активной массы с токопроводящей решеткой отрицательного электрода Неравномерное распределение электрохимических процессов по толщине электрода может способствовать формированию в поверхностных слоях ОНЭ фазы у-ИЮОН, что приведет к короблению электродов и деформации корпуса аккумулятора. Проведенные исследования показали, что выбранная форма асимметричного тока позволяет эффективно влиять процессы газовыделения и газообмена в пористом электроде. Выбранная форма асимметричного тока обеспечила возможность проводить длительные перезаряды аккумуляторов, что дало дополнительные возможности пр интенсификации процесса формирования их емкости.

Подтвердились выводы, сформулированные в главе 1, что при формировании емкости никель-кадмиевых аккумуляторов асимметричным током достаточно циклировать только поверхностные слои гидроксида никеля, и обратный импульс может быть достаточно коротким. Это дает преимущества по сравнению с предложенными ранее формами асимметричного тока. В случае если длительность зарядного импульса равняется длительности разрядного импульса, амплитудное значение тока зарядного полупериода значительно превышает среднее значение тока. Применение, как предлагается в некоторых работах, короткого зарядного импульса и длинного разрядного импульса, также приводит к тому, что амплитуда зарядного импульса значительно превышает амплитуду разрядного импульса и среднее значение тока. Применение короткого разрядного импульса позволяет значительно уменьшить амплитуду зарядного импульса при тех же средних значениях тока. Большие плотности токов при этом приводят к значительным омическим потерям в аккумуляторах и, из-за конструктивных факторов, значительно ограничивают область применения такой формы асимметричного тока

Увеличение длительности заряда в первых циклах позволяет проводить формирование при существенно меньшем перегреве аккумуляторов Исходя из выводов, сформулированных в главе 1, уменьшение плотности тока, снижение температуры аккумуляторов и сокращение длительности разрядного импульса снижает вероятность образования коррозии никелевой основы пористого электрода.

Проведено формирование емкости никель-кадмиевых фольговых аккумуляторов НКПлГЦ-0,5 с тонкими прессованными электродами с номинальной емкостью 0,5 А-ч. Аккумуляторы были разбиты на три группы по пять аккумуляторов. Первая группа заряжалась постоянным пульсирующим током 0,05 А, эквивалентным 0,1 Сн„„, и частотой следования импульсов 100 Гц, полученными путем выпрямления напряжения промышленной частоты 50 Гц.

Зарядные устройства, формирующие подобные импульсы частотой 100 Гц являются в технической реализации наиболее простыми и дешевыми

Вторая группа аккумуляторов формировалась асимметричным током, имеющим такие же параметры, как и при формировании ячеек (£=4 Гц, N=3, <3=4 %, т+=т'-=1%) Форма асимметричного тога третьей группы имела, наоборот, мощный и короткий анодный импульс и длинный с малой амплитудой катодный импульс (£=4 Гц, М=1аЯк=27,0=80%, т+=т'=1%).

На рис.5 представлены усредненные кривые изменения емкости при формировании аккумуляторов НКПлГЦ-0,5. Полученные результаты подтвердили преимущества асимметричного тока. Наиболее эффективным оказался режим формирования второй группы аккумуляторов, позволивший при повышении среднего зарядного тока на 40 % и снижении общего времени формирования более чем в два раза, повысить отдаваемую емкость никель-кадмиевых аккумуляторов на 14 % по сравнению с формированием аккумуляторов постоянным пульсирующим током Таким образом, выбранная в данной работе форма асимметричного тока позволяет значительно снизить как соотношение амплитуд импульсов, так и среднее значение тока по сравнению с ранее предложенными формами при схожих полученных результатах Это значительно уменьшает омические потери и перегрев токоотводов аккумуляторов и удешевляет зарядные устройства.

Проведено формирование асимметричным током (5=4 Гц, N=3, 0=4%, т+=т"=1%) никель-кадмиевых аккумуляторов НКМ-20 с номинальной емкостью 20 А-ч. В табл. 2 представлена программа формирования различных групп аккумуляторов НКМ-20.

С,

Ач

0,6

0,55

0,5

0,45

Рис. 5. Изменение разрядной емкости яри формировании аккумуляторов НКПлГЦ-0,5

1 - постоянный ток, 2,3- асимметричный ток

Результаты формирования аккумуляторов НКМ-20 приведены на рис. 6. Полученные данные хорошо согласуются с результатами формирования емкости аккумуляторных ячеек При увеличении длительности заряда в первых циклах также сокращалось необходимое число циклов формирования емкости, и увеличилась отдаваемая емкость

Однако для аккумуляторов НКМ-20 при формировании группы 5 потребовалось провести три цикла, тогда как для формирования ячейки №5,при сообщении в первом цикле формирования тех же 4,5СЯ0М, потребовался всего один цикл

Удельные отдаваемые емкости аккумуляторов НКМ-20 также были несколько меньше, чем при формировании аккумуляторных ячеек, электроды которых находились в свободном объеме электролита. Этот факт можно объяснить ухудшившимися условиями газообмена и концентрационными затруднениями в условиях плотной упаковки.

При формировании аккумуляторов группы 1 и группы 2 последние четыре цикла формирования проводили постоянным током Переход с асимметричного тока на постоянный ток привел к дополнительному увеличению отдаваемой емкости

Таблица 2

Программа формирования аккумуляторов НКМ-20

Номер группы Количество аккумуляторов Режим формирования

Зарядная емкость С^р/Сиом Постоянный ток Асимметричный ток

число циклов число циклов

1 5 1; 1,25,1,5; 1,5; 1,6; 1,7,2, 2; 2 1+4 4

2 5 1,1,25; 1,5; 1,5; 1,6; 1,7; 1,7; 1,8; 2,2; 2; 2; 2,2 1+4 9

3 24 1; 1,25; 1,5; 1,5; 1,6; 1,7; 1,7; 1,8; 2; 2; 10

4 5 3; 2,5; 2,5; 2,2; 2. - 6

5 5 4,5; 2,5; 2; 2 - 4

Вероятно, это связано с тем, что при переходе на постоянный гок поверхностные слои активной массы в большей степени окисляются, и в этих слоях формируется фаза у-№ООН, которая, как известно, имеет большую удельную емкость, чем фаза Р-МЮОН. Это подтверждает, что выбранные параметры асимметричного тока действительно обеспечивают равномерное распределение тока по толщине электрода

Рис.6. Изменение разрядной емкости при формировании аккумуляторов

НКМ-20

1 - постоянный ток гр 3

2 - асимметричный ток гр 1

3 - асимметричный ток гр 2

4 - асимметричный ток гр 4

б - асимметричный ток гр 5

Можно заключить, что результаты исследований реальных аккумуляторов подтвердили выводы, сформулированные для аккумуляторных ячеек. Выбранный режим сокращает общее время формирования, обеспечивая равномерное формирование фазовой структуры по объему ОНЭ, что значительно снижает механические напряжения в электродах и деформацию корпуса аккумуляторов. Низкие значения перегрева аккумуляторов позволяют отказаться от их принудительного охлаждения. Общее время формирования емкости для аккумуляторов НКМ-20 снижено примерно в три раза по сравнению с существующим режимом формирования.

На способ формирования емкости герметичных и закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов поданы заявки №2006113489, №2006116099 и получены положительные решения о выдаче патентов на изобретение.

В четвертой главе описано восстановление аккумуляторных батарей 42НК-125, прошедших шесть месяцев эксплуатации на электровозе в буферном режиме при подзарядке импульсами тока. Для восстановления емкости в депо обычно проводят четыре тренировочных цикла заряда и разряда постоянным током.

