航空镍镉蓄电池碳酸盐含量现场检测技术研讨.pdfVIP

航空镍镉蓄电池碳酸盐含量现场检测技术研究 李长虹 信患产业部第五研究所广州市1501信箱36分箱 摘要本文概递了一种航空碱性镍镉蓄电池电解液碳酸盐含量的现场检测技术方法，并以此为依 据研制出一套梗携式镍蠕电池电解液碳酸盐报警设备．谊仪器的理论基础为电位分析法，传感嚣 采用碳酸根离干逸择性电板，采样、测量与误差补偿过程全部利用单片机进行控制，基本实现了 仪器的自动化、轻型化与实用化的要求． 关键词现场检剥 电位分析法 离子选择电极 1前言 航空碱性镍镉蓄电池是飞机、直升机的机载应急电源，其中的碱性电勰液是其重要的组成部 分，主要作用是在电池充、放电过程中起离子导体的作用，连接电池正负极，构成电流回路。一 般情况下，碱性电解液中的有害杂质越多，蓄电池的容量就越小。其中主要的有害杂质是碳酸盐 和硫酸盐．它们能使电解液的电阻增大，并且在低温时结晶，堵塞极板微孔，使蓄电池容量显著 下降。此外。碳酸根离子还能与负极板作用．生成碳酸镉附着在负极板表面上，从而引起导电不 良，使蓄电池内阻增大，容量下降。 在某型战机使用的碱性镍镊电池使用维护过程中就发现，空气中的二氧化碳会逐渐进入电池 中，与碱性电解液发生化学反应产生碳酸盐(主要是K2C03)。当电解液中的碳酸盐含量逐步升高时， 电解液的粘度将会随之增大，电池内阻上升．使得蓄电池的充、放电性能明显下降。所以在碱性 镍镉电池的使用过程中，必须定期检铡电解液中碳酸盐的含量．确保其含量不超标，从而保证蓄 电池的正常使用。 常规的碳酸盐成分检测分析方法，如滴定法、光谱法等，需要在实验室内由专门的技术人员 来进行．测量所需的时间较长．成本也较高，同时检测设备与操作程序都比较复杂，不能适应部 队外场维护检测的要求．为了使检测碱性镍镉电池中电解液碳酸盐含量的程序简单化，操作方便 化，研制一套适应部队外场维护使用要求的碳酸盐检测方法与设备是十分必要的。同时，由于目 前国内尚无类似产品，因此该设备也具有广阔的市场应用前景。 2．1研究内容 (1)航空碱性镍镉电池电解液成分检测技术的研究： (2)便携式航空碱性镍镭电池电解液碳酸盐报警器的研制。 2．2技术特点 该项目研制的碳酸盐报警器主要特点与功能要求如下： (1)体积小、操作简单，可采用电池供电； 520 (2)包括探头在内的各个部件表面采用不易碎的耐碱性材料构成； (3)具有简单易懂的声光报警功能，具体功能如表l所列。 表I报誊嚣声光报警功能袁 碳酸盐台：Itgn) 光报警方式 声报警方式 信号舍义 (折算为蕞陵钾) 小于30 绿灯亮 无声 未超标 30与45之间 黄灯亮 长音 轻度超标 大于45 红灯亮 短促音 严重超标 3设计依据与工作原理 3．1理论基础 根据电化学的相关理论，溶液的电极电位固与溶液中有关离子的活度关系，可用能斯特公式 来表示(25C时)： E；F’4-(0．059190—4Ro)／n (I) 对于还原态为纯物质的电极反应．还原态话度岫为常数I．式(1)可简化为 式(2)中，如表示离子M的活度-其与离子浓度G有％=fxcJ关系。式中的，一般被称为活度系 数，当溶液总离子强度不变时，它是—个常数，此时式(2)可近一步简化为 E=F。4-(0．05919C0／n (3) 即溶液电极电位E与溶液离子浓度的对致IgCx-呈线性关系。因 此，通过标准溶液．确定公式(3)中的各项线性参数后，只要测 出待测离子的电极电位E即可得知对应的溶液离子浓度G。 3．2待意器的测量原理 为了测量溶液中碳酸根离子的电极电位，报警器采用碳酸根 离子选择性