镉电极在铅酸蓄电池性能检测中的应用
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铅酸蓄电池检测标准铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池类型,广泛应用于汽车、UPS电源、太阳能储能等领域。
为了保证铅酸蓄电池的性能和安全可靠性,需要对其进行定期的检测。
本文将介绍铅酸蓄电池的检测标准,帮助用户了解如何进行有效的检测和评估。
1. 外观检测。
首先,对铅酸蓄电池进行外观检测。
检查电池外壳是否有明显的损坏或变形,电解液是否泄漏,端子是否锈蚀等情况。
外观检测可以初步判断电池的使用情况和安全性。
2. 电压检测。
接下来,进行电压检测。
使用电压表或多用表对电池的正负极进行测试,测量电池的开路电压和负载电压。
通过电压检测可以了解电池的电压状态和电荷情况,判断电池是否正常工作。
3. 容量检测。
容量是衡量电池性能的重要指标,因此需要进行容量检测。
可以通过放电测试或充放电循环测试来测量电池的容量。
根据测试结果,可以评估电池的实际容量和使用寿命。
4. 内阻检测。
内阻是影响电池性能的关键因素,需要进行内阻检测。
内阻测试可以通过交流内阻测试仪或直流内阻测试仪来进行,测试结果可以反映电池的内部电阻情况,判断电池的健康状态。
5. 温度检测。
温度对电池的性能和寿命有着重要影响,因此需要进行温度检测。
在电池工作或充放电过程中,及时监测电池的表面温度和内部温度变化,以确保电池正常工作和安全运行。
6. 充放电性能检测。
最后,进行充放电性能检测。
通过充放电测试,可以了解电池的充电效率、放电深度、循环寿命等性能指标,评估电池的使用性能和可靠性。
综上所述,铅酸蓄电池的检测标准包括外观检测、电压检测、容量检测、内阻检测、温度检测和充放电性能检测等内容。
通过全面的检测和评估,可以及时发现电池的问题和隐患,保证电池的安全可靠运行。
希望本文能够对用户进行铅酸蓄电池的检测提供一定的帮助和指导。
原电池电动势测定及应用原电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。
常见的原电池有干电池、铅酸蓄电池、镉镍蓄电池等。
原电池的电动势是指,在电池内部两个不同电极材料之间,由于电化学反应而产生的电压差。
电动势越大,电池的输出电流和电能就越大,电池的性能也就越好。
本文将介绍原电池电动势的测定方法和其应用。
1. 理论计算法原电池电动势可通过化学反应式计算。
例如,在铅酸蓄电池中,反应式为Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O,化学反应式中所涉及的各元素的标准电极电势都是可以测定的。
因此,可以通过这些标准电极电势,计算出铅酸蓄电池的电动势。
2. 电位差法电位差法是通过将原电池与标准电池相比较,从而测定原电池电动势的一种方法。
假设现在要测量一个铅酸蓄电池的电动势,可以将该电池的电极接到标准氢电极上,并将另一电极与标准铜电极相连。
然后通过电桥法或伏安法测出两电极之间的电位差,从而计算出原电池的电动势。
3. 外施电势法外施电势法是一种直接测量原电池电动势的方法。
首先将原电池的电极接到电阻上,然后将其另一端连接到外部电源的正极上,使得原电池与外部电源并联。
通过调节外部电源的电势差,使得原电池电路中的电流为0,此时外部电源的电势差即为原电池的电动势。
原电池电动势的测定方法可以应用于电池的性能评估、研究和开发。
在电池的生产过程中,需要对电池电动势进行测定,以保证电池的性能能够满足设计要求。
在电池的研究和开发中,电动势的测定可以帮助研究人员评估不同电化学反应条件下的原电池电动势,从而优化电池的性能,提高其效率和能量密度。
在实际应用中,原电池的电动势可以用于驱动电子元件和机械设备等。
例如,在闪光灯中,闪光灯电路中的闪光灯管需要较高的电压来激发气体放电,电动势较高的铅酸蓄电池可以满足这个要求。
在无线传感器网络中,原电池电动势可以用来提供稳定的电源,使得传感器节点能够长时间工作。
总之,原电池电动势的测定和应用可以帮助我们更好地认识和应用电池,从而更好地满足我们的日常和工业生产需求。
铅酸电池有害成分
铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。
铅酸电池有害成分主要是铅、二氧化铅、硫酸、炭黑、硫酸铅、镉、砷。