Для проведения работ в локомотивном депо по вводу в эксплуатацию никель-кадмиевых батарей 42НК-125 в ОАО «ВЭлНИИ» разработана автоматизированная станция САЭР-4,5-380/100-УХЛ-202 и способ восстановления емкости, позволяющий проводить восстановление емкости батарей асимметричным током (5=4 Гц, N=3, (2=8 %, т+=т =1%) в автоматическом режиме. В локомотивном депо ст. Самара Куйбышевской железной дороги станция введена в эксплуатацию. По результатам двухлетней эксплуатации разработанной станции САЗР-4,5-380/100-

УХЛ-202 получены следующие результаты: сокращено время восстановления емкости никель-кадмиевых батарей 42НК-125 в 1,5-2 раза по сравнению с принятыми режимами восстановления постоянным током; количество циклов технологической тренировки сокращено с 3-4 до 1-2 циклов; снижено газовыделение, вследствие чего отсутствует выплескивание электролита; ускоренное восстановление асимметричным током не привело к снижению технико-эксплутационных показателей батарей;

Станция оснащена устройством разряда, что позволило автоматически переходить с заряда на разряд без участия обслуживающего персонала. Станция рекомендована к внедрению в локомотивные депо по итогам конференции «Транс-порт-2006» в РГУПС (РИЖТ). На способ восстановления емкости герметичных и закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов поданы заявки №2006113489, №¡2006116099 и получены решения о выдаче патентов на изобретение.

Проведено восстановление емкости герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей с прессованными электродами 10НКГЦ-1,8-1 после 10 лет ответственного хранения (рис 7).

При восстановлении батарей 10НКГЦ-1,8-1 асимметричным током для полного формирования батарей потребовалось 3*4 цикла, в то время, как при формировании этих батарей постоянным током необходимо не менее восьми циклов.

С, ________

2 ^

-—V

1 2 3 4 п, цикла

Рве. 7. Изменение емкости батарей 10НКГЦ-1,8-1 при восстановлении 1 - постоянный ток, 2 - асимметричный ток

В пятой главе приведен краткий анализ проблем, возникающих при разработке устройств, предназначенных для заряда щелочных аккумуляторных батарей асимметричным током Представлена функциональная схема автоматической заряд-разрядной станции САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202, предназначенной для ускоренного восстановления емкости аккумуляторных батарей 42НК125 и эксплуатируемой в настоящее время в депо г. Самара Куйбышевской железной дороги.

По сравнению с зарядными устройствами УЗА4Э-150-80, эксплуатируемыми в настоящее время в локомотивных депо, станция САЗР-4,5-380/100-УХЛ-202 имеет в четыре раза меньший вес, на 25 % лучший коэффициент полезного действия, существенно меньшие габариты. В соответствии с расчетными данными, производительность увеличена 2,4 раза, врем.« ввода батареи в эксплуатацию уменьшилось в 2,3 раза.

Личным вкладом автора является разработка модулей управления силовыми ключами. Принятые технические решения при разработке этих модулей позволили значительно повысить устойчивость работы станции Иа данное техническое решение получен патент РФ N22006113489

Шестая глава посвящена оценке экономического эффекта от внедрения станции САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202. При расчете экономического эффекта в качестве базы сравнения применялись показатели заменяемой зарядной станции УЭА43А-150-80 Экономическая эффективность определялась на срок службы 10 лет.

Потребление электроэнергии в разработанной зарядной станции за период ввода батареи в эксплуатацию равно 37,5 кВт ч, что в 4,7 раза ниже от показателя существующего зарядного устройства Применение асимметричного тока позволило сократить сообщаемую емкость при заряде с ЗСНОм до 1,2Cmit, и количество циклов восстановления емкости с 3-4 до 1-2 Годовая экономна электроэнергии при обслуживании 97 батарей составляет 13300 кВт-ч, или 39700 руб.

Интегральный эффект внедрения новой станции за срок службы партии из 150 шт. зарядно-разрядных станций составит 230,4 млн.руб Годовой эффект из расчета на одну станцию при этом составит 153,6 тыс .руб. Срок окупаемости новой станции составляет девять месяцев.

ВЫВОДЫ

1 Разработанная электротехническая модель поры позволила моделировать распределение тока по глубине поры ОНЭ в зависимости от параметров асимметричного тока с использованием стандартных программ, применяемых для моделирования работы электрических схем С помощью модели поры определены диапазоны изменений параметров асимметричного тока, обеспечивающие равномерное распределение тока по глубине поры. В пределах этого диапазона выбраны параметры асимметричного тока, которые экономически наиболее целесообразны.

2 Установлено, что увеличение длительности заряда асимметричным током с выбранными параметрами при формировании емкости положительно влияет на увеличение отдаваемой емкости аккумуляторов, сокращает количество необходимых циклов и общее время формирования. При формировании физических моделей аккумулятора асимметричным током количество циклов было сокращено до 1—2 вместо 8—10 при формировании постоянным током в соответствии с принятым технологическим режимом

3. Разработанный способ ускоренного формирования асимметричным током никель-кадмиевых аккумуляторов позволил при формировании емкости аккумуляторов НКМ-20 сократить количество циклов формирования с десяти до 3-4 и

увеличить разрядную емкость на 16 % по сравнению с существующей технологией формирования емкости постоянным током.

4. Разработанный способ ускоренного ввода в эксплуатацию при заряде асимметричным гоком электровозных батарей 42НК-125 позволил сократить технологическую тренировку батареи после промывки и смены электролита с 3-4 циклов до 1-2 циклов

5. При восстановлении емкости аккумуляторных батарей ЮНКГЦ-1,8 асимметричным током с выбранными параметрами после десяти лет нормированного ответственного хранения количество циклов восстановления было сокращено в два раза по сравнению с восстановлением постоянным током в соответствии с принятым технологическим режимом.

6 Оценка экономической эффективности разработанного способа ускоренного ввода в эксплуатацию при заряде асимметричным током аккумуляторных батарей 42НК-125, реализованною в станции СA3P-4,5-380/100-УХЛ4-202, показала: время ввода батареи в эксплуатацию после смены электролита сократилось в 2,5 раза, потребление электроэнергии за период ввода батареи в эксплуатацию снизилось в 4,5 раза; фонд оплаты труда уменьшился в два раза, общие затраты снизились в два раза, годовой эффект при внедрении одной зарядной станции за срок службы составляет 165.4 тыс руб.; срок окупаемости станции составляет девять месяцев.

Станция САЗР-4,5-380/100-УХД4-202 внедрена в локомотивном депо г. Самара Куйбышевской железной дороги

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ:

1. Матекин, С. С. Исследование эффективности заряда никель-кадмиевых аккумуляторных батарей асимметричным и постоянным током./ Г II. Сметанкин, А. С. Бурдюгов, С. С. Матекин, В. М. Караваев// Изв. вузов. Северо-Кавказский регион Технические науки, 2005.- прил. № 4.- С. 18-23.

2. Магекин, С. С. Формирование никель-кадмиевых аккумуляторов постоянным и асимметричным током/ Г. П. Сметанкин, Р. М Петров, С. С Матекин, А. С. Бурдюгов// Изв вузов Северо-Кавказкий регион Технические науки, 2006 - прил. № 5.- С 23-26

3. Матекин, С. С Исследование распределения тока по гаубине поры на электротехнической модели поры при поляризации асимметричным током/ Г. П Сметанкин, В. М Караваев, С. С. Матекин, А. С. Бурдюгов, Т В Плохова // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2006- прил № 10 - С. 6-44.

