فاصل AGM ورد فعل النقل بين الصفائح الموجبة والسالبة هيكل

ووظيفة الأقسام

أقسام AGM المستخدمة من قبل VRLA لها الوظائف الإضافية التالية:

امتصاص المنحل بالكهرباء (المادة النشطة الثالثة للبطارية) بحيث لا يتدفق. يوفر فتحة نقل غاز كبيرة نسبيًا لنشر الأكسجين وبالتالي يسهل تشغيل COC.

يتم ضمان الموصلية الأيونية العالية. توفير قناة نقل للتيار الأيوني، بحيث ينتقل بين نوعي الصفائح، حتى يتم تنفيذ تفاعل الأكسدة والاختزال بسرعة.

الحد من توسع حجم PAM، والحفاظ على ضغط المجموعة القطبية، وتقليل تأثير نبض المادة النشطة الإيجابية أثناء الدورة.

يتم عرض صور المجهر الإلكتروني (SEM) لعينات فاصل AGM. كما يتبين من الشكل، فإن فاصل AGM يتكون من ألياف زجاج البورسليكات المتدرجة كيميائيًا، والتي يبلغ طولها من 1 إلى 2 مم وتختلف في السمك (0.1 إلى 10μm في القطر). تحدد نسبة الألياف المختلفة التوازن بين الوظائف المختلفة للفاصل وسعر الفاصل. هذه الألياف محبة للماء وتمتص الإلكتروليت. تتمتع الألياف الدقيقة الموجودة في الفاصل (أي تلك ذات الأقطار الأصغر) بمساحة سطحية أكبر وتشكل مسام دقيقة بأقطار داخلية أصغر، ولكنها أكثر تكلفة. تحتوي أقسام AGM أيضًا على 15-18٪ PP وPE وألياف بوليمر أخرى، مما يعمل على تحسين القوة الميكانيكية للقسم، وتعزيز تكوين قنوات الغاز (لأن هذه المواد كارهة للماء جزئيًا)، ولكنها تقلل أيضًا من سعر القسم. إن عملية إنتاج فاصل AGM تشبه عملية صناعة الورق، مما يجعلها بنية متباينة الخواص. الميزة الهيكلية لها هي أن حجم المسام للمستوى xy للقسم هو 2-4 ميكرومتر، في حين أن حجم المسام المتعامدة مع المستوى xy هو 10-30 ميكرومتر[27]. تتمثل وظيفة فتحات المستوى Xy في توزيع الإلكتروليت في اتجاه سمك الفاصل والحفاظ على معدل امتصاصه الأساسي عندما يكون الفاصل ممتلئًا جزئيًا بالإلكتروليت. تشكل الثقوب الكبيرة قنوات غازية مفتوحة.

نقل الغاز من خلال فاصل AGM

بعد أن يترسب الأكسجين من اللوحة الموجبة، يتم نقله إلى اللوحة السالبة، ومن ثم يحدث تفاعل الاختزال على اللوحة السالبة. تمر عملية نقل الأكسجين بأكملها بالمراحل التالية.

أولاً، يشكل الأكسجين فقاعات صغيرة في المسام الدقيقة لـ PAM المملوءة بالكهرباء. ثم تتجمع هذه الفقاعات الصغيرة تدريجيًا في فقاعات منفصلة، ​​والتي تحل محل الإلكتروليت تدريجيًا في المسام الصغيرة للوحة باتجاه الفاصل. يذوب جزء صغير من الأكسجين الموجود في الفقاعات التي تصل إلى سطح اللوحة في الإلكتروليت، بينما يبقى معظم الأكسجين الغازي على شكل فقاعات عند السطح البيني للوحة/الفاصل. فاصل AGM عبارة عن هيكل غير موحد، لذلك يتراكم الأكسجين في المناطق ذات كثافة الألياف المنخفضة على سطح AGM (الهيكل السائب) أو في بعض المناطق الشاغرة بين اللوحة والفاصل (القطب الأنبوبي /AGM).

إن تطبيق الضغط على المجموعة القطبية يمكن أن يجعل الاتصال بين سطح الألياف الزجاجية وسطح اللوحة أقرب، مما يعزز اختراق الأكسجين للفاصل. هناك آليتان محتملتان للتفاعل:

1. عندما يكون ضغط المجموعة القطبية منخفضًا، يزداد حجم الغاز المتراكم عند واجهة فاصل اللوحة / AGM. تحت تأثير الجاذبية، سوف يرتفع تدفق الهواء عموديا. تبلغ كثافة الإلكتروليت ضعف كثافة الغاز، مما يدفع الغاز للأعلى إلى الفضاء العلوي للمجموعة القطبية. بهذه الطريقة سيغادر الأكسجين المجموعة القطبية. يعتمد معدل تدفق الغاز العمودي على التيار المار عبر البطارية، ودرجة حرارة الإلكتروليت، وحالة البطارية (مثل بطارية جديدة أو بطارية طويلة الاستخدام).

2. عندما يكون ضغط المجموعة القطبية مرتفعًا، يضغط الحاجز على اللوحة بإحكام، وتدخل الفقاعات إلى الحاجز. تتحرك الفقاعات أفقيا، في محاولة لزيادة قناة الغاز في القسم. كثافة هيكل مادة الألياف الزجاجية غير متساوية، وتدخل الفقاعات إلى الأجزاء ذات كثافة الألياف المنخفضة. لا تتحرك الفقاعات بشكل عشوائي فحسب، بل أيضًا بالتوازي مع سطح الفاصل وفي اتجاه عمودي عليه. ومع ذلك، يتحرك تدفق الهواء بشكل أساسي عبر فاصل AGM نحو اللوحة السلبية بأقل ضغط غاز، ويدفع تدرج الضغط الأكسجين في هذا الاتجاه. تحت تأثير الضغط، يحل الغاز محل المنحل بالكهرباء في المسام الصغيرة في الحجاب الحاجز، وبالتالي يشكل قناة غازية. عندما تتشكل قناة غازية مستمرة، تتسارع حركة الأكسجين بين اللوحة الموجبة واللوحة السالبة.

أثناء إنتاج أقسام AGM لبطاريات VRLA، يتم قياس سمك الأقسام عند ضغط قياسي يبلغ 10 كيلو باسكال. ومن أجل زيادة الاتصال بين اللوحة والفاصل، يتم ضغط المجموعة القطبية (المادة النشطة)، مما يقلل من سمك الفاصل بنسبة 25٪ تقريبًا. يتم تأمين مجموعة القطب للبطارية الثابتة العالية بضمادة بلاستيكية قبل تحميلها في خزان البطارية للحفاظ على ضغط مجموعة القطب.

باختصار، تم تزويد فاصل AGM بوظائف أكثر، والتي تعتبر ضرورية لبطارية AGM، بما لا يقل عن اللوحة الإيجابية واللوحة السلبية. تحافظ المجموعة القطبية على ضغط معين، بالإضافة إلى تحقيق نقل الأكسجين، من المهم التأكد من توصيلية الفاصل. المزيد عن هذا في التغريدات اللاحقة.