铅酸蓄电池使用硫酸电解液所排放三废,已成为不容忽视的污染源。
铅对人体各个部位均有毒性作用,儿童血铅含量大于100μg/L可能对儿童造成危害。
铅可使脑中毒,破坏抑制冲动的功能。
二氧化铅可能对中枢神经系统产生不良影响。
长期暴露于二氧化铅可能导致神经系统损伤,出现头痛、失眠、认知和记忆问题等症状。
硫酸废液倒入下水道、土壤中会严重污染江河湖泊和海洋,污染空气、农田和饮水。
含重金属浓度较高污染的表土容易在风力和水力的用途下,分别进入到大气和水体中,导致大气、地表水、地下水污染。
炭黑主要通过呼吸道和皮肤对人体造成危害。
人体长期吸入碳黑,肺部组织会发生纤维化病变,使肺部组织逐渐硬化,失去正常的呼吸功能,造成炭黑尘肺病。
硫酸铅对人体有害,通常会对口腔、眼睛、皮肤、胃等造成刺激。
硫酸钾中铝含量比较高,可能会导致大脑的健康受到影响,可能会产生神经毒性或者生殖毒性,影响的学习和记忆力,会对智力的发育造成影响。
镉化合物毒性很大,镉是铅酸蓄电池的重要生产原料。
汽车的充、放电,排放的废气,倒掉的废液,报废的固体废物中都含有镉。
植物能吸收富集土壤中的镉,尤以水稻、小麦吸收显著,从而使农作物产品的镉含量升高。
砷对人体的危害包括急性中毒、慢性毒性、皮肤灼伤、神经系统损伤以及皮肤癌。
急性砷中毒通常由于短时间内摄入大量砷化物引起,会导致中枢神经系统和心血管系统受损。
收稿日期:2017-11-09*通信作者XRF法快速筛分含镉电池与无镉电池张栋兵,翁佳燕,丁彬斌,陈作王,杨君,田茜茜,刘春荣,何莉*(无锡市产品质量监督检验院,江苏 无锡 214101)摘要:建立了采用能量色散 X 射线荧光能谱法(XRF )测试铅酸蓄电池中正极板栅和其他组件的镉含量,快速筛分含镉电池与无镉电池的方法。
通过熔融浇铸、压片等方式制样后,按 JB/T 11236—2011中原子吸收光谱法测定镉含量定值,制备板栅铅合金、板膏铅氧化物校准样品,建立校准曲线,用 XRF 法半定量测试铅酸蓄电池各组件的镉含量,快速筛分出含镉蓄电池与无镉蓄电池。
关键词:能量色散;X 射线荧光能谱法;铅酸蓄电池;镉;快速筛分;原子吸收光谱中图分类号:TM 912.1 文献标识码:A 文章编号:1006-0847(2018)01-34-05Rapid screening cadmium-containing batteries and cadmium-free batteries by energy dispersion X-ray fluorescencespectrometry (XRF)ZHANG Dongbing, WENG Jiayan, DING Binbin, CHEN Zuowang, YANG Jun,TIAN Qianqian, LIU Chunrong, HE Li *(Wuxi Institution of Supervision & Testing on Product Quality, Wuxi Jiangsu 214101, China)Abstract: In order to rapidly screen cadmium-containing batteries and cadmium-free batteries, a method to test cadmium content in positive plate grid and other components by energy dispersion X-ray fluorescence spectrometry (XRF) was established. The calibration samples of grid alloys and lead paste were prepared by melting casting or tabletting. The cadmium contents of calibration samples were determined according to JB/T 11236—2011, and the calibration curves were established. The cadmium contents in the components of lead-acid batteries were tested by semi-quantitative XRF method. Therefore, the