Przekładka
AGM zastosowana w
VRLA posiada dodatkowe funkcje:
- Pochłania elektrolit (trzecią substancję aktywną akumulatora) tak, aby nie płynął. Zapewniają stosunkowo duże otwory przesyłowe gazu dla dyfuzji tlenu, a w konsekwencji ułatwiają działanie COC.
-Zapewnia wysoką przewodność jonową. Zapewnia kanały transportowe dla przepływów jonowych pomiędzy dwoma typami płyt polarnych, umożliwiając szybki przebieg reakcji redoks.
- Ogranicza rozszerzanie się objętości PAM i utrzymuje ciśnienie w grupie biegunów, minimalizując skutki pulsacji dodatniego materiału aktywnego podczas jazdy na rowerze.
Rysunek ilustruje obraz próbki przekładki AGM ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM).
Jak widać na rysunku, przekładka AGM składa się z chemicznych włókien szklanych borokrzemianowych o długości 1-2 mm i różnej grubości (o średnicy 0,1-10 µm). Stosunek różnych włókien określa równowagę pomiędzy różnymi funkcjami przekładki i ceną przekładki. Włókna te są hydrofilowe i pochłaniają elektrolit. Drobniejsze włókna (tj. włókna o mniejszych średnicach) w grodzi mają większą powierzchnię i tworzą mikropory o mniejszych średnicach wewnętrznych, ale są droższe. Grodzie AGM zawierają również 15-18% włókien polimerowych, takich jak PP, PE itp., które zwiększają wytrzymałość mechaniczną grodzi i sprzyjają tworzeniu się kanałów gazowych (ponieważ materiały te są częściowo hydrofobowe), co również obniża cenę grodzi. Proces produkcji grodzi AGM jest podobny do procesu produkcji papieru. Proces jest podobny do wytwarzania papieru, co czyni go strukturą anizotropową. Strukturę charakteryzują pory o wielkości 2-4 µm w płaszczyźnie xy przekładki oraz mikropory prostopadłe do płaszczyzny xy o wielkości 10-30 µm [27]. Małe pory w płaszczyźnie xy służą do rozprowadzania elektrolitu w kierunku grubości przekładki i do utrzymania szybkości absorpcji rdzenia, gdy przekładka jest częściowo wypełniona elektrolitem. Z drugiej strony duże pory tworzą otwarte kanały gazowe.
14.2.4.2 Transport gazu przez Separator AGM
Po wytrąceniu się z płyty dodatniej tlen transportowany jest do płyty ujemnej, gdzie następnie ulega reakcji redukcji. Cały proces przenoszenia tlenu przebiega przez następujące etapy.
Po pierwsze, tlen tworzy maleńkie pęcherzyki w mikroporach PAM wypełnionych elektrolitem. Następnie te maleńkie pęcherzyki stopniowo łączą się w dyskretne pęcherzyki, które stopniowo zastępują elektrolit w mikroporach płyty polarnej w kierunku grodzi. Niewielka część tlenu z pęcherzyków docierających do powierzchni płytki polarnej jest rozpuszczana w elektrolicie, podczas gdy większość gazowego tlenu pozostaje w postaci pęcherzyków na styku płyta polarna/przekładka. Przekładka AGM jest materiałem niejednorodnym strukturze, w związku z czym tlen gromadzi się w tych częściach powierzchni AGM, gdzie gęstość włókien jest mała (luźna struktura) lub w niektórych pustych przestrzeniach pomiędzy płytką polarną a przekładką (elektroda rurkowa/AGM).
Wywarcie nacisku na klaster polarny może spowodować bliższy kontakt powierzchni włókna szklanego z powierzchnią płyty biegunowej i ułatwić przenikanie tlenu do elementu dystansowego. Istnieją dwa możliwe mechanizmy reakcji:
1. Kiedy ciśnienie w grupie biegunów jest niskie, zwiększa się objętość gazu gromadzącego się na styku płyta biegunowa/przekładka AGM. Przepływ gazu będzie się podnosił pionowo pod wpływem grawitacji. Gęstość elektrolitu jest dwukrotnie większa niż gęstość gazu, wypychając gaz w górę, w górną przestrzeń gromady polarnej. W ten sposób tlen opuści grupę biegunową. Pionowe natężenie przepływu gazu zależy od prądu płynącego przez akumulator, temperatury elektrolitu i stanu użytkowania akumulatora (np. akumulator nowy lub akumulator długoterminowy).
2. Gdy ciśnienie w grupie biegunów jest wysokie, przegroda mocno dociska płytki biegunowe i do przegrody przedostają się pęcherzyki gazu. Pęcherzyki gazu poruszają się poziomo i starają się powiększyć kanały gazowe w separatorze. Gęstość struktury materiału z włókna szklanego nie jest jednolita, a pęcherzyki przedostają się do części włókien o niższej gęstości. Pęcherzyki gazu poruszają się nie tylko losowo, ale także równolegle wzdłuż powierzchni przekładki i w kierunku prostopadłym do powierzchni przekładki. Jednakże przepływ gazu przepływa głównie przez przegrodę AGM w kierunku płyty ujemnej, gdzie ciśnienie gazu jest najniższe, a gradient ciśnienia wypycha tlen w tym kierunku. Pod ciśnieniem gaz zastępuje elektrolit w mikroporach przekładki, w wyniku czego tworzą się kanały gazowe. Kiedy tworzą się ciągłe kanały gazowe, przepływ tlenu pomiędzy płytami dodatnimi i ujemnymi ulega przyspieszeniu.
Podczas produkcji separatorów AGM do
akumulatorów VRLA, grubość separatora mierzona jest przy ciśnieniu normalnym 10 kPa. W celu zwiększenia kontaktu płytek z przekładką grupa biegunów (korpus aktywny) jest ściskana, co zmniejsza grubość przekładki o około 25%. Grupa biegunów akumulatora stacjonarnego wysokiego typu została dokręcona za pomocą plastikowego bandaża przed załadowaniem do gniazda akumulatora, utrzymując w ten sposób ciśnienie grupy biegunów.
Podsumowując, separatory AGM mają więcej funkcji, które są krytyczne dla akumulatorów AGM, nie mniej niż płytki dodatnie i ujemne. Oprócz umożliwienia przenoszenia tlenu ważniejsze jest utrzymanie określonego poziomu ciśnienia w grupie biegunów, aby zapewnić przewodzenie prądu elektrycznego przez element dystansowy. Zostało to szerzej opisane w kolejnym tweecie.