4 Матекин С. С DC-DC преобразователь для заряда аккумуляторных батарей / Г.П Сметанкин, A.C. Бурдюгов, С С. Матекин // Практическая силовая электроника - Москва, 2006 - №24 - С. 49-50. 5. Патент 2271062 Российская Федерация, МПК7Н 02 J 7/10 Автоматизированное устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током/ Сметанкин Г. П., Сорин Л Н, Бурдюгов А С , Матекин С С. // -№ 2004110433/09; заявл 06 04 05; опубл 27.02.06, приоритет Об 04 05

6. Матекин, С.С. Оценка надёжности аккумуляторных батарей при ускоренном заряде асимметричным током7 Г. П. Сметанкин, А. С. Бурдюгов, С С. Матекин // Вестник Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения / ОАО «ВЭлНИИ», 2005-№1(48).-С 191-206

7. Матекин, С. С. Автоматизированная зарадно-разрядная станция для обслуживания аккумуляторных батарей в электровозных депо/ Г. П. Сметанкин, А. С. Бурдюгов, С С. Матекин// Вестник Всесоюзного научно-исследо-вательскош и проектно-конструкторского института электровозостроения /ОАО «ВЭлНИИ».- Новочеркасск, 2005.- № 2(49).- С. 141-147

8. Матекин, С. С. Автоматизированный программно-аппаратный комплекс для исследования процессов заряда аккумуляторов / Г. П. Сметанкин, А. С Бурдюгов, С. С. Матекин// Механизация, автоматизация и электрификация горного и строительного производства, сервис технологических машин и оборудования: Сб. науч тр. / Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НИИ) - Новочеркасск. УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005.- С 82-85.

9. Матекин, С. С. Обзор устройств для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током / Г. П. Сметанкин, А. С Бурдюгов, С. С. Матекин // Механизация, автоматизация и электрификация горного и строительного производства, сервис технологических машин и оборудования Сб. науч. тр / Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НПИ).- Новочеркасск- УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005-С. 76-82.

10. Матекин. С С. Сравнительные исследования формирования никель-кадмиевых аккумуляторов постоянным и асимметричным токами/ Г П Сметанкин, Р. М Петров, С. С Матекин А. С. Бурдюгов/ Проблемы трибоэлектрохимии Материалы Межд. науч.-техн. конф. ЮРГТУ (НПИ), 16-19 мая 2006 г.Новочеркасск, 2006.- С. 213-216.

11. Матекин С С Современная зарядно-разрядная станция для депо/ Г. П Сметанкин, С. С Матекин, А С Бурдюгов, Т. В. Плохова// Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2006».- часть 3 / РГУПС.- Ростов-на-Дону, 2006.- С. 73-75.

12. Матекин С. С. Пути снижения затрат на обслуживание электровозных аккумуляторных батарей/ Г П. Сметанкин, А. С. Бурдюгов, С. С. Матекин// Вестник Восточно-украинского национального университета имени Владимира Даля-Луганск, 2006 - № 8(102), часть 2 - С 215-218

Матекин Сергей Семенович

ФОРМИРОВАНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕМКОСТИ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И БАТАРЕЙ

Автореферат

Подписано в печать 03 10 2007 Формат 60x84 '/J6 Бумага офсетная Ризография Уел печ л 1,0 Тираж 100 экз Заказ 964

Типография ЮРГТУ(НПИ) 346428, г Новочеркасск, ул Просвещения, 132 Тел, факс (863-52) 5-53-03

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Вопросы интенсификации формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов

1.2 Способы и устройства ускоренного формирования и восстановления емкости щелочных аккумуляторных батарей

1.3 Факторы, ограничивающие интенсификацию электрохимических процессов в никель-кадмиевых аккумуляторах асимметричным током

1.4 Формирование фазового состава активной массы оксидно-никелевого электрода

1.5 Электрохимические процессы, происходящие в МК ОНЭ при поляризации асимметричным током

1.6 Восстановление аккумуляторов после режима длительного хранения и после потери емкости в процессе эксплуатации

1.7 Цели и задачи исследования

2 ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА ПО ГЛУБИНЕ ПОРЫ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА НА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРИ ПОЛЯРИЗАЦИИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ЕМКОСТИ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

3.1 Задачи и методика исследований

3.2 Исследование ускоренного формирования на физических моделях никель-кадмиевых аккумуляторов с тонкими металлокерамическими оксидно-никелевыми электродами

3.3 Формирование пленочных аккумуляторов НКПлГЦ-0,5 с тонкими прессованными электродами

3.4 Исследование ускоренного формирования никель-кадмиевых аккумуляторов НКМ-20 с МК ОНЭ

4 ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕМКОСТИ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

4.1 Восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторных батарей 42НК

4.2 Исследование восстановления емкости герметичных аккумуляторных батарей 10НКГЦ-1,

5 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЗАРЯД-РАЗРЯДНАЯ СТАНЦИЯ

САЗР-4,5-3 80/100-УХЛ-202 ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕМКОСТИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ВНЕДРЕНИЯ СТАНЦИИ САЗР-4,5-380/100-УХЛ4

ВЫВОДЫ

Одним из путей решения задачи ускорения научно-технического прогресса является создание и внедрение в производство интенсивных технологий, способных увеличить выпуск продукции, улучшить её качество и потребительские свойства при снижении энергозатрат, сокращении времени технологического цикла и экологической нагрузки на окружающую среду.

Химические источники тока находят широкое применение в различных областях техники. №Сс1-аккумулятор - ветеран на рынке мобильных и портативных устройств.

Появление аккумуляторов новых электрохимических систем, привело к уменьшению использования №Сс1-аккумуляторов, в основном в бытовой технике, однако, №Сс1-аккумуляторы по-прежнему востребованы в тех областях применения, где требуется длительный ресурс и работа в жестких климатических условиях.

Основные достоинства №Сс1-аккумуляторов:

- длительный срок службы - свыше тысячи циклов заряда/разряда при соблюдении правил эксплуатации и обслуживания;

- отличная нагрузочная способность, №Сс1-аккумулятор можно перезаряжать при низких температурах;

- простое хранение и транспортировка. Разрешается перевозка №Сс1-аккумуляторов любым видом транспорта, в том числе и воздушным транспортом;

- низкая чувствительность к неправильным действиям потребителя.

К недостаткам можно отнести необходимость периодически полностью разряжать аккумулятор для сохранения - эксплуатационных свойств (устранения эффекта памяти), высокий саморазряд за первые сутки после заряда (до 10%), наличие ядовитого кадмия. В последних разработках №Сс1-аккумуляторов с тонкими металлокерамическими электродами эффект памяти значительно снижен, саморазряд улучшен до уровня аккумуляторов на основе лития (при сохранении высокого саморазряда в первые сутки).

Никель-кадмиевые аккумуляторы можно разделить на три основные группы:

- ламельные аккумуляторы, содержащие толстые пластины, в которых активный материал запрессован в ламели трубчатой или коробчатой формы, и изготовленные из перфорированной металлической ленты;

- элементы с прессованными электродами, когда активная масса, смешанная с токопроводящим наполнителем и связующим напрессовывается на металлическую сетку или фольгу, выполняющую функцию токоотвода;

- тонкими спеченными пластинами, в которых активный материал находится в порах металлокерамической пластины. В настоящее время среди аккумуляторов малой и средней емкости наибольшее распространение получили аккумуляторы, имеющие положительный металлокерамический электрод и прессованный отрицательный электрод.

Аккумуляторы выпускают в виде элементов открытого типа, в которых газы выходят через вентиляционное отверстие, а также в виде герметизированных элементов, которые сконструированы таким образом, что выделения газа в обычных условиях не происходит и, следовательно, доливки воды для пополнения объема электролита не требуется. Герметизированные никель-кадмиевые аккумуляторы, имеющие более низкую емкостью (до 30 А-ч), находят широкое применение в электронных малогабаритных устройствах, устройствах бытовой техники, оборудовании оборонного назначения.

Актуальность темы. Основной проблемой при использовании щелочных аккумуляторных батарей являются их длительные режимы заряда, формирования емкости и ввода в эксплуатацию после хранения. Для некоторых типов аккумуляторных батарей в ТУ количество циклов формирования емкости постоянным током доходит до десяти-двенадцати. При вводе в эксплуатацию проводят 4^5 циклов восстановления емкости.

При формировании аккумуляторов асимметричным током происходит циклирование активной массы в пределах периода тока при меньшей интенсивности газовыделения и нагрева аккумулятора при заряде, ток равномерно распределяется по объему активной массы электродов, что в итоге позволяет интенсифицировать процесс формирования. В сумме это дает значительный положительный эффект как по времени, так и по энергии, затрачиваемой на формирование емкости.