cadmium-containing batteries and cadmium-free batteries were screened rapidly.Keywords: energy dispersion; X-ray fluorescence spectrometry; lead-acid battery; cadmium; rapid screening; atomic adsorption spectroscopy0 引言想要准确测定无镉电池镉含量,就需要将电池拆分后,用原子吸收光谱法分别测定正、负板栅、板膏、隔板、外壳、电解液等的镉含量,再计算出整个电池的镉含量,因此操作繁琐,工作量大,耗时低效。
蓄电池正负极电极电位的测试测量止、负极电极电位要借助参比电极,来确定其相对值。
在实际生产中,进行产品性能试验时常用镉电极做为参比电极,因为镉电极具备操作方便、电压稳定等优点,在蓄电池检验过程中往往通过采用镉电极,来测量蓄电池在充放电过程中正、负极板的质量状况,为提高产品质量提供了可靠的依据,同时也通过测量能及时分析蓄电池容量减少和故障发生的原因。
因此,具有重要意义。
一、使用镉电极测量正、负极电极电位的方法镉电极是用纯镉制成的,它的密度为8.65g/cm3,镉的电位稳定程度与杂质有关。
因此,应用化学纯镉,在制造时,将其在清洁的容器中熔化,然后倒入事先放入的一根铜导线的模中,铸成φ7~φ10mm,长度为60~80mm棒状,在下部裹多孔硬橡胶或用塑料套套上,主要目的是防止在使用过程中避免与蓄电池的正负极接触。
新的镉棒在使用前,它的电位值不稳定,必须事先将其浸在1.100g/cm3的稀硫酸中,经过2~3昼夜充分腐蚀后,生成硫酸镉,才能有稳定的电压。
当不使用时,也须把它浸在稀硫酸内,以防表面干燥,对干燥的镉电极在使用前也要用密度为1.100g /cm3的稀硫酸浸泡12h以上,如果长期不用,可用水洗净保存,防止受潮。
测量镉电极所用的电压表,必须是高电阻(1000Ω/V以上),这样可以避免因极化作用,而产生有较大的误差。
具体的使用方法在放电时,将镉电极由注液孔伸入蓄电池内电解液中,即镉电极与电压表的负极相接,电压表的正极与电池的正极相接,测出正极与镉电极间的电位差,也就是正极镉压(用V1表示,电压表的正极与蓄电池的负极相接,测出负极与镉电极间的电位差,也就是负极镉压(用V2表示),具体接法见图8—1所示。
图8-1 用镉电极测量蓄电池正、负电极电位的接法1—电压表2—正极板3—负极板4—镉电极二、测量正、负极电极电位测量值的报告在进行镉电极测试时,以蓄电池20h率放电为例。
开始放电后经过一段时间,如果测得各单体电池的电压为2V,这说明该电池是良好的,这时可将电压表的负极同镉棒的铜线相连,电压表的正端同单体电池的负极相连,注意不要将镉棒接触到电池的正、负极板上,测出镉电极与单体电池负极之间的镉压大约在0.1~0.15V 左右,然后将电压表的正端依次同各单体电池的正极相连,测出镉电极与单体电池正极之间的电压大约在2.10~2.15V.这是测量蓄电池容量放在测试起动用蓄电池额定放电容量时,可根据上述正、负极的所测之电压值和在正常条件下测得的镉电极与正、负极之间的电压值的差异变化大小,来判断蓄电池容量下降的原因是来自正极板,还是由负极板所造成。
镉电极的使用方法测量正、负极电极电位要借助参比电极,来确定其相对值。
在实际生产中,进行产品性能试验时常用镉电极做为参比电极,因为镉电极具备操作方便、电压稳定等优点,在蓄电池检验过程中往往通过采用镉电极,来测量蓄电池在充放电过程中正、负极板的质量状况,为提高产品质量提供了可靠的依据,同时也通过测量能及时分析蓄电池容量减少和故障发生的原因。
因此,具有重要意义。
一、使用镉电极测量正、负极电极电位的方法镉电极是用纯镉制成的,它的密度为8.65g/cm3,镉的电位稳定程度与杂质有关。
因此,应用化学纯镉,在制造时,将其在清洁的容器中熔化,然后倒入事先放入的一根铜导线的模中,铸成φ7~φ10mm,长度为60~80mm棒状,在下部裹多孔硬橡胶或用塑料套套上,主要目的是防止在使用过程中避免与蓄电池的正负极接触。
新的镉棒在使用前,它的电位值不稳定,必须事先将其浸在1.100g/cm3的稀硫酸中,经过2~3昼夜充分腐蚀后,生成硫酸镉,才能有稳定的电压。
当不使用时,也须把它浸在稀硫酸内,以防表面干燥,对干燥的镉电极在使用前也要用密度为1.100g/cm3的稀硫酸浸泡12h以上,如果长期不用,可用水洗净保存,防止受潮。
