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    技术原理 Know-why

北京国大联创科技发展有限公司座落于北京市重要的高新技术产业基地——中关村科技园区丰台园内,总占地面积3000余平米。公司现有员工150人,其中研究生10人,高级工程师30人,大学本科以上78人。是一家专业从事蓄电池修复系统、蓄电池检测设备、蓄电池翻新设备、蓄电池组装设备等相关产品研发、制造与销售的高新技术企业。并聘请国内著名电池生产厂家的高级工程师担任技术顾问,利用国际先进数字程控技术,携手五大科技院校,使公司的技术始终站在蓄电池制造业的最前沿。不仅在国内享有较高的声誉,在国际上也有一定的知名度,曾远销东南亚、非洲、中东等地,并获得一致好评!

蓄电池的工作原理

    蓄电池即是贮存化学能量,于必要时将化学能转换成电能输出,充电时又能将电能转化成化学能储存的装置。构成铅酸蓄电池之主要成份如下:

蓄电池修复原理

             正极板(过氧化铅PbO2)→活性物质

             负极板(海绵状铅Pb)→活性物质

             电解液(稀硫酸)→硫酸H2SO4 + H2O

             电池外壳

             隔板

             正负极柱(液口栓、盖子等)

    铅蓄电池内的正极(pbO2)及负极(pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则正负极及电解液即会发生如下的变化:

       (正极)(电解液)(负极)

        PbO2+2H2SO4+Pb→PbSO4+2H2O+PbSO4(放电反应)

        (过氧化铅)(硫酸)(海绵状铅)

       (正极)(电解液)(负极) 

        PbSO4+2H2O+PbSO4→PbO2+2H2SO4+Pb(充电反应)

         (硫酸铅)(水)(硫酸铅)

1、铅酸蓄电池放电过程的电化反应

   铅酸蓄电池放电时,在蓄电池的电位差作用下,负极板上的电子经负载进入正极板形成电流,同时在电池内部进行化学反应。

   负极板上每个铅原子放出两个电子后,生成的铅离子与电解液中的硫酸根离子反应,在极板上生成难溶的硫酸铅。正极板的铅离子得到来自负极的两个电子后,就成二价铅离子,与电解液中的硫酸根离子反应,在极板上生成难溶的硫酸铅。正极板水解出的氧离子与电解液中的氢离子反应,生成稳定物质水。电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极,在电池内部形成电流,整个回路形成,蓄电池向外持续放电。放电时H2SO4浓度不断下降,正负极上的硫酸铅增加,电池内阻增大(硫酸铅不导电),电解液浓度下降,电池电动势降低。

2、铅酸蓄电池充电过程的电化反应

    充电时,应在外接一直流电源(充电极或整流器),使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质,并把外界的电能转变为化学能储存起来。

    在正极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子和硫酸根负离子,由于外电源不断从正极吸取电子,则正极板附近流离的二价铅离子不断放出两个电子来补充,变成四价铅离子,并与水继续反应,最终在正极极板上生成二氧化铅。在负极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子和硫酸根负离子,由于负极不断从外电源获得电子,则负极板附近流离的二价铅离子被中和为铅,并以绒状铅附着在负极板上。

    电解液中,正极不断产生游离的氢离子和硫酸根离子,负极不断产生硫酸根离子,在电场的作用下,氢离子向负极移动,硫酸根离子向正极移动,形成电流。 

修理技术原理及示意图

    修复原理:从原子物理学和固体物理学来说,硫离子具有5个不同能级状态,通常处于亚稳定能级状态的离子趋向与迁落到最稳定的共价能级而存在,在稳定的共价健能级状态,硫化包括8个原子的环形分子形式存在,这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合,难以跃变和被打碎,电池的硫化现象就是这种稳定的能级,要打不碎这些硫化层的结构,就是给环形分子提供一定的能量,促使外层原子加带的电子波激活到下一交能带,是原子之间解除束缚。每个特定的能级都有唯一谐振频率,谐振频率以外的能量过交会使跃迁的原子处于不稳定的状态,过低能量不足以使原子脱离原子团的束缚。这样微粒子修复仪在频率变换中,只要有一次与硫化原子产生共振,就能使硫化原子转化为溶解于电解液的自由离子,在特定条件下转化回活性物质,重现参与化学反应,恢复电池容量。从固体物理学来讲,任何绝缘层在足够高的电压下都可以被击穿,强微粒子束的高压,能使粗大的硫酸铅溶解力能够导电的离子并且进行限流,在击穿绝缘层的条件下,页充电电流不大,也不至于形成析气,还就实现了微粒修复,消除硫化的目地,即无损修复。