Перспективность применения асимметричного тока для целей формирования и восстановления емкости аккумуляторов известна давно. Известно большое количество публикаций, подтверждающих преимущества асимметричного тока по сравнению с постоянным током при формировании и восстановлении емкости. Но на сегодняшний день в технологических процессах формирования и восстановления емкости щелочных аккумуляторов до сих пор применяют постоянный ток. Анализ причин, обуславливающих сложившуюся ситуацию, привел к выводам, что при решении задачи разработки перспективных способов формирования и восстановления емкости необходим комплексный подход. Важно рассматривать вопросы интенсификации электрохимических процессов формирования и восстановления емкости во взаимосвязи с вопросами технической реализации режимов, экономики и факторами, негативно влияющими на качественные показатели аккумуляторов. Широкое внедрение асимметричного тока тормозится, также, отсутствием развитой теории нестационарного электролиза, и сложностью устройств, реализующих переменно-токовые режимы. С появлением однокристальных микропроцессоров, имеющих внутреннюю память программ и данных, оснащенных дополнительными устройствами, в частности, такими как АЦП, ШИМ, таймерами, коммутаторами аналоговых сигналов, а также силовой элементной базы с необходимыми параметрами стало возможным создание устройств ускоренного заряда, в том числе малогабаритных, по приемлемой стоимости. Применение оригинальных схемотехнических решений и современной элементной базы позволяет создавать экономичные, приемлемые по цене для массового потребителя зарядные устройства на базе однокристальных микропроцессоров. Все это делает весьма актуальными вопросы изучения закономерностей поведения никель-кадмиевых аккумуляторов при ускоренном заряде асимметричным током, что позволит на их основе решить задачу сокращения временных и энергетических затрат при производстве и обслуживании аккумуляторных батарей.

Цель диссертационной работы состояла в создании способов и устройств, позволяющих управлять процессом ускоренного формирования и восстановления емкости щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей в автоматическом режиме с сокращением времени процесса, энергозатрат и общих затрат по сравнению с действующими нормативными требованиями.

Достижение цели осуществлялось решением следующих задач:

- выявление по известным литературным данным закономерностей поведения пористого электрода при воздействии разнополярных импульсов;

- установление по литературным источникам факторов, влияющих на качественные показатели формирования и восстановления емкости, и накладывающих ограничение на диапазон изменения параметров асимметричного тока при поиске оптимальных способов формирования и восстановления емкости;

- определение на основе анализа устройств, позволяющих формировать асимметричный ток заряда, основных недостатков известных способов ускоренного формирования и восстановления емкости и средств их реализации;

- разработка электротехнической модели поры для нахождения диапазона изменения параметров асимметричного тока (частоты, скважности, амплитуды зарядного и разрядного импульсов), в котором наиболее равномерно распределяются электрохимические процессы по глубине МК ОНЭ электрода;

- проведение экспериментов с применением физических моделей аккумуляторов и реальных аккумуляторов по формированию и восстановлению емкости для нахождения режимов, сокращающих энергозатраты и общее время формирования и восстановления емкости аккумуляторов;

- разработка зарядного устройства, обеспечивающего выбранные параметры технологического процесса формирования и восстановления емкости для никель-кадмиевых аккумуляторов с номинальной емкостью до 125 А-ч;

- проведение испытаний никель-кадмиевых аккумуляторов по формированию и восстановлению емкости на разработанном зарядном устройстве;

- технико-экономическая оценка разработанного способа и устройства ускоренного формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов.

Научная новизна: Разработана электротехническая модель поры, позволяющая моделировать распределение электрохимических процессов, происходящие в поре МК ОНЭ с использованием стандартных программ, г применяемых для моделирования работы электрических схем. В модели поры МК ОНЭ впервые применена оригинальная схема, позволившая реализовать функцию логарифма.

Разработанный способ ускоренного формирования емкости никель-кадмиевых аккумуляторов отличается от известных тем, что сокращение время формирования в три раза по сравнению с действующими нормативными требованиями для исследуемых аккумуляторов достигнуто без увеличения плотности тока, при увеличении длительности заряда в первых циклах формирования асимметричным током с выбранными параметрами.

Разработанный способ автоматизированного ускоренного ^ восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов отличается от известных тем, что сокращение времени восстановления емкости в три раза и общих затрат в два раза по сравнению с действующими нормативными требованиями для исследуемых аккумуляторов достигнуто без увеличения плотности тока при восстановлении асимметричным током с выбранными параметрами.

Разработанные способы ускоренного формирования и восстановления емкости закреплены двумя положительными решениями ФГУ ФИПС о выдаче патентов (решения о выдаче патентов приведены в приложениях к диссертационной работе). » Техническая новизна: Разработано устройство с авторским приоритетом, предназначенное для ускоренного формирования и восстановления емкости асимметричным током никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей с различной номинальной емкостью в автоматическом режиме (патент РФ №2006113489).

Практическая ценность работы: Разработанные способы формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых и аккумуляторов позволяют значительно снизить энергозатраты и общие затраты и экономически выгодны для внедрения в производство.

Разработана и внедрена в депо г. Самара Куйбышевской железной дороги автоматизированная заряд-разрядная станция САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202 и способ восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов асимметричным током.

На защиту выносятся:

- способ ускоренного формирования емкости никель-кадмиевых аккумуляторов асимметричным током;

- способ автоматизированного ускоренного восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов асимметричным током;

- электротехническая модель поры МК ОНЭ.

Настоящая работа явилась продолжением работ, проводимых ЮРГТУ (НПИ) под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ, доктора технических наук, профессора Ф.И. Кукоза и доктора технических наук, профессора Ю.Д. Кудрявцева. Она выполнена по заданию Всероссийского электровозостроительного проектно-конструкторского научно-исследовательского института (ВЭлНИИ), ЗАО «НИИХИТ-2» в исследовательском подразделении «ВЭлНИИ» и на кафедре ТЭП ЮРГТУ (НПИ).

Я хочу выразить благодарность за ценное руководство и советы профессору, д.т.н. Ф.И. Кукозу, доценту, к.т.н. Г.П. Сметанкину; за критические замечания профессору, д.т.н. Ю.Д. Кудрявцеву, доценту, к.т.н. Н.И. Ялюшеву; за поддержку и ценные советы профессору, д.т.н. В.А. Таранушичу, заведующему кафедрой ТЭП, д.т.н. В.Н. Селиванову, к.т.н. A.C. Бурдюгову и коллективу ОВИП «ВЭлНИИ».

ВЫВОДЫ

1. Разработана электротехническая модель поры, позволяющая моделировать распределение тока по глубине поры ОНЭ в зависимости от параметров асимметричного тока с использованием стандартных программ, применяемых для моделирования работы электрических схем. В модели поры применена оригинальная схема, позволившая реализовать функцию логарифма. С помощью модели поры определены диапазоны изменений параметров асимметричного тока, обеспечивающие равномерное распределение тока по глубине поры. В пределах этого диапазона выбраны параметры асимметричного тока, которые экономически целесообразны.

2. Установлено, что увеличение длительности заряда асимметричным током с выбранными параметрами при формировании емкости положительно влияет на увеличение отдаваемой емкости аккумуляторов, сокращает количество необходимых циклов и общее время формирования. При формировании физических моделей аккумулятора асимметричным током количество циклов было сокращено до 1+2 вместо 8+10 при формировании постоянным током в соответствии с принятым технологическим режимом.

3. Разработан способ ускоренного формирования асимметричным током никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Показано, что у аккумуляторов НКМ-20 количество циклов формирования емкости сокращается с десяти, соответствующим существующему технологическому режиму формирования постоянным током, до 3+4 циклов соответствующим формированию асимметричным током с выбранными параметрами. Разрядная емкость увеличена на 16% по сравнению с существующими нормативными требованиями.