测量镉电极所用的电压表,必须是高电阻(1000Ω/V以上),这样可以避免因极化作用,而产生有较大的误差。
具体的使用方法在放电时,将镉电极由注液孔伸入蓄电池内电解液中,即镉电极与电压表的负极相接,电压表的正极与电池的正极相接,测出正极与镉电极间的电位差,也就是正极镉压(用V1表示,电压表的正极与蓄电池的负极相接,测出负极与镉电极间的电位差,也就是负极镉压(用V2表示),具体接法见图8—1所示。
图8-1 用镉电极测量蓄电池正、负电极电位的接法1—电压表2—正极板3—负极板4—镉电极二、测量正、负极电极电位测量值的报告在进行镉电极测试时,以蓄电池20h率放电为例。
开始放电后经过一段时间,如果测得各单体电池的电压为2V,这说明该电池是良好的,这时可将电压表的负极同镉棒的铜线相连,电压表的正端同单体电池的负极相连,注意不要将镉棒接触到电池的正、负极板上,测出镉电极与单体电池负极之间的镉压大约在0.1~0.15V左右,然后将电压表的正端依次同各单体电池的正极相连,测出镉电极与单体电池正极之间的电压大约在 2.10~2.15V.这是测量蓄电池容量放在测试起动用蓄电池额定放电容量时,可根据上述正、负极的所测之电压值和在正常条件下测得的镉电极与正、负极之间的电压值的差异变化大小,来判断蓄电池容量下降的原因是来自正极板,还是由负极板所造成。
蓄电池技术的创新与进展蓄电池作为一种能够将电能转化为化学能并存储的装置,在当今社会的电力供应和能源转换中起着至关重要的作用。
随着科技的不断发展和能源需求的增长,蓄电池技术也在不断创新和进步。
本文将就蓄电池技术的创新与进展展开讨论。
一、新型材料的应用传统的蓄电池主要采用铅酸、镍镉等材料作为电极材料,但这些材料存在容量小、重量大、寿命短等问题。
近年来,随着新型材料的不断涌现,蓄电池技术迎来了一次重大突破。
锂离子电池是目前应用最广泛的一种蓄电池技术,其具有能量密度高、寿命长、重量轻等优点。
锂离子电池的正极材料由传统的金属氧化物转变为镍、钴、锰和铁等多种金属的化合物,大大提升了电池的性能。
此外,钠离子电池、钾离子电池等新型电池也在逐渐崭露头角,为能源存储领域带来了更多的选择。
二、能量密度的提升蓄电池的能量密度是衡量其性能的重要指标,也是制约其应用的瓶颈之一。
过去,蓄电池的能量密度一直相对较低,无法满足高能耗设备和电动汽车等领域的需求。
然而,随着技术的不断突破,蓄电池的能量密度得到了大幅提升。
首先,通过优化电极材料的组成和结构,改变传统电池的体积与重量比例,提高了能量密度。
其次,采用新型离子导体材料的引入,降低了电池内阻,提高了电池的输出功率和循环稳定性,进一步提升了能量密度。
此外,采用纳米技术、多孔材料等新型技术手段,也为蓄电池的能量密度提升提供了新思路。
三、循环寿命的延长对于蓄电池来说,循环寿命的长短直接影响其使用寿命和经济效益。
在过去,蓄电池的循环寿命较短,难以满足实际需求。
然而,随着科技的发展,蓄电池的循环寿命得到了显著延长。
一方面,通过优化电极材料、电解质等组成部分的性能,降低了电解液的损耗和电极的脱层现象,从而延长了蓄电池的循环寿命。
另一方面,采用智能化管理系统,对蓄电池进行精确的控制和保护,提高了电池的安全性和循环寿命。
四、快速充放电技术的突破快速充放电技术是蓄电池技术的重要发展方向,也是推动蓄电池应用普及的关键因素之一。
淮海工学院课程论文仪器分析综述论文学院:化学工程学院班级:化学工程与工艺082班姓名:王海宁学号: 050811237镉、铅、铬、铜的电化学分析摘要:工业生产的快速发展、“工业三废”的不清洁排放,自然界中微量金属元素在大气、水质、土壤、固体废弃物及生物体内往往过量,这对人类造成很大的危害, 并且由于其形态不同导致其毒性化学特性和生理功能也不同。
为防微杜渐, 在了解重金属离子毒性以及对环境危害的基础上, 通过分析环境中金属的种类、含量和存在形态, 对其环境效应提前作出预测, 可有效防止环境的进一步恶化以及带来的灾难性后果。
目前, 关于金属离子的监测方法有很多, GC、HPLC、FT -IR、GS/MS、ICP-MS、X射线荧光光谱法、离子色谱等方法已经用于污染物的测定。
这些方法的灵敏度较高, 然而实验所需的仪器设备比较昂贵, 并且测定的前处理工作要求精细。
而电化学技术仪器设备简单, 易自动化, 便于携带, 灵敏度和准确度高, 选择性好, 并且运行费用远低于上述光谱法和色谱法, 更具有实用性, 在现代环境分析中得到了更广泛的推广。
