【正文】 驅動負載工作。四是動力電池產業(yè)將加快發(fā)展，目前看來，磷酸鐵鋰動力電池優(yōu)勢最為明顯，未來幾年將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長 屬問題。 1各種燃料電池發(fā)展狀況 （ 1） 堿性燃料電池 (AFC) 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 15 20世紀 50年代起美國就開始對堿性燃料電池進行研究 ,并在 60年代中期成功地用于 Apollo 登月飛行。 80年代初 ,研制了潛艇用 20kW 的大功率堿性石棉模型燃料電池樣機。長春應用化學研究所于 90年代初開始研究 MCFC,在 LiAlO2微粉的制備方法和利用金屬間 化合物作 MCFC 的陽極材料等方面取得了很大的進展。中科院上海硅酸鹽研究所 1971年就開始 進行了 SOFC 電極材料和電解質材料的研究。例如美國 ONSI 公司的 200kWPC225發(fā)電裝置投運時間已超過 37000h,可用率超過 95%,接近商業(yè)化目標要求的40000h。 1991年東京電力公司在五井火力 發(fā)電廠內建成了當時世界上功率最大的 12MWPAFC 發(fā)電站。直至 80年代 ,加拿大 Ballard公司注意到 PEMFC可在室溫下快速啟動 ,作為移動動力電源的潛力 ,又開始進行 PEMFC 的研究。發(fā)電時無噪聲 ,而且紅外信號很弱 ,在軍事領域有著極其重要的用途。加拿大的 Ballard 公司為加拿大國防部建造的 45kW 質子交換膜 燃料電池潛水艇已于 1996年底完成 ,并計劃在 20xx年建成一艘 212級 300kW 質子交換膜燃料電池潛水艇 ,能提供 8節(jié)的巡航速度。尤其是質子交換膜燃料電池 (PEMFC)具有高功率、低溫運行、快速啟動、無噪聲等特點 ,使其在電動汽車、航天、軍事等領域有著極其重要的應用。 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 20 第五章 汽車廢舊蓄電池再生技術研究的展望 國際上通行的廢舊電池處理方式大致有三種：固化深埋、存放于廢礦井、回收利用。濕處理可省去分揀環(huán)節(jié)（因為分揀是手工操作，會增加成本）。超級電容器可延長鉛酸電池的壽命 ,保護負極板免于高倍率放電和充電。不管是被放在發(fā)動機室中、座椅下、還是車輛的后部 ,蓄電池的外形尺寸都要求有足夠的工作容積。結果 ,在切斷期間蓄電池會過度消耗。蓄電池須向電負載提供的電力越多 ,能夠足夠快地給它再充電就越為重要。這些都需要蓄電池具有更大的儲備容量。那就意味著高電壓蓄電池 (36V 更高 )必須在單體電池水平上滿足更加精確的可靠度 ,以便正好保持蓄電池的可靠度跟原來一只 12V 蓄電池的可靠度一樣高。因為未來的動力系統(tǒng)概念要求蓄電池 具有更高的電荷流量 ,鉛酸蓄電池應當被認為是并按一定尺寸制造成帶有消耗特性的可用系統(tǒng)。這項技術的研發(fā)最初集中在 42V 輕度混合動力車上 ,但也能研制出性能顯著改進的 12V 蓄電池 ,例如 ,用于發(fā)動機停車 /起步應用和再生制動的蓄電池。 圖 雙極性（右）和傳統(tǒng)（左）單極性蓄電池 2)在雙極性結構中存在著。與 SLI 蓄電池相比 ,在相等乃至更高的功率密度下這些蓄電池至少可增加 3倍的循環(huán)壽命 [5]。蓄電池制造商將繼續(xù)面臨來自汽車制造商的巨大壓力 ,既要求改善質量又要求降低零部件成本。在車輛的電系統(tǒng)中引入蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)會大大提高儲能系統(tǒng)的可靠性 :不僅可以通過避免使用不當情況的發(fā)生來延 長蓄電池的平均使用壽命 ,而且應該能夠基本上消除電池的早期失效和意外失效。已知典型的交流發(fā)電機和蓄電池大小及駕駛模式 ,蓄電池一般會限制再生階段能夠捕獲的功率。對代替 SLL 蓄電池的 AGM 的淺循環(huán)壽命要求一般是富式蓄電池的 3倍。 （ 2） 淺循環(huán)壽命 有兩個因素促使汽車用蓄電池的循環(huán)耐久能力提高。隨著人們對節(jié)油和降低有害物排放的關注 ,開發(fā)設計出許多混合動力系統(tǒng) ,引入停車 — 起步、助推、再生制動等功能。 與傳統(tǒng)的起動 — 照明 — 點火 (SLI)蓄電池相比 ,在改善性能和使用壽命兩方面已經取得或即將取得顯著的技術進步 ,開發(fā)設計出許多新型蓄電池。