4. Разработан способ ускоренного ввода в эксплуатацию при заряде асимметричным током электровозных батарей 42НК-125 без перегрева батареи и потери электролита. Примененный режим позволил сократить технологическую тренировку батареи после прохмывки и смены электролита с 3-И циклов до К2 циклов.

5. При восстановлении емкости аккумуляторных батарей ЮНКГЦ-1,8 асимметричным током с выбранными параметрами после десяти лет нормированного ответственного хранения количество необходимых циклов восстановления сокращается в два раза, по сравнению с восстановлением постоянным током в соответствии с принятым технологическим режимом.

6. Оценка экономической эффективности разработанного способа ускоренного ввода в эксплуатацию при заряде асимметричным током аккумуляторных батарей 42НК-125, реализованного в станции САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202, показала: время ввода батареи в эксплуатацию после смены электролита сократилось в 2,5 раза; потребление электроэнергии за период ввода батареи в эксплуатацию снизилось в 4,5 раза; фонд оплаты труда уменьшился в два раза; общие затраты снизились в два раза, годовой эффект при внедрении одной зарядной станции за срок службы составляет 165.4 тыс.руб.; срок окупаемости станции составляет девять месяцев.

Станция САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202 внедрена в локомотивном депо г. Самара Куйбышевской железной дороги.

1. Волынский, В. В. Структурные и электрохимические свойства гидроксидов никеля / В. В. Волынский, А. В. Лопашев, И. А. Казаринов, Е. В. Цимбаленко, И. В. Колесников // Электрохимическая энергетика, 2004.-4 т.-№4.-с. 179-194.

2. Багоцкий, В. С. Химические источники тока / В. С. Багоцкий, А. М. Скундин.- М.: Издательство МЭИ, 2003,- 740 с.

3. Фесенко, Л. Н. Применение переменного тока в производстве окисно-никелевого электрода щелочного аккумулятора : дис. . канд. хим. наук : / Фесенко Лев Николаевич.- Новочеркасск : НПИ, 1974.- 125 с.

4. Багоцкий, В. С. Химические источники тока. / В. С. Багоцкий, А. М. Скундин.- М.: Энергоиздат, 1981. 360 с.

5. Касьян, В. А. Кинетика выделения кислорода на формированном окисно-никелевом электроде / В. А. Касьян, В. В. Сысоева, Н. Н. Милютин // Сборник работ по ХИТ, Л. : Энергия, 1976,- № 11.- с. 63-68.

6. Шамина, И. С. Изучение свойств окисно-никелевого электрода (ОНЭ) методом ИК-спектроскопии / И. С. Шамина и др. // Электрохимия, 1974.-т. 10.- вып. 10.- с. 1571-1577.

7. Кромптон, Т. Вторичные источники тока / Т. Кромптон.- М. : Мир, 1985,-299 с.

8. Чизмаджев, Ю. А. Макрокинетика процессов в пористых средах / Ю. А. Чизмаджев, В. С. Маркин, М. Р. Тарасевич, Ю. Г. Чирков.- М. : Наука, 1971.-263 с.

9. Новикова, А. Ф. Применение переменного тока в производстве и эксплуатации химических источников тока. дис. . канд. хим. наук / Новикова Алла Федоровна.- Новочеркасск : НПИ, 1988.- 174 с.

10. А. с. 180668 СССР МПК5 H 01 M 45/04. Способ формирования пластин и зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов / Д. А. Козлов, 3. И. Вайсгант (СССР).- № 896640/24-7 ; заявл. 23.04.64 ; опубл. 26.03.66, Бюл. № 8. с. 41

11. Романов, В. В. Исследование механизма действия асимметричного переменного тока при заряде цинк-серебряного аккумулятора на форму его разрядной кривой. / В. В. Романов // ЖПХ, 1961.- т. 34.- № 6.- с. 45-47.

12. Романов, В. В. Об улучшении некоторых характеристик серебряно-цинковых аккумуляторов. / В. В. Романов // Вестник электропромышленности, i960.- № 9.- с. 26-27.

13. А. с. 110225 СССР H 01 M 2Ш16. Способ формирования электродов щелочных аккумуляторов / В. В. Романов (СССР).-заявл. 09.01.57 ; опубл. 15.02.58, Бюл. № 11.- с. 31

14. Грихилсс, М.С. Интенсификация процесса формирования металл окерамических электродов безламельных никель-кадмиевых аккумуляторов / М. С. Грихилес, Ю. М. Позин, О. И. Бондаренко // Сборник работ по ХИТ, Л.: Энергия, 1966.- с. 40-47.

15. А. с. 544022 СССР МПК5 Н 01 М 10/28, Н 01 М 4/22. Способ формирования электрического аккумулятора / О. Н. Беляева, Е. А. Костин, В.А.Никольский (СССР).- №2184750/07; заявл. 27.10.75 ; опубл. 25.01.77, Бюл. № 3.- с. 160.

16. А. с. 300915 СССР МПК5 Н 01 М 45/04. Способ подготовки к эксплуатации щелочного аккумулятора / Ю. М. Позин, Ю. С. Голуб, В.А.Никольский (СССР).- № 1395683/24-07; заявл. 20.01.70; опубл. 07.04.71, Бюл. № 13.- с. 212.

17. А. с. 155841 СССР Н 01 М 2Ш16. Способ формирования пластини зарядки аккумулятора / В. Н. Алексеенко (СССР).- № 750237/24-7 ; заявл. 30.10.61 ; опубл. 13.08.63, Бюл. №14.- с. 29.

18. А. с. 628555 (СССР). МПК5 Н 01 М 10/44. Способ формовки и заряда аккумуляторной батареи / В. Н. Филатов (СССР).- № 2451533/24 07 ; заявл. 09.02.77 ; опубл. 15.10.78, Бюл. № 38.- с. 180.

19. А. с. 777760 (СССР). МПК5 Н 01 М 10/44. Способ формирования пластин и заряда кислотной свинцовой аккумуляторной батареи / 3. И. Вайсгант (СССР).- № 2736915/24-07 ; заявл. 10.01.79 ; опубл. 07.11.80, Бюл. №41.- с. 240.

20. Зохорович, А. Е. Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей / А. Е. Зохорович, В. П. Вельский, Ф. И. Эйгель.-М. Энергия, 1975.-209 с.

21. ВаГшел, Дж. Аккумуляторные батареи / Дж. Вайнел.- Л.:ГЭИ, ' I960.-366 с.

22. Сушко, В. Г. Применение асимметричного тока в производстве и эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов : дис. канд. тех. наук: / Сушко Виктор Григорьевич.- Новочеркасск : НПИ, 1984. -170 с.

23. Галушкин, Н. Е. Моделирование процессов распределения в i пористом электроде при поляризации асимметричным переменным током :дис. . канд. тех. наук / Галушкин Николай Ефимович.- Новочеркасск : НПИ, 1989.- 199 с.

24. Сметанки н, Г. П. Способы и автоматизированные средства ускоренного заряда герметичных щелочных аккумуляторов: дис. . канд. техн. Наук / Сметанкин Георгий Павлович Новочеркасск : НПИ,- 2002162 с.

25. Бурдюгов, А. С. Способы автоматизированного ускоренного заряда герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей: дис. . канд. техн. наук/ Бурдюгов Александр Сергеевич Новочеркасск : НПИ,- 2005168 с.

26. Даниель-Бек, В. С. К вопросу о поляризации пористых электродов / В. С. Даниель-Бек // Электрохимия, 1965,- т. 1.- вып. 11.-с. 1319-1324.

27. Даниель-Бек, В. С. К вопросу о поляризации пористых электродов/ В. С. Даниель-Бек // Электрохимия, 1966.- т. 2.- вып. 6.- с. 672677.

28. Левина, В. И. Процессы, происходящие на кадмиевом электроде в щелочных растворах / В. И. Левина // Сборник работ по ХИТ, Л.: Энергия, 1972.- вып. 7.-е. 138-145.

