بررسی اثر نانوذرات در بهبود عملکرد باتری سرب- اسید

نانوذرات باریم سولفات (BaSO₄) به­ عنوان افزودنی به خمیر مواد فعال منفی (NAM) باتری سرب اسیدی معرفی گردید. ابتدا نانوذرات باریم سولفات با استفاده از گلیسرول به­ عنوان عامل کنترل کننده ­ی اندازه­ ی ذرات سنتز شد. گلیسرول یک ترکیب ساده­ ی پلی­ال است و روش­های سنتزی که از آن استفاه می­کنند، سبز هستند زیرا گلسیرول در محیط­های هوازی تخریب می­شود. مشخصه یابی ذرات سنتز شده با میکروسکوپ الکترون پویشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) تکمیل گردید. ذرات باریم سولفات با توزیع اندازه­ی یکنواخت در اندازه ­ی نانو تهیه شد. آزمایش­ها با الکترود منفی باتری سرب اسید ۱۲ ولتی تهیه شده از نانوذرات باریم سولفات (BaSO₄) انجام گرفت. مشخص شد که الکترود منفی دارای نانوذرات BaSO₄ به­ طور چشمگیری استارت سرد و ظرفیت اولیه­ ی پایدارتری نسبت به الکترود منفی بدون نانوذرات نشان میدهد. بنابراین نانوذرات باریم سولفات عملکرد باتری سرب اسیدی را بهبود می­بخشد. در بخش بعدی این رساله برای اولین بار، اثر حضور سدیم فلورید (NaF) و سدیم هگزامتافسفات (SHMP) به­عنوان افزودنی الکترولیت باتری سرب اسیدی، در تولید هیدروژن و اکسیژن و تولید لایه ­ی آندی روی الکترود سرب با آلیاژ مشخص با ولتامتری چرخه­ای و خطی در محلول آبی اسید سولفوریک، مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با حضور این افزودنی­ها در الکترولیت، اورپتانسیل تولید هیدروژن و اکسیژن افزایش می­یابد، و بنابراین ساختار چرخه ­ای لایه­ ی PbSO₄ تغییر میکند. نتایج مشخص می­کند که افزودنی­های پیشنهادی از تجمع پیشرفته­ی سرب سولفات جلوگیری کرده و بنابراین چرخه­ی عمر باتری سرب اسید را افزایش می­دهد.

نوع فایل :word 

تعداد صفحات :۱۱۱

*———————————–*

۱-۱ اساس باتری سرب اسیدی

۱-۱- ۱ تهیه‌ی صنعتی سرب اکسیدی

۱-۱-۱-۱ دیگ بارتن (Barton-pot)

۱-۱-۱-۲ آسیاب گلولهای (Ball mill)

۱-۱-۲: تهیه‌ی صنعتی الکترودها

۱-۱-۳ ساختار مواد الکترود

۱-۱-۳-۱ ساختار مواد فعال مثبت (PAM)

۱-۱-۳-۲ ساختار مواد فعال منفی (NAM)

۱-۱-۴ الکترولیت

۱-۱-۵ ساختار سِل و واکنش‌ها

۱-۱-۵-۱ الکترود مثبت:

۱-۱-۵-۲ الکترود منفی

۱-۱-۶ کیورینگ الکترودهای خمیر مالی شده‌ی باتری

۱-۱-۷ فرایندهای شارژ و دشارژ

۱-۲ افزودنی‌ها

۱-۲-۱ افزودنی به خمیر صفحات منفی

۱-۲-۱-۱اکسپندر

۱-۲-۲ افزودنی به خمیر مثبت

۱-۲-۳ افزودنی الکترولیت

۱-۳ کاربرد فناوری نانو در باتری سرب- اسید

۱-۳-۱ فناوری نانو

۱-۳-۲ نانوذرات باریم سولفات (BaSO4)

۴-۱هدف از کار حاضر

۲-۱ مواد و تجهیزات استفاده‌شده

۲-۲ سنتز نانو ذرات باریم سولفات

۲-۳ روش‌های بررسی اثر نانو ذرات باریم سولفات

۲-۳-۱ تکنیک‌های آزمایشگاهی و الکتروشیمیایی

۲-۳-۲ آماده‌سازی خمیر برای باتری سرب اسیدی

۲-۳-۲-۱ محاسبات مواد فعال برای باتری استارتی (SLI) 30Ah در ƞPAM = 50% و ƞNAM = 45%

۲-۳-۲-۲ محاسبه­ی محتوای فاز جامد در خمیر

۲-۳-۳ تهیه‌ی باتری جهت بررسی عملکرد آن در حضور نانوذره­ی BaSO4

۲-۳-۳-۱ تهیه‌ی خمیر منفی

۲-۴ سیستم مطالعه‌ای افزودنی الکترولیتی

۳-۱ سنتز نانوذرات باریم سولفات

۳-۱-۱ بهینه سازی غلظت واکنش‌دهنده‌ها

۳-۱-۲ بهینه‌سازی دمای واکنش

۳-۱-۳ بهینه‌سازی حجم محلول آماده‌سازی

۳-۱-۴ بهینه‌سازی دور همزدن

۳-۲ بررسی اثر نانوذرات باریم سولفات بر رفتار الکتروشیمیایی و عملکرد باتری سرب اسید

۳-۲-۱ بررسی خواص الکتروشیمی الکترود خمیر کربن/ اکسید سرب در حضور نانوذرات BaSO4

۳-۲-۱-۱ بهینه‌سازی مقدار پودر اکسید سرب (PbO) با درجه‌ی اکسیداسیون ۸۰%

۳-۲-۱-۲ بهینه‌سازی غلظت الکترولیت اسیدسولفوریک (H2SO4)

۳-۲-۱-۳ بهینه‌سازی مقدار نانوذرهی باریم سولفات در خمیر کربن

۳-۲-۲ بررسی اثر نانوذرات BaSO4 در بهبود عملکرد باتری سرب اسید

۳-۲-۲-۱ نتایج آنالیز شبکه‌ی مصرفی

۳-۲-۲-۲ نتایج درصد سرب آزاد

۳-۲-۲-۱ تست ظرفیت اولیه

۳-۲-۲-۲ تست استارت سرد

۳-۲-۲-۳ تست شارژ پذیری

۳-۳ بررسی تاثیرافزودنیهای الکترولیتی بر عملکرد باتریهای سرب اسید

۳-۳-۱ تولید و احیاء لایه‌ی اکسیدی در سطح الکترود Pb

۳-۳-۱-۱ بررسی مکانیسم اثر سدیم فلورید در ولتامتری چرخه‌ای الکترود سرب

۳-۳-۱-۲ بررسی اثر سدیم هگزامتافسفات در ولتامتری چرخه‌ای الکترود سرب:

۳-۳-۲ پتانسیل تولید هیدروژن

۳-۳-۳ پتانسیل تولید اکسیژن

۳-۳-۴ محل و ارتفاع پیک جریان آندی

۳-۳-۵ برگشت‌پذیری

نتیجه­گیری