不過，熱處理的 方法花費較高，瑞士還規(guī)定向每位電池購買者收取少量廢電池加工專用費。 VpLA 電池 近年來 ,為了降低汽車排氣量及改善燃料費用 ,有必要提高怠速停行車運行方式 ,怠速停行車是當車怠 速時發(fā)動機停止轉動目前 ,日本在住宅配送車和專線公共汽車已向這種運行方式傾斜近年來 ,自用車在等信號交通阻塞等短時間停車時也采用這種運行方式怠速停行車用鉛蓄電池除起動外 ,當車停止時也需要供電 ,與傳統(tǒng)的不采用怠速停行方式運行的車輛相比 ,電池放電頻率增加 ,容易造成充電不足因此 ,對這種電池的要求是即便在充電不足的情況下 ,也能發(fā)揮耐久性能 。 1999年 9月大連化學物理所研制成功了 5kW的 PEMFC 電池組 ,該電池組由 74節(jié)單電池組裝而成。國際上有多家公司和科研機構對 PEMFC 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 18 進行研究 ,如加拿大的 Ballard 公司、德國的 Siemens 公司、意大利的 DeNor公司以及美國的 LosAlamos國家實驗室等。按負載要求 ,系統(tǒng)規(guī)模可大可小 。但由于穩(wěn)定性及導電性均差 ,使用壽命僅 500h。但 PAFC 電站造價 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 17 的進一步降低仍需長期努力。 (2)潔凈、對環(huán)境污染小 ,沒有 (或很小 )轉動部件 ,振動和噪聲污染也很小。另外 ,SOFC 還存在諸如電流密度小、電壓降高、制造工藝復雜、成膜設備昂貴等問題。由美國能源研究公司(ERC)建造 ,使用內部重整的 2MWMCFC 裝置已經安裝在加利福尼亞并入電網運行了 720h,供電 1710MWh,1997年 3月停運 ,為建造和運行這類電站提供了寶貴經驗。中科院大連化學物理研究所在 60年代初也開始研究堿性石棉膜型燃料電池。磷酸燃料電池 。二是二次電池的增長速度高于一次電池的增長速度。燃料電池：它是一種把儲存在燃 料和氧化劑中的化學能，等溫地按電化學原理轉化為電能的能量轉換裝置。 目前 ，鋰離子電池在整個電池產業(yè)中是最受人矚目的，其中目前使用最廣泛的是鈷酸鋰電池和錳酸鋰電池，但未來行業(yè)格局會有所變化，應用在手機、電腦和數(shù)碼產品中的鈷酸鋰電池會逐漸被二元 /三元聚合物鋰電池取代，而作為高倍率動力電池，錳酸鋰電池也將逐漸被磷酸鐵鋰電池取代。國家對鎳鎘電池生產有很大限制，出口退稅也全部取消，市場萎縮很快，其前景不容樂觀。鎳鎘電池的優(yōu)點是結實、價格便宜。 鉛酸蓄電池：鉛酸蓄電池是指電極由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。鋅錳電池、堿性鋅錳電池 、鋅銀電池一般都使用汞或汞的化合物作緩蝕劑，汞和汞的化合物是劇毒物質。容量效率 ηAh 和電能效率 ηWh 計算公式 如下： （ U充和 U 放應取平均電壓） 鎳鎘電池使用過程中，如果電量沒有全部放完就開始充電，下次再放電時，就不能放出全部電量。主要的有害雜質是碳酸鹽和硫酸鹽。在規(guī)定的放電終止電壓下，放電電流越大，蓄電池的容量越小。 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 6 充足電后，立即斷開充電電路，鎳鎘蓄電池的電動勢可達 左右，但很快就下降到 。鎳為正三價離子（ Ni3+），晶格中每兩個鎳離子可從外電路獲得負極轉移出的兩個電子，生成兩個二 價離子 2Ni2+。當環(huán)境溫度較高時，使用密度為 ～ （ 15℃ 時）的氫氧化鈉溶液。在正極板上，在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（ Pb2）和硫酸根負離子（ SO42），由于外電源不斷從正極吸取電子，則正極板附近游離的二價鉛離子（ Pb2）不斷放出兩個電子來補充，變成四價鉛離子（ Pb4），并與水繼續(xù)反應，最終在正極極板上生成二氧化鉛（ PbO2）。 、鉛酸 蓄電池放電過程的電化反應 鉛酸蓄電池放電時，在蓄電池的電位差作用下，負極板上的電子經負載進入正極板形成電流 I。 汽車蓄電池的現(xiàn)狀 鉛蓄電池是一種傳統(tǒng)的電池產品 ， 自發(fā)明至今已有多年的歷史 ， 但該產業(yè)的發(fā)展仍方興未艾 。