ตัวคั่น AGMและปฏิกิริยาการถ่ายโอนระหว่างเพลตบวกและลบ

โครงสร้างและหน้าที่ของพาร์ติชัน พาร์ติ

ชัน AGM ที่ใช้โดย VRLAมีฟังก์ชันเพิ่มเติมดังต่อไปนี้:

ดูดซับอิเล็กโทรไลต์ (สารออกฤทธิ์ตัวที่สามของแบตเตอรี่) เพื่อไม่ให้ไหล มีรูถ่ายเทก๊าซที่ค่อนข้างใหญ่สำหรับการแพร่กระจายของออกซิเจน และช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงานของ COC

รับประกันการนำไอออนิกสูง จัดให้มีช่องทางการเคลื่อนย้ายกระแสไอออนเพื่อให้สามารถส่งผ่านระหว่างเพลตทั้งสองประเภท เพื่อให้สามารถดำเนินการปฏิกิริยารีดอกซ์ได้อย่างรวดเร็ว

จำกัดการขยายตัวของปริมาตรของ PAM รักษาความดันกลุ่มขั้ว และลดผลกระทบจากการเป็นจังหวะของวัสดุออกฤทธิ์เชิงบวกในระหว่างรอบให้เหลือน้อยที่สุด

นำเสนอภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ของตัวอย่างตัวแยก AGM ดังที่เห็นได้จากรูปภาพ ตัวแยก AGM ประกอบด้วยใยแก้วบอโรซิลิเกตเกรดทางเคมี ซึ่งมีความยาว 1 ถึง 2 มม. และมีความหนาต่างกัน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 ถึง 10μm) อัตราส่วนของเส้นใยที่แตกต่างกันจะกำหนดความสมดุลระหว่างฟังก์ชันที่แตกต่างกันของเครื่องแยกและราคาของตัวแยก เส้นใยเหล่านี้มีคุณสมบัติชอบน้ำและดูดซับอิเล็กโทรไลต์ เส้นใยที่ละเอียดกว่าในตัวแยก (เช่น เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า) มีพื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่าและสร้างรูพรุนขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในเล็กกว่า แต่มีราคาแพงกว่า พาร์ติชัน AGM ยังประกอบด้วย PP, PE และเส้นใยโพลีเมอร์อื่น ๆ 15-18% ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลของพาร์ติชัน และส่งเสริมการก่อตัวของช่องก๊าซ (เนื่องจากวัสดุเหล่านี้บางส่วนไม่ชอบน้ำ) แต่ยังลดราคาของพาร์ติชันอีกด้วย กระบวนการผลิตตัวแยก AGM นั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการผลิตกระดาษ ทำให้มีโครงสร้างแบบแอนไอโซทรอปิก คุณลักษณะทางโครงสร้างของมันคือขนาดรูพรุนของระนาบ xy ของพาร์ติชันคือ 2-4 μm ในขณะที่ขนาดของรูพรุนตั้งฉากกับระนาบ xy คือ 10-30 μm[27] หน้าที่ของรูระนาบ Xy คือการกระจายอิเล็กโทรไลต์ไปตามทิศทางความหนาของตัวคั่น และรักษาอัตราการดูดกลืนแกนกลางของมันเมื่อตัวคั่นเต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์บางส่วน รูขนาดใหญ่ก่อตัวเป็นช่องแก๊สเปิด

การส่งก๊าซผ่านตัวแยก AGM

หลังจากที่ออกซิเจนตกตะกอนจากเพลตขั้วบวก ออกซิเจนจะถูกถ่ายโอนไปยังเพลตเนกาทีฟ จากนั้นปฏิกิริยารีดักชันจะเกิดขึ้นบนเพลตเนกาทีฟ กระบวนการส่งออกซิเจนทั้งหมดต้องผ่านขั้นตอนต่อไปนี้

ขั้นแรก ออกซิเจนจะสร้างฟองเล็กๆ ในไมโครพอร์ PAM ที่เต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์ ฟองเล็กๆ เหล่านี้จะค่อยๆ รวมตัวเป็นฟองแยกกัน ซึ่งค่อยๆ เข้ามาแทนที่อิเล็กโทรไลต์ในไมโครพอร์ของเพลตเข้าหาตัวแยก ออกซิเจนส่วนเล็กๆ ในฟองที่ไปถึงพื้นผิวของแผ่นจะถูกละลายในอิเล็กโทรไลต์ ในขณะที่ออกซิเจนที่เป็นก๊าซส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในรูปของฟองที่ส่วนต่อประสานของแผ่น/ตัวแยก ตัวแยก AGM เป็นโครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นออกซิเจนจึงสะสมอยู่ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของเส้นใยต่ำบนพื้นผิว AGM (โครงสร้างหลวม) หรือในพื้นที่ว่างบางส่วนระหว่างเพลตและตัวแยก (อิเล็กโทรดแบบท่อ /AGM)

การใช้แรงกดบนกลุ่มขั้วสามารถทำให้การสัมผัสระหว่างพื้นผิวของใยแก้วและพื้นผิวของแผ่นอยู่ใกล้กันมากขึ้น ซึ่งส่งเสริมการซึมผ่านของออกซิเจนของเครื่องแยก มีกลไกการเกิดปฏิกิริยาที่เป็นไปได้สองแบบ:

1. เมื่อความดันกลุ่มขั้วต่ำ ปริมาตรของก๊าซที่สะสมที่ส่วนต่อประสานตัวแยกแผ่น /AGM จะเพิ่มขึ้น ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง การไหลของอากาศจะเพิ่มขึ้นในแนวตั้ง อิเล็กโทรไลต์มีความหนาแน่นเป็นสองเท่าของก๊าซ โดยผลักก๊าซขึ้นไปบนช่องว่างด้านบนของหมู่ขั้วโลก ด้วยวิธีนี้ออกซิเจนจะออกจากกลุ่มขั้วโลก อัตราการไหลของก๊าซแนวตั้งขึ้นอยู่กับกระแสที่ไหลผ่านแบตเตอรี่ อุณหภูมิอิเล็กโทรไลต์ และสถานะของแบตเตอรี่ (เช่น แบตเตอรี่ใหม่หรือแบตเตอรี่ที่ใช้งานมานาน)

2. เมื่อความดันกลุ่มขั้วสูง แผ่นกั้นจะกดแผ่นให้แน่น และฟองอากาศจะเข้าสู่แผ่นกั้น ฟองอากาศเคลื่อนที่ในแนวนอนโดยพยายามเพิ่มช่องