Аналитическое и эмпирическое моделирование разрядов щелочных аккумуляторов и технологические рекомендации

уравнения Шеферда и Шеферда-Дасояна более фундаментальны, чем уравнения Романова, так как они правильно описывают изменение напряжения в процессе разряда аккумуляторов на всем интервале напряжений и токов разряда и, следовательно, более правильно отображают электрохимические процессы в аккумуляторах, поэтому их практическое использование более предпочтительно;

из всех рассмотренных наиболее известных и часто используемых эмпирических уравнений, описывающих изменение напряжения аккумуляторов при их разряде постоянным током, только три соотношения: Шеферда, Хаскиной-Даниленко, Шеферда-Дасояна являются принципиально различными. Другие соотношения тождественны данным при их практическом применении;

обобщенное соотношение Шеферда и соотношение пористого электрода являются обобщением соотношений Хаскиной-Даниленко и Шеферда и в настоящее время они являются самыми общими среди всех известных соотношений и наиболее точными, поэтому их наиболее предпочтительно использовать при оценке напряжения аккумуляторов.

3. Анализ распределения тока по глубине пористого электрода показал, что:

работу основной токообразующей реакции в никель-кадмиевых аккумуляторах (в электротехническом плане) можно корректно описать как разряд некоторого псевдоконденсатора;

влияние изменения ресурса основной токообразующей реакции на напряжение аккумулятора во время разряда может быть корректно учтено через изменение емкости псевдоконденсатора;

при малых токах разряд любого НК аккумулятора описывается соотношением Хаскиной-Даниленко, а при более больших токах - соотношением Шеферда. Эти два эмпирических соотношения не противоречат друг другу, а дополняют друг друга, т.к. они справедливы для любого никель-кадмиевого аккумулятора - каждое в своем интервале токов разряда;

уменьшение глубины проникновения электрохимического процесса с ростом поляризующего внешнего тока является причиной увеличения (по модулю) угла наклона линейного участка разрядной кривой в уравнениях Шеферда и Шеферда-Дасояна.

4. Показано, что все основные эмпирические соотношения, описывающие работу никель-кадмиевых аккумуляторов, взаимосвязаны между собой.

5. Даны практические рекомендации по использованию существующих и найденных в работе эмпирических уравнений. На основании данных рекомендаций предложены способы заряда и диагностики аккумуляторов.

6. На основании разработанных практических рекомендаций предложены режимы заряда щелочных аккумуляторов переменным асимметричным током. Производственные испытания данных режимов ОАО «РЖД» Филиале «Северо-Кавказской железной дороги» и воинской части № 3722 Северо-Кавказского округа для аккумуляторов KL 300 P У2 и 2НКП-20 показали, что газовыделение сокращается в среднем в 20-40 раз, срок службы увеличивается в 1,5-2 раза. Экономический эффект от внедрения: 2,1 млн. руб. (в ценах 2009 г.) и 200 тыс. руб. в год (в ценах 2009 г.) соответственно.

Научные статьи

из перечня ведущих рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации и патенты

1. Галушкин, Д.Н. Расчет отдаваемой емкости щелочными аккумуляторами / Д.Н. Галушкин, Ф.И. Кукоз, И.А. Галушкина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2007. № 3.С.7375.
2. Галушкин, Д.Н. Анализ эмпирических зависимостей для щелочных аккумуляторов / Д.Н. Галушкин, Ф.И. Кукоз, И.А. Галушкина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.– 2007. № 2.С.7173.
3. Галушкин, Д.Н. N-слойная дискретная модель разряда щелочного аккумулятора / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина // Башкирский химический журнал. 2007. Т.14. № 5. С.7480.
4. Галушкин, Д.Н. Расчет емкости отдаваемой герметичными НК аккумуляторами при различных токах разряда / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина // Электрохимическая энергетика. 2007. Т.7.№4.С.216218.
5. Пат. 2310953. РФ, МПК H 01 M 10/34. Способ анализа никель-кадмиевого аккумулятора на предрасположенность к тепловому разгону / Галушкина Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. № 2005141271/09 ; заявл. 28.12.2005 ; опубл. 20.11.2007 ; Бюл. № 32.
6. Пат. 2293402. РФ, МПК H 01 M 10/44. Способ ускоренного заряда щелочных аккумуляторов / Галушкина Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. № 2005130838/09 ; заявл. 04.10.2005 ; опубл. 10.02.2007 ; Бюл. № 4.
7. Пат. 2296406. РФ, МПК H 02 J 7/04. Устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / Галушкина Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. № 2005128679/09 ; заявл. 14.09.2005 ; опубл. 27.03.2007 ; Бюл. № 9.

В других изданиях

8. Анализ эмпирических зависимостей, описывающих разряд никель-кадмиевых аккумуляторов / И.А. Галушкина // Материалы VII Международной конференции «Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики», Саратов, 23-27 июня, 2008.– Саратов, 2008.С.76.
9. Моделирование саморазряда в щелочных химических источниках тока / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина, Н.Н. Галушкина // Сб. трудов XIX Международ. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях» – ММТТ-19: В 10т. Т.8. Секции 10, 12 / Под общ. Ред. В.С.Балакирева.– Воронеж: Изд-во Воронежской гос. технологической академии.–2006.–С.36-37.
10. Галушкин, Д.Н. Компьютерное моделирование распределения тока по глубине пористого электрода для уменьшения дендритообразования / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Фундаментальные исследования».2005. № 4. С.6162.
11. Галушкин, Д.Н. Компьютерное моделирование нестационарного процесса теплового разгона / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Фундаментальные исследования».2005. № 4. С.6263.
12. Галушкин, Д.Н. Компьютерное моделирование распределения тока для уменьшения процессов накопления / Д.Н. Галушкин, И.А. Галушкина // Сб. трудов XVIII международ. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях» – ММТТ-18: В 10т. Т.5. Секция 5 / Под общ. Ред. В.С.Балакирева. – Казань: Изд-во Казанского гос. технол. ун-та, 2005.–С.215217.
13. Моделирование работы никель-кадмиевого аккумулятора с использованием модели пористого электрода / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Материалы XVI Всероссийской науч.-техн. конф. «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» декабрь 2005. – Н. Новгород: Изд-во Нижегородского научного и информационно-метод. центра «Диалог», 2005.–С.37.
14. Моделирование работы никель-кадмиевого аккумулятора как элемента радиоэлектронной аппаратуры специального назначения / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Материалы Всероссийской науч. конф. молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» ч.1, 8-11 декабря 2005. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского гос. тех. ун-та, 2005. –С.208.
15. Моделирование распределения тока по глубине пористой матрицы для уменьшения процессов накопления в аккумуляторе / Д.Н. Галушкин, Н.Н. Галушкина, И.А. Галушкина // Материалы XVI Всероссийской науч.-техн. конф. «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве», декабрь 2005. – Н. Новгород: Изд-во Нижегородского научного и информационно-метод. центра «Диалог», 2005.–С.27.

Галушкина Инна Александровна

АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ЭМПИРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

РАЗРЯДОВ ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Автореферат

Подписано в печать 26.01.2011.

Формат 6084 1/16. Бумага офсетная. Ризография.

Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ 48-1894.

Отпечатано в ИД «Политехник»

346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132