29. Даниель-Бек, В. С. К вопросу о поляризации пористых электродов / В. С. Даниель-Бек // Физическая химия, 1948.- вып. 6.- т. 12-с. 697-710.

30. Мороз, В. В. Разработка моделей и исследование стационарного распределения электрохимического процесса по высоте электродов никель-кадмиевого аккумулятора / В. В. Мороз // Сборник работ по ХИТ, Л.: Энергия, 1976.- вып. 12.- с. 31-40.

31. Багоцкий, В. С. Основы электрохимии / В. С. Багоцкий.- М.: Химия, 1988.-400 с.

32. Кошолкин, В. Н. Распределение тока в аккумуляторах. Влияние неравномерного распределения тока на некоторые характеристики аккумулятора. / В. Н. Кошолкин, О. С. Ксенжек // Исследование в области ХИТ, Л.: Энергия, 1971.- вып. 2,- с. 43-57.

33. Кукоз, Ф. И. Равновесие и энергетика электрохимических систем. Потенциалы в электрохимии / Ф. И. Кукоз Новочеркасск : НПИ.- 1993,134 с.

34. Романов, В В. Химические источники тока / В. В. Романов, 10. М. Халиев.- М.: Сов. радио, 1978. 264 с.

35. Кукоз, Ф. И. Лабораторный практикум по теоретической электрохимии. / Ф. И. Кукоз, И. Д. Кудрявцева, Ю. Д. Кудрявцев-Новочеркасск : НПИ, 1980. 88 с.

36. Варыпаев, В. Н. Химические источники тока / В. Н. Варыпаев, М. А. Дасоян, В. А. Никольский.- М.: Высшая школа, 1990. 240 с.

37. Барсуков, В. 3. К постановке задачи оптимизации толщины металлокерамических электродов химических источников тока / В. 3. Барсуков, Л. Н. Сагоян // Сборник работ по ХИТ, Л. : Энергия, 1974.-вып. 9 с. 81-86.

38. Барсуков, В. 3. Взаимосвязь структурных характеристик металлокерамического окисно-никелевого электрода / В. 3. Барсуков, И. И. Милютин, П. А. Антоненко, Л. Н. Сагоян // Сборник работ по ХИТ, Л. : Энергия, 1974.- вып. 9.- с. 86-90.

39. Заявка 2001136054 Российская федерация, МПК7 H 02 J 7/10. Способ ускоренного заряда аккумуляторных батарей и устройство для его осуществления / Пименов Ю. Е.- № 2001136054/09 ; заявл. 28.12.01 ; опубл. 20.07.03, Бюл. № 20 приоритет 28.12.01.- с. 460.

40. Пат. 5920181 США, МПК6 II 02 J 7/00. Устройство для защиты батарей и для их зарядки / Jade Alberkrack, Troy L. Stockstad (США) ;

41. Motorola, Inc. (США).- № 103826 ; заявл. 24.06.98 ; опубл. 06.07.99 ; приоритет 24.06.98, №98 103826 (США) // Изобретения стран мира, вып. 107,- 2000.- № 13.- 5 с. : ил.

42. Пат. 6791300 (США), МПК7 H 02 J 7/04. Battery charger and charging method / Dahn T. Trinh, Paul S. White, Daniele С. Brotto (США) ;

43. Black&Dacker Inc. (США).-№ 10/349834 ; заявл. 23.01.03 ; опубл. 14.09.04 ; приоритет 28.08.03 ; № 2003160594 (США).- 11 с. : ил.

44. Пат. 5854551 (США), M ПК6 H 02 J 7/00. Battery charger with low standby current / Patrik Lilja, Thomas Joseph (США) ; Ericcson Inc. (США)-№806995; заявл. 26.02.97 ; опубл. 29.12.98 ; приоритет 26.02.97 ; № 19970806995 (США).- 16 с. : ил.

45. Пат. 5175485 (США), МПК5 H 02 J 7/00. Apparatus for controlling charging of a storage battery / Yeong J. Joo (Южная Корея) ; Gold Star Co., Ltd. (Южная Корея).-№ 762108 ; заявл. 19.09.91 ; опубл. 29.12.92.-11 с.

46. Заявка 2004251879 (США), МПК7 H 02 J 7/00. Battery charging system / Joseph Patino (США); Motorola Inc. (США).- №20030459271; заявл. 11.06.03 ; опубл. 16.12.04 ; приоритет 11.06.03 ; № 20030459271 (США).- 8 с. : ил.

47. Пат.2088000 Российская федерация, МПК6 H 02 J 7/00, GH01M 10/44. Способ импульсного заряда аккумуляторов и устройство (система) для его реализации / Николаев А. Г.- №94043175/07; заявл. 30.11.94 ; опубл. 20.08.97, Бюл. № 23.- 7 с. : ил.

48. Бельскин В.П. Регулирование токов при испытании электрических аккумуляторов/ В. П. Вельский // Сборник работ по ХИТ, JL : Энергия, 1971,-вып. 6.-с. 195-202.

49. А. с. 1275647 СССР, МПК4 H 02 J 7/10. Система заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током /

50. Н. И. Олейник, В.В.Пугачев; (СССР).- №3910179; заявл. 17.06.85; опубл. 07.12.86, Бюл. № 45,- 5 с.: ил.

51. А. с. 1599937 СССР, МПК5 Н 02 3 7/10. Система заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током / Н. И. Олейник, В.В.Пугачев, (СССР).- №4352500/24-07 ; заявл. 30.12.87 ; опубл. 15.10.90, Бюл. № 38.- 5 с.: ил.

52. Черненко В. И. Прогрессивные импульсные и переменно-токовые режимы электролиза / В. И. Черненко, К. И. Литовченко, И. И. Папанова.-Киев : Наукова думка, 1988 176 с.

53. Пат. 2091953 Российская федерация, МПК6 Н 02 J 7/02, Н 01М10/44. Способ заряда аккумуляторов асимметричным током и система его осуществления/ Николаев А. Г.- №95122272/07; заявл. 28.12.95 ; опубл. 27.09.97, Бюл. № 27.- 7 с.: ил.

54. Пат. 2091956 Российская федерация, МПК6Н 02 3 7/10.

55. Устройство для заряда аккумулятора / Пилипенко А. М.- № 93002320/07 ; заявл. 12.01.93 ; опубл. 27.09.97, Бюл. № 27.- 5 с.: ил.

56. Пат. 2267848 Российская федерация, МПК7Н 02 J 7/10.

57. Пат. 2222090 Российская федерация, МПК6 Н 02 J 7/10.

58. Устройство для заряда аккумуляторных батарей / Бабушкин В. П., Мезенцев С. А.- № 2002112977/09 ; заявл. 13.05.2002 ; опубл. 20.01.04, Бюл. № 2.- 8 с.: ил.

59. Марченко, Г. П. Исследование возможности быстрого заряда щелочных аккумуляторов. Сообщение 2 / Г. П. Марченко, П. А. Антоненко, JT. Н. Сагоян // Вопросы химии и химической технологии, М., 1980.-вып. 59.- с. 67-69.

60. Фрумкин, А. Н. О распределении коррозионного процесса по длине трубки / А. Н. Фрумкин // Физическая химия, 1949.- т. 22.- вып. 2,-с. 1477-1482.

61. А. с. №382179 СССР МПК5 Н 01 М 45/04,Н 02 j 7/12. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / Валеев М. X., А.Г.Николаев, П. Е. Конченков, Ю.А.Куликов (СССР). № 1650883 ; заявл. 21.04.71 ; опубл. 22.05.73, Бюл. № 22. -9с.: ил.

62. А. с. №387482 СССР МПК5 Н 01 М 45/04. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / А. Г. Здрок, М. К. Семков .(СССР), № 1691514/24-7 ; заявл. 05.08.71 ; опубл. 21.06.73, Бюл. № 27.- 6 е.: ил.