关键词:重金属;电化学分析1 电化学分析方法概述电化学分析法是仪器分析的一个重要分支,不仅可以应用于各种试样的成分分析,而且还可以进行形态分析,并对各种电化学反应过程机理及其热力学和动力学性质进行研究。
它具有仪器分析设备简单,分析速度快,灵敏度高,选择性好,易于实现自动化等优点,故得到广泛应用。
用于元素分析的电化学方法有极谱法、伏安法、库仑分析法。
伏安法(voltammetry)与极谱法(polarography)都是以测定电解过程重所得的电流-电位曲线为基础的电化学分析法。
两者只存在使用的工作电极的不同。
伏安法使用的是固体电极或者表面静止的液体电极;极谱分析法使用的是表面能周期性更新的滴汞电极,这可以避免电解过程中可能析出的金属残留在电极表面从而引起电极表面性质的改变。
库仑分析法是通过被测物质在测定过程中所消耗的电量, 据Faraday 定律来计算分析结果。
蓄电池镉含量标准一、镉含量要求为了保护环境和人类健康,对蓄电池中的镉含量有严格的要求。
根据国际标准和部分国家的法律法规,蓄电池中的镉含量不得超过一定的限量。
具体标准因国家和地区而异,一般限制在0.005%至0.01%之间。
二、镉添加量蓄电池生产过程中,不应添加过多的镉。
适量的镉可以改善电池性能,提高电池的导电性和耐腐蚀性。
但是,过量的镉会导致电池性能下降,同时会对环境和人类健康造成负面影响。
因此,应严格控制蓄电池的镉添加量。
三、镉回收对于已经使用过的蓄电池,应进行镉回收。
回收的目的是为了减少环境污染和资源浪费。
一些国家和地区已经建立了完善的回收体系,将废旧电池回收后进行集中处理和再利用。
四、镉检测为了确保蓄电池符合镉含量标准,应进行镉检测。
检测方法包括化学分析、光谱分析、X射线衍射等。
检测过程中需要遵循相关标准和程序,以保证结果的准确性和可靠性。
五、环保标识为了鼓励环保生产和消费,一些国家和地区要求蓄电池产品上需贴有环保标识。
环保标识应清晰、易读,并包括产品名称、生产厂家、环保标准等信息。
消费者可以通过环保标识来判断产品是否符合环保要求。
六、禁用时间在一些国家和地区,已经禁止在蓄电池中添加镉。
这些国家和地区规定了具体的禁用时间,以逐步推广环保型蓄电池。
生产厂家需要关注相关法律法规,确保在规定时间内停止生产含镉蓄电池。
七、技术支持为了降低镉含量并提高蓄电池性能,需要依靠技术进步和研发支持。
通过技术创新和材料改进,可以开发出更环保、更高效的蓄电池产品。
同时,为生产厂家提供培训和技术指导,以帮助他们更好地掌握和应用新的技术。
八、社会责任蓄电池生产厂家应承担起社会责任,关注环境保护和人类健康。
在生产过程中,应尽量减少对环境的污染和对资源的消耗。
同时,应积极推广环保理念,促进绿色消费。
通过加强与政府、行业协会和消费者的合作,共同推动环保型蓄电池的发展和应用。
三电极电池参比种类
三电极电池的参比种类有以下几种:
1. 铅酸电池:铅酸电池是一种常见的参比电池,它由铅和铅二
氧化物电极在硫酸溶液中构成。
这种电池具有相对较低的能量密度和
较长的寿命,常用于应急照明、汽车起动等领域。
2. 银/银氯化镉电池:这种电池使用银和氯化镉作为电极,它在
水溶液中提供了可靠的参比电位。
银/银氯化镉电池具有高精度和稳定
的特点,因此常用于科学研究、工业控制系统等需要精确电位参考的
领域。
3. 银/锌电池:银/锌电池使用银和锌作为电极,在碱性溶液中
提供了可靠的参比电位。
这种电池具有较高的能量密度和较长的寿命,适用于便携式电子设备、数码相机等领域。
4. 银氯化银电池:银氯化银电池使用纯银和氯化银作为电极,
它在无水溶液中提供了稳定的参比电位。
这种电池具有高精度和长寿
命的特点,常用于科学仪器、精密测量等领域。
选择适合的参比电池种类应根据具体应用场景和要求进行评估和
选择。
镉电极纯镉电极用镉棒(φ8Ⅹ20)制成,外套有孔塑料管,上端焊有铜芯及塑料软导线,用环氧树脂密封。
镉电极用作参比电极,分别与铅蓄电池的正极群及负极群组成电池,测量他们在硫酸溶液中的电极电位,即测得所谓“镉压”。
对正极测得的电压叫“正镉压”,对负极测得的电压叫“负镉压”。
根据正负镉压数值可以判断铅蓄电池的正极或负极的好坏程度。
平时用电压表测出的铅蓄电池的电压,只是代表整个电池的好坏程度。
铅蓄电池在充放电过程中测得的镉压数值范围列于下表:为要测出比较正确的镉电压,应注意下列事项:⑴新制的镉电极在使用前应在比重1.10的稀硫酸内浸泡三昼应以上,否则表面未达到平衡状态而量值不准。