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 treatment and recovery environmental friendly battery。 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 概述了各類汽車蓄電池的工作原理及發(fā)展現(xiàn)以 及廢舊蓄電池對人類環(huán)境的危害，通過與美日等發(fā)達國家鉛蓄電池產業(yè)的 對比分析了我國鉛蓄電池產業(yè)發(fā)展存在的主要問題展望和分析了國內鉛蓄電 池產業(yè)的發(fā)展前景和趨勢 ,國內外處理廢舊蓄電池的方式，以及國內外一些 蓄電池的新技術，如：環(huán)境友好型蓄電池、燃料電池。 development trend。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。故而基于這一想法出 發(fā)，提出“廢舊蓄電池再生研究”這一論文，并根據(jù)這些提出設計方案以及 對其進行分析。 可見，在未接通外電路時（電池開路），由于化學作用，正極板上缺少電子，負極板上多余電子，如右圖所示，兩極板間就產生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 3 、鉛酸蓄電池充電過程的電化反應 充電時，應在外接一直流電源（充電極或整流器），使正、負極板在放電后生成的物質恢復成原來的活性物質，并把外界的電能轉變?yōu)榛瘜W能儲存起來。 鎳鎘蓄電池的正極材料為氫氧化亞鎳和石墨粉的混合物，負極材料為 海綿狀鎘粉和氧化鎘粉，電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。 （ 2）正極反應 正極板上的活性物質是氫氧化鎳（ NiOOH）晶體。從電池反應來看，充電過程中生成水分子，放電過程中消耗水分子，因此充、放電過程中電解液濃度變化很小，不能用密度計檢測充放電程度。 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 7 放電電流直接影響放電終止電壓。 電解液中的有害雜質越多，蓄電池的容量越小。 通常鎳鎘蓄電池的內阻可用下式計算： 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 8 在正常使用的條件下， 鎳鎘電池的容量效率 ηAh 為 67%75%，電能效率ηWh 為 55%~65%，循環(huán)壽命約為 20xx次。主要有鋅錳和堿性鋅錳兩大系列，還 有少量的鋅銀、鋰電池等品種。下面就幾種重要的電池作一簡要介紹，以便對整個電池產業(yè)有個感性認識。 黃石理工學院 畢業(yè)設計（論文） 12 電池中發(fā)生可逆反應，因此電池可以重新充電。但由于國內環(huán)保也在 日益重視，國家對鎳鎘電池生產有很大限制，出口退稅也全部取消，市場萎縮很快，其前景不容樂觀。其中聚合物鋰離子電池在安全性、體積、質量、容量和放電性能方面均優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池，更適合用作微型電器的電源，應用范圍更廣。但中國生產的太陽能電池 90%以上是出口的，主要是用于太陽能發(fā)電站及光伏建筑一體化，國內市場還處于試驗階段，但市場前景很值得期待。 未來幾年，世界電池產業(yè)將會呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：一是在技術的推動和市場拉動下，世界電池產業(yè)規(guī)模將繼續(xù)保持快速增長的態(tài)勢。關鍵詞 :燃料電池 。年代初開展堿性石 60棉膜型燃料電池的研究 ,1968年承擔航天用堿性石棉膜型燃料電池的研制。但 MCFC 在高溫下長期工作時電解質損失造成的電池失效、隔板腐蝕對電池壽命的影響 ,以及鎳電極緩慢溶解所造成的性能下降都是有待解決的課題。 SOFC 的主要問題是固體氧化物電解質所用的陶瓷材料脆性大 ,目前仍很難制造出大面積的固體電解質膜 ,這嚴重制約了建造大功率 SOFC。熱 電聯(lián)供時 ,總效率為 71%85%。 ONSI 公司 1995年推出的 PC25C 型 PAFC 裝置的制造成本為 3000$/kW,而后推出的PC25D 型的成本降至 1500$/kW,體積減小 1/4,重量僅為 14t。早在 60年代初 ,美國航空航天局曾 7次成 功地將 PEMFC 用于雙子座飛船。不使用腐蝕性電解液 ,安全可靠 。氫的安全儲存、供給以及富氫燃料的轉化。該電