63. А.с. №411552 СССР МПК5Н 01 М 45/04, Н 02 . 7/10. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / А. Г. Здрок, № 1602957/24-7 (СССР), заявл. 15.12.70 ; опубл. 05.01.74, Бюл.№2.- 9 с. : ил.

64. А. с. №448515 СССР МПК5 Н 01 М 45/04, Н 02 . 7/12 .

65. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / А. Г. Здрок, М. К. Семков, (СССР). № 1891411 ; заявл. 15.03.73 ; опубл. 30.10.74, Бюл. № 40.- 8 с.: ил.

66. А. с. №431593 СССР МПК5 Н 01 М 45/04, Н 02 . 7/12. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / А. Г. Здрок, М. К. Семков, (СССР).- № 1891410/24-7 ; заявл. 15.03.73 ; опубл. 05.06.74, Бюл. № 21.- 8 с.: ил.

67. А. с. №404146 СССР МПК5 Н 01 М 45/04. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / В. П. Кулинченков, А.Л.Ольшанский, В.Н.Филатов (СССР).- № 1740673; заявл. 31.01.72 ; опубл. 26.11.73, Бюл. № 43.- 8 с.: ил.

68. А. с. №396764 СССР МПК5Н 01 М 45/04, Н 02 j 7/10. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / А. Г. Николаев и др. (СССР).- № 1735506/24-7; заявл. 15.01.72; опубл. 29.08.73, Бюл. № 36.- 7 с.: ил.

69. А. с. №426270 СССР МПК5 Н 01 М 45/04, Н 02 . 7/00 . Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / А. С. Мазнев (СССР).- № 1880129/24-7; заявл. 06.02.73 ; опубл. 25.04.74, Бюл. № 16.- 7 с. : ил.

70. А. с. №430454 СССР МПК5 Н 01 М 45/04, Н 02 . 7/10.

71. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / В.М.Филатов (СССР).- № 1871330/24-7; заявл. 17.01.73 ; опубл. 30.05.74, Бюл. № 20.- 7 с. : ил.

72. А. с. №528664 СССР МПК5 Н 02 3 7/04. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / В. М. Филатов (СССР).-№ 2121818/24-7 ; заявл. 23.03.75 ; опубл. 15.09, Бюл. № 34.- 8 с.: ил.

73. А. с. №463176 СССР МПК5 Н 01 М 45/04. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / С. К. Земан, А. В. Кобзев (СССР).- № 1897151/24-7 ; заявл. 26.03.73 ; опубл. 05.03.75, Бюл. № 9.- 7 с. : ил.

74. А. с. №420019 СССР МПК5 Н 01 М 45/04. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / С. К Зееман, А. В. Кобзев, В. П. Обрусник (СССР).- № 1842503 ; заявл. 01.11.72 ; опубл. 15.03.74, Бюл № 10.- 9 с.: ил.

75. А. с. №506087 СССР МПК5 Н 01 М 45/04. Устройство для заряда химического источника тока асимметричным током / Ю. А. Куликов.

76. A.Г.Николаев, А.П.Сугалкин (СССР).- №2035128/24-7; заявл. 21.06.74 ; опубл. 05.03.76, Бюл. № 9.- 6 с.: ил.

77. А. с. №1048546 СССР МПК5 Н 01 М 45/04. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током (его варианты)/

78. B. Я. Жуйков, И. Е. Корожев, Б. И. Калитуха (СССР).- №3361114/24-07; заявл. 08.12.81 ; опубл. 15.10.83, Бюл. № 38.- 8 с.: ил.

79. Пат. 2218636 Российская федерация, МПК7Н 01 М 10/44, Н 02 J 7/00,. Способ заряда аккумулятора / Сарапов С. В., Федоров А. 10.-№2002108650/09; заявл. 28.03.2002 ; опубл. 10.12.2003, Бюл. № 34.6 с.: ил.

80. Сорин, JI.IJ. Устройство подзаряда аккумуляторных батарей для электропоездов./ Л. Н. Сорин, В. Г. Сушко, Г. П. Сметанкин, А. С. Бурдюгов // Электровозостроение, 1999.- т. 41.- с. 318-321.

81. Сметанкин, Г. П. Современная зарядно-разрядная станция для депо / Г. П. Сметанкин, С. С. Матекин, А. С. Бурдюгов, Т. В. Плохова // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2006» / Ростов-на-Дону : РГУПС, 2006.- с. 73-75.

82. Кукоз, Ф.И. Поведение никеля при электролизе переменным током в растворах щелочей 1. Влияние природы щелочи и плотности тока / Ф. И. Кукоз, Ю. Д. Кудрявцев, Ю. О. Макогон, Jl. Н. Фесенко // Электрохимия, 1971.-т. 7.- вып. 7.- с. 990-994.

83. Кудрявцев, Ю. Д. О разрушении никелевых основ при циклировании / Ю. Д. Кудрявцев, 10. Н. Кудимов, В. И. Заглубоцкий // Химические источники тока, Межвузовский сборник, Новочеркасск: НПИ, 1982.- с. 9-14.

84. Шорох, А. Б. Исследование кинетики электрохимического окисления никелевой основы металлокерамического окисно-никелевого электрода в атмосфере водорода при высоких давлениях/ А. Б. Шорох, Б. И.

85. Центер, А. И. Клосс, В. М. Сергеев // Сборник работ по ХИТ, Л: Энергия, 1974.-вып. 9.- с. 107-113.

86. Даннель-Бек, В. С. К вопросу о поляризации пористых электродов / В. С. Даниеь-Бек // Физическая химия, 1965.- т. 1.- вып. 3-с. 354-359.

87. Уфлянд, Н. Ю. Свойства оксидно-никелевого электрода/ Н. Ю. Уфлянд, С. А. Розенцвейг // Сборник работ по ХИТ, Л. : Энергия, 1968,-вып. 3.- с. 180-184.

88. Болдии, Р. В. Сравнительное окисление окисно-кобальтового и окисно-никелевого электродов/ Р. В. Болдин, Н. Н. Федорова // Сборник работ по ХИТ, 1968,- вып. 3.- с. 169-179.

89. Маланднн, О. Г. Потенциодинамические исследования окисленного никелевого электрода. 1. Влияние концентрации щелочи на свойства окисных пленок никеля/ О. Г. Маландин, П. Д. Луковцев, Т. С. Тихонова//Электрохимия, 1971.- т. 7.- вып. 5.- с. 655-662.

90. Волынский, В. А. Влияние кристаллического строения никелата натрия на стационарный потенциал монокристаллических электродов/ В.А.Волынский, Ю.Н.Черных // Электрохимия, 1976.- т. 12.- вып. 6.-с. 1117-1120.

91. Волынский, В. А. Исследование электродных процессов на монокристаллах никелата натрия / В.А. Волынский, Ю.Н. Черных // Электрохимия, 1976.- т. 12.- вып. 7.- с. 979-982.

92. Волынский, В. А. Исследование механизма протонного переноса в высших гидроокисях никеля / В.А. Волынский, Ю.Н. Черных // Электрохимия, 1977.-т. 13.- вып. 7.- с. 1070-1074.

93. Луковцев, П. Д. О роли протонов в электрохимических превращениях окислов / П. Д. Луковцев // Электрохимия, 1968.- т. 4.-вып, 1.-е. 379-382.

94. Волынский, В. А. О влиянии природы межслоевых катионов на стационарный потенциал и скорость протонного переноса в гидроокисях высоковалентного никеля / В. А. Волынский, 10. Н. Черных // Электрохимия, 1977.-т. 13.-вып. 12.- с. 1874-1877.

95. Мнсюк, Э. Г. Исследование электродных полупроводниковых катализаторов. О полупроводниковых свойствах окислов никеля и меди, вызванных внедрением в них иона калия / Э. Г. Мисюк и др. // Электрохимия, 1966.- вып. 7.- т. 2.- с. 791-795.