非新制的也要在使用前浸泡四小时以上。
长期不用时,用水洗净妥为保存,不要受潮。
⑵镉电极的导线接在直流电压表的负极上,镉电极浸入电液内的面积不少于2平方厘米,接电压表正极的测量棒用力压在正极板顶端,测出的电压为正镉压。
同样,测量棒压在负极板顶端测出的电压即为负镉压。
⑶由于负镉压在充电时的变化约+0.3→0→-0.40伏,故宜用-3→0→+3伏的双向电压表。
如果只有一般单向电压表最好能接一个极性改变开关,否则负镉压变成0伏以后,应将镉电极接在电压表的正极上才能读数。
⑷电压表应用高电阻(每伏至少1000欧姆以上),一般误差约0.02伏,否则误差会达到0.1伏左右。
低电阻电压表通过电流相当大,可能使镉电极发生变化。
⑸镉电极放入电液的部位和深浅不一(以及电液不纯等)均会影响读数,故每次测量时最好能保持一致。
⑹测量镉压只能在电池充电或放电时进行,无负荷时测出的数值只与电液比重有关,不能代表极板的工作情况,因此时电池无极化作用存在。
如何利用镉电压数值,对极板好坏作判断呢?⑴充电时:正镉压达不到2.4伏或负镉压达不到―0.20伏甚至不变负值,表示极板没有充好。
⑵放电时:例如有三只电池,放电均到1.80伏,正负镉压有三种情况:。
铅酸蓄电池中镉的分布与测定何莉;许丰;杨君;邓大伟【摘要】The distribution and determination of cadmium in lead'acid battery were studied by FAAS. It was found that the content of Cd in the positive grid attained to about 94% of the total content of Cd in whole lead-acid battery, and the mass of Cd in whole lead-acid battery was about 1.06 times of the Cd content in the positive grid. When Cd content (w1)in a single positive grid was determined, the total Cd content in the whole lead-acid battery could be calculated by multiplying w1, by n (the number of positive grid) and the correction factor, K (generally taking 1.06) and dividing by the mass of the lead-acid battery m0.%应用火焰原子吸收光谱法测定了铅酸蓄电池中镉含量,并对其在各部件中的分布进行了研究。
结果表明:含镉蓄电池中94%左右的镉集中分布在正板栅中(即含镉铅酸蓄电池含镉质量约为其正极板栅含镉质量的1.06倍)。
因此,仅需测定正极板栅的总镉量(即单一正极板栅的镉测定值叫1乘以正极板栅数”)乘以修正因子K(一般取值1.06)再除以整只蓄电池的质量m0,即可求得整只铅酸蓄电池中镉的含量。
镉电极的使用方法测量正、负极电极电位要借助参比电极,来确定其相对值。
在实际生产中,进行产品性能试验时常用镉电极做为参比电极,因为镉电极具备操作方便、电压稳定等优点,在蓄电池检验过程中往往通过采用镉电极,来测量蓄电池在充放电过程中正、负极板的质量状况,为提高产品质量提供了可靠的依据,同时也通过测量能及时分析蓄电池容量减少和故障发生的原因。
因此,具有重要意义。
一、使用镉电极测量正、负极电极电位的方法镉电极是用纯镉制成的,它的密度为8.65g/cm3,镉的电位稳定程度与杂质有关。
因此,应用化学纯镉,在制造时,将其在清洁的容器中熔化,然后倒入事先放入的一根铜导线的模中,铸成φ7~φ10mm,长度为60~80mm棒状,在下部裹多孔硬橡胶或用塑料套套上,主要目的是防止在使用过程中避免与蓄电池的正负极接触。
新的镉棒在使用前,它的电位值不稳定,必须事先将其浸在1.100g/cm3的稀硫酸中,经过2~3昼夜充分腐蚀后,生成硫酸镉,才能有稳定的电压。
当不使用时,也须把它浸在稀硫酸内,以防表面干燥,对干燥的镉电极在使用前也要用密度为1.100g/cm3的稀硫酸浸泡12h以上,如果长期不用,可用水洗净保存,防止受潮。