    北京国大联创科技发展有限公司运用最新微粒数字程控技术和国际前沿理论,结合铅酸蓄电池的实际原理,开发出能使硫化电池起死回生,恢复如新的高新技术产品“微粒数字程控修复仪”克服了传统的脉冲修复效果差,维持时间短,不能调正两种二氧化铅的比例等缺陷。此技术也是蓄电池修复史上的一项创举,走在当今修复界的前沿。微粒数字程控修复技术使用微电脑控制模块自动跟踪发出,微粒子,对电池极板和硫化物质发射微粒束,同时自动检测每块电池的内阻,硫酸结晶颗粒的大小,结晶程控,消除硫化和结晶,并促使大型结晶颗粒溶解。微电脑控制模块能自动调节二α. β二氧化铅比例达1:1.25,只有α. β二氧化铅比例达1:1.25时,蓄电池才会表现出良好的性能,独有的离子吸附功能,让脱离子的活性物质自动恢复。该技术采用复合检测手段,精确判断蓄电池的容量和老化程度。采用先进的微粒波修复技术利用数字式程控微粒波扫频,扫描频率和微粒波的变化,寻找硫酸铅结晶体的共振频率,在不损伤电极板的情况下发生微粒波(无损修复)以产生共振,使之转化为最大稳定的硫酸铅分子,然后经过微粒子程控修复,使之从电池极板 上逐渐分解脱离,转化为游离状态而进入电解液。恢复到电池的初始状态经权威部门检测修复率达95%以上。从而实现因硫化报废的铅酸电池的修复再生利用。该技术同时具备:波纹水平式容量提升,模拟充电,微孔温度平衡,震荡补水等多种技术功能。

    修复技术:采用电压为0.9MV,电流为0.9MA,6个加速组元组成的1.5MEL强流微粒子束感应直线(电子离子)加速器。用来对脉冲形成线进行谐振充电,时间大约为0.5-1us, 时间抖动小于100us,然后触发间隙开关,电容串联放电,达到电压倍增,产生高压输出,激发微粒束工作,针对铅酸电池而言,其利用谐波成分原理,经过测控蓄电池内阻状态,与蓄电池的硫酸铅结晶体发生共振,从而使硫酸铅结晶体还原成硫酸根离子和铅离子,改变电解质成分和性质,每秒产生30万次微粒子束(频率达1MHZ以上)打通离子通道,充分释放并激活原活性物质,降低电池内阻,彻底消除硫化,经过再生复原的电池其容量可恢复到原标准容量的95%以上,另外微粒子束会产生丰富的谐波成分。其低频部分振幅大,高频部分振幅小,这样大硫酸铅结晶获得能量大,小硫酸铅结晶获得能力小。基本上不会形成对正极板的损伤。对密封蓄电池来讲,瞬间的充电电压是电极板产生的氧气也可以通过氧气循环在负极板上主动吸收。蓄电池不会失水,区别于其它修复方式的“无损修复技术。此技术利用物理和电子的方法连续的清除蓄电池极板上的结晶,硫化物,并有效的防止新的结晶硫化物产生。从根本上改变了铅酸电池的工作性能,大大延长了蓄电池的寿命,节约资金和能源。

                

设备技术原理及示意图

    工作原理:我公司研制高功率粒子束(电子束和离子束)已达到下列水平:电压0.3-15MV,脉宽10-100ns功率:011-100TW 束率:10KV-25MA 束能:1KJ-100KJ.本设备技术是由发生器—脉冲形成线—馈电输线—二级管—电子束/离子束组成的1.5Mev感应直线电子加速器,并采用电压为0.9MV 电流为0.9MA强流脉冲电子束(离子束)(第六代核心技术),近期目标达到1.3MV0.65MAMarx发生器的作用是用来对脉冲形成线进行谐振充电,充电时间通常为0.5-1ns,Marx必须是低电感的。Marx发生器的所有电容器开始由直流电源并联充电至V,然后触发火花间隙开关,电容器串联放电,使Marx发生器输入电压建立,达到电压倍增,产生高压输出。脉冲形成线设计成同轴的,条状的,径向的各种形状,通常采用两种电路,即单传输线和双传输线或称鲁姆莱茵(Blumlein)线,即集总电容二极管的作用是将电脉冲能量转换为粒子束(工作极性视电子束或粒子束而定)当高压到二级管上时,冷阴极表面微观凸起(胡须)由于增强形成场发射,因焦耳加热发生胡须爆炸,在阴极附近形成等离子体鞘。电子从等离子体鞘中发射出来。等离子体鞘以3-5cm/1vs转向阳极运动,电子流在阴阳极间隙中加速。 分析表明二极管有个稳定的阻抗的阶层,应用中在Marx发生器与脉冲形成线之间,加接一段低感电容器,作为中间储能器。可以缩短充电时间,还有脉冲形成线与二极管之间加接一段馈电转输线。可以增大或减小特性阻抗,使两端匹配,为了传输电子束或实现多束合并。二极管后面加接真空磁绝缘传输线,将电子束(离子束)引出。当带电粒子束接近极板时,极板上带有相反电性的电荷以吸引带电粒子。当带电粒子通过极板时,极板上变成带有相同电性的电荷以排斥推动带电粒子到下一个极板,所以带电粒子加速时,必须控制好交流电压(控制系统采用美国艾特梅尔原装进口单片机)让每一个带电粒子束可以持续加速。当接近光速时,粒子和目标材料分子产生非弹性碰撞(如同一块烧红的钢铁放在冰上一样),从而达到破坏目标结构的功能(粉碎硫酸铅结晶体),另外离子束能通过内部振荡,产生电离,引起离子迁移,改变内部电荷分布,形成附加电场。其中微粒子束的谐波可用于检测电池内阻。当微粒子束在频率变换中只要有一次与硫化原子产生共振,就能使硫化原子转为溶解于电解液的自由离子。基本上形成对正极板无损伤,即做到了无损修复。微粒子束的强大功能彻底消除硫化,从根本上改变了铅酸电池的工作性能,大大延长了蓄电池的工作寿命。

           

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