96. Кукоз, Ф. И. Исследования в области химических источников тока / Ф. И. Кукозю- Новочеркасск: НПИ, 1966.- 262 с.

97. Гулямов, Ю. М. О возможности замещения протона на катионы щелочных металлов в активной массе окисно-никелевого электрода / Ю.М. Гулямов и др. // Электрохимия, 1972.- т. 8.- вып. 11.-е. 1631 -1632.

98. Луковцев, П. Д. Труды четвертого совещания по электрохимии-Изд. АН СССР. 1959.-778 е.

99. Теньковцев, В. В. Режим эксплуатации и срок службы герметичных кадмий-никелевых аккумуляторов средних габаритов / В. В. Теньковцев, Р. В. Болдин, А. Д. Акбулатова, Т. Д. Слободская // Сборник работ по ХИТ, Л.: Энергия, 1969.- вып. 4.- с. 56-66.

100. Федорова, Н. Н. Исследование причин потери емкости никель-кадмиевых аккумуляторов в процессе эксплуатации / Н. Н. Федорова // Информационно-технический сборник, М : МЭИ, 1956.- № 11.- с. 7-13.

101. Вешева, Л. В. Исследование причин, вызывающих безвозвратную потерю емкости окисно-никелевого электрода/ Л. В. Вешева, И. Б. Щербаков, О. И. Бондаренко // Сборник работ НИАИ. Аккумуляторы, М.: ЦИНТИ, 1961.-е. 10-30.

102. Розенблюм, Е. II. Фазовый анализ положительного безламельного электрода / Е. Н. Розенблюм // Сборник работ НИАИ. Аккумуляторы, Москва : ЦИНТИ, 1961.- с. 150-157.

103. Купаев, В. М. Исследование распределения тока на физических моделях пористого электрода / В. М. Купаев, В. Г. Сушко, Л. Н. Фесенко, В. И. Заглубоцкий // Химические источники тока, Межвузовский сборник, Новочеркасск : НПИ, 1981.- с. 115-122.

104. Барсуков, В. 3. Распределение электрохимического процесса по глубине металлокерамического оксидно-никелевого электрода/ В. 3. Барсуков, О. С. Ксенжек, А. М. Эрперт, Л. Н. Сагоян // Электрохимия, 1974.- т. 10.- вып. 2.- с. 237-243.

105. Галушкин, Н. Е. Моделирование работы химических источников тока. Монография / Н. Е. Галушкин Шахты : ДГАС, 1998 - 224 с.

106. ТУ 44РК-4676561-009-94. Батареи НКГЦ.- Талды-Курган, 1994.34 с.

107. ЖШИТ.563341.002ПС. Аккумулятор никель кадмиевый НКГЦ-0,5-111С.- Паспорт и инструкция по эксплуатации.- Луганск, 1992 5 с.

108. ЖФИР.563341.006ПС. Аккумулятор НКПЛГЦ-0,5.- Паспорт.-Калинин, 1993-9 с.

109. Аккумуляторы и батареи аккумуляторные щелочные никель-кадмиевые и никель-железные. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 0.358.011 ТО.- М.: Внешторгиздат, 1992.- 32 с.

110. Глинка, Н. Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов / Н.Л. Глинка.- Л.: Химия, 1983.- 704 с.

111. Перелыман, В. И. Краткий справочник химика / В. И. Перельман.- М.: Госхимиздат, 1955.- 559 с.

112. Методические указания по оценке технико-экономической эффективности новых и усовершенствованных электровозов / МПС СССР : Вед : 17.08.82.- М.: Транспорт, 1986.- 48 с.

113. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте,- М.: Транспорт, 1991.- 65 с.

114. Методические рекомендации / Министерство экономики РФ № ВК 477 : Введ: 21.06.99.- М.: Экономика, 2000,- 51 с.

115. Методические рекомендации по оценке эффективности инноваций на железнодорожном транспорте / Департамент технической политики МПС РФ : Введ : 26.04.99 №Цтех.0-11.- М. : Транспорт, 199968 с.

116. Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте / Департамент технической политики МПС РФ.- М.: Транспорт, 1998,- 115 с.

117. Методика оценки технико-экономической эффективности ресурсосберегающих технологий и их влияния на сокращение эксплуатационных расходов / Департамент технической политики МПС РФ : Введ : 30.06.98.- М.: Транспорт, 1998.- 79 с.

118. Болотин А. В. Нормирование рентабельности капитальных вложений / А. В. Болотин // Железнодорожный транспорт, 1997.- № 9.- с. 4853.

119. Инструкция по определению экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений вэлектротехнической промышленности / Министерство электротехнической промышленности СССР М., 1979.- 73 с.

120. АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ1. УТВЕРЖДАЮ'1. УТВЕРЖДАЮ'

121. Комиссия в составе: Начальника депо Зам. по ремонту

122. Ильина О.В. Андреева Д. А. Кубекина А. А. Овчинникова А.С. Орлова Ю. А.1. И.о. главного технолога1. Мастера цеха1. Директора ОКР

123. Станция ускоренного восстановления емкости САЗР 4,5-380/100-УХЛ4железной дороги 15.08.2003г.

124. Зам. по ремонту Д.А.Андреев1. И.о. главного технолога1. А.А. Кубекин

125. Мастер аппаратого цеха А.С, Овчинников

126. РЕШЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «ТРАНСПОРТ2006»1. Решение

127. Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт 2006»

128. Разработанная станция может быть рекомендована для внедрения в локомотивные депо.

129. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке2006113489

130. РОСПАТЕНТ Федеральное государственное учреждение «Федеральный инстшуг § промышленной собственности

131. Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам» (ФГУ Ф11ПС)

132. Ьгрсжьчжскаы наб.,.10, корп. 1, Москва, I -59,1(11-5,113995 I слефом 240- 60- 15. 1 глскс 114818 ИДЧ. Факс 2.(4- 3(1- 58

133. На № 20-309-726 от 20.03.2007 (21) Наш № 2006113489/09(014655)

134. Дата начала отсчета срока действия патента 20.04.2006

135. ПРИОРИТЕТ УСТАНОВЛЕН ПО ЛАТЕ22. нодачи заявки 20.04.2006

136. Автор(ы) Сметанкин Г.П., Ьурдюгов Л.С., Матскип С.С., 1Ш

137. Патентообладатель(и) Открытое акционерное общество "Всероссийский научноисследовательский и проектно-копструкторский институт электровозостроения" (ОАО•вэлпии"). яи

138. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке2006116099

139. РОСПАТЕНТ Федеральное государственное учреждение «Федеральный институт / промышленной собственности Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам»

140. ФГУ ФИПС) Ьсрежковская наб., 30. корп. 1, Москва, Г-5!>.ГСП-5,123»»5 Телефон МО- 60-15. Телеке 11-1818 ПДЧ. Факт 24- 30- 581. НаЛ'г от21.11лп. Л» 2006116099/09(017485)

141. При прописке просим ссылаться на номер улики и сооощить дату го.гучения данной корреспои-Ынции1. ФИПС Форма As 01 !П-2<К)52 8 МОЯ 200? по. 0ШЛ 09

142. Гз46413, Ростовская обл., г. 11овочеркас£к^/" ^ ул. Машиностроителей;3, ОАО ВЭл1шИL

143. ПАТЕ1 ITA IIA ИЗОБРЕТЕ1 1ИЕ21.3аявка№ 2006116099/09(017485) (22) Дата подачи заявки 10.05.2006

144. Дата начала отсчета срока действия нагана 10.05.2006

145. Я.^)Дша начала рассмотрения международной заявки на национальной фазе

146. Помер (32) Дата подачи (33) Код Пунктлервой(ых) заявки первой(ых) заявки страны формулы1.

147. Заявка № РСТ/ (96) Заявка № ЕА

148. Номер публикации и дата публикации заявки РСТ

149. Авюр(ы) Смета нюш Г.П., Бурдюгов A.C., Матекин С'.С'., Нлохова Т.В., RU