测量镉电极所用的电压表,必须是高电阻(1000Ω/V以上),这样可以避免因极化作用,而产生有较大的误差。
具体的使用方法在放电时,将镉电极由注液孔伸入蓄电池内电解液中,即镉电极与电压表的负极相接,电压表的正极与电池的正极相接,测出正极与镉电极间的电位差,也就是正极镉压(用V1表示,电压表的正极与蓄电池的负极相接,测出负极与镉电极间的电位差,也就是负极镉压(用V2表示),具体接法见图8—1所示。
图8-1 用镉电极测量蓄电池正、负电极电位的接法1—电压表2—正极板3—负极板4—镉电极二、测量正、负极电极电位测量值的报告在进行镉电极测试时,以蓄电池20h率放电为例。
开始放电后经过一段时间,如果测得各单体电池的电压为2V,这说明该电池是良好的,这时可将电压表的负极同镉棒的铜线相连,电压表的正端同单体电池的负极相连,注意不要将镉棒接触到电池的正、负极板上,测出镉电极与单体电池负极之间的镉压大约在0.1~0.15V左右,然后将电压表的正端依次同各单体电池的正极相连,测出镉电极与单体电池正极之间的电压大约在 2.10~2.15V.这是测量蓄电池容量放在测试起动用蓄电池额定放电容量时,可根据上述正、负极的所测之电压值和在正常条件下测得的镉电极与正、负极之间的电压值的差异变化大小,来判断蓄电池容量下降的原因是来自正极板,还是由负极板所造成。
镉电极在铅酸蓄电池性能检测中的应用
我们知道,任何一种金属晶体都含有金属离子和自由电子,当金属插入该金属离子的溶液中,由于金属受到电解液溶质,溶剂离子及分子的作用,会出现下列情况:一种情况是组成金属晶格的金属离子脱离金属表面进入溶液中,由于金属离子离开金属表面造成金属表面剩有多余电子而使金属在该溶液中带有负电荷,另一种情况是由于金属离子的溶解度不大,而溶液中的金属阳离子向金属表面沉积使金属表面因阳离子过剩而带正电荷。
这样一来,无论那种情况,都会因金属所带的电荷,使得金属与溶液分界处形成“双电层”。
如果金属带负电荷,则溶液中金属附近的阳离子会被金属吸引而集聚在它的附近.而阴离子则由于金属的排斥,在金属附近溶液中的浓度较低。
这样,金属附近的溶液—中所带的电荷与金属本身所带的电荷与金属本身所带的电荷恰好相反,这就形成了“双电层”,由于金属与溶液的分界面上“双电层”的存在。
则在金属与溶液的分界面上产生一定的电势差,这个电势差的太小与金属及溶液的性质有关。
金属在电解质溶液中形成的“双电层”产生的电势差就是该金属在该溶液中的电极电位。
金属插在溶液中,在同一时间内,有的金属离子从金属表面进入溶液中;有:曲存在于溶液中的金属离子沉积到金属表面上去,当金属离子进入溶液中的速度与溶液中的离子沉积到金属上去的速度相等时,这时的电极电位称为平衡电极电位。
目前,人们尚没有方法直接测量单个电极与溶液之间的电位差,也就是绝对电极电位。
这是因为测量时使用电位差计,需要把电位差计测量端的一根导线接到电极上,而把另一根导线插入溶液中,但插入溶液中的导体本身又构成了一个电极,它与我们所测量跑电极组成了一个电池;实际电位差计测出的是这个电池两极的电位差也即电池电动势,而不是被测电极与溶液间的电位差。
因此,在实际中我们可以指定某一电极的电位为零,称为参比电极或标准电极,用参比电极与所测量的电极组成一个电池,用电位差计的负端接作为零点的参比电极,正端接被测量电极,当被测量电极的电位比参比电极高时,相对电极电位为正值,当被测量电极的电位低于参比电极电位时,则相对电极电位为负值。
同一个电极用不同的参比电极来测量,测得的电极电位不同,因此,一般电极电位应注明是相对于哪种参比电极测得的。
例如,相对于镉电极铅负极的电极电位=0.1 V,相对于硫酸亚汞电极铅负极的电极电位=-0.101 V,而相对于镉电极硫酸亚汞电极电位=1.11 V。
它们之间的关系为:ɸ Pb(相对于Hg2S04电极)=ɸPb(相对于Cd电极)-ɸ Hg2S04(相对于Cd电极)=0.1-1.1=-1.01 V。
为了有一个统一的标准,国际上惯常使用标准氢电极作为参比电极,规定在任何温度下标准氢电极的平衡电极电位都为零,由于标准氢电极的精度很高,且制造结构复杂,溶液纯度要求很严,因此不便于实际应用,通常都是根据实际情况选用其它的参比电极进行测量,然后再利用已知的(统一测量完的)参比电极与氢标电极的电极电位再换算成氢标电极电位。
平时我们从标准电极电位表中查得某电极在某溶液中的电极电位有以下几个条件:
1、该电极电位是与标准氢电极电位的相对值。
2、标准电极电位是指标准状态下即各物质浓度为1M,101.33 KPa压力的状态下测得值。
3、该电极电位是平衡电极电位。
所以我们以往知道的铅蓄电池中铅的标准电极电位为-0.358 V,二氧化铅的标准电极电位为+1.69 V,都是符合上述三个条件下的数值。
在实际测量中,要求选用的参比电极电位要稳定,重现性要好,并且参比电极的电解液最好能与被测电极的电解液一致。
在铅酸蓄电池电极电位测量中最好用硫酸亚汞电极,即(Hg、Hg2S04·H2S04),它的精度很高,但制作和使用比较麻烦,所以在一般试验室常采用镉电极(Cd、CdS04·H2S04)来测量铅蓄电地充放电时正负极的电位。
其应用很方便,但准确性较低,误差可达十几毫伏以上。
参比电极的工作面积一般都不大,因此.有很小的电流通过,它的电位就会发生波动,在测量时,参比电极与被测电极之间存在龟位差会有电流经过测量仪表构成回路,测量电压表的内阻越大,经过的电流越小,对电位测量造成的误差越小,所以,在测量铅蓄电池的膈电压时要求电压表的阻抗在每伏1 000Ω以上。
在铅蓄电池的充放电过程中,常采用镉电极来测量正负极电位变化情况,通过测量结果可以判断极板是否工作正常。
金属镉(Cd),密度为8.65,溶点约为388℃,镉电极用纯金属镉制成,新制的镉电极在使用前应浸泡在密度为1.10的稀硫酸溶液中3昼夜以上,否则因极化作用而量值不准,当镉电极不使用时,也必须把它浸在稀
硫酸内,以防止表面干燥,测量镉电极所使用的电压表必须是高电阻的。
(每伏1 000欧姆以上)同时电压表的刻度应为-3~0~3 V或0~3 V(指针式电压表),起动用铅蓄电池内连接测量镉压则需要-20~0~20 V或0~20 V的电压表(指针式电压表),最好是使用数字电压表。
测量时,如采用-3~0~3 V指针式电压表则按图4—1所示联接方法,即电压表的负极接镉电极,将镉电极放入电池内极群上方的电解液中,可在隔板上缘,不得与极群短路,测量正极镉压时,将电流表的正极接蓄电池的正极,测量出的是正极镉电压,电压表指示的电压为正镉压,测量负极镉压时,将电流表的正极接蓄电池的负极,测量出的是负极镉电压,电压表指示的电压为负镉压。
如测量时,采用的是0~3V的指针式电压表,则在电池充电开始及中期,放电约0.5 h(容量放电)后直至放电结束时测量联接仍按图4—1所示方法进行,这时测出的正负镉压均为正值,由于负极在充电后期时电位相对镉电极由正值转变为负值,所以用0~3 V的电压表按图4—1所示测量时,只能测量正极镉压而无法测量负极隔压,在放电初始也是如此,这种情况下要按图4—2所示联接方法测量负极隔电压,将电压表的正极接镉电极插入硫酸电解液中,电压表的负极接蓄电池的负极,这时测出的是负极隔压,电压表显示的是负极隔压且显示为正值,但实际上是负值,所以对测量值必须加负号。
以上讲的是在测量正负隔压时,要注意在充放电过程中正负隔压的变化,以免测量的数值不正确,另外,在用过时间较长的旧电池负极板电位有时在充电末期大都高于镉电极电压,故测量时不必改接。
目前,在试验室里大多采用数字电压表来测量,则可按图4—1所示方法测量镉压。
对于起动用铅蓄电池内联接的在测量中间格电位时,要采用依次累计电压相减的办法得出中间每格的正负极电位。
这里就不再叙述。
一般测量镉压只能在充电或放电过程中进行,无负荷时所测得的数值,只与电解液的密度有关,不能反映极板的工作状态。
测量单电极电位,可分别了解正负极的特性,即电池容量下降是由正极还是由负极造成,因为即使某一电极电位还很平稳,
但是另一个电极的电位已变化很大时,或二个极的电位同时具有中等程度变化时)这时电池的端电压在这两种情况下可能相同,这时要判断电池放电容量放尽的原因到底在于那个电极,从端电压上无法得到正确结论,而从利用镉电极测量正、负极电位就可知道。
用镉电极测量出的镉压值可参考表4—1所示值来值判断蓄电池正、负极板的工作状态。
例如:有两只固定型蓄电池进行10 h率放电,其终止电压均为1.80 V,一只的正隔压为2.08 V,负镉压为+0.28 V,另一只正镉压为1.90V,负镉压为+0.10 V,显然前者为负极板不良,后者为正极板不良。
蓄电池的端电压U,正隔压Ucd+,负隔压Ucd-3种电压之间的关系一般满足下式:
U=Ucd+—Ucd-
如果测量的数据,三者代入不相等时,应以端电压及负镉极电压为准,因为正镉极电压的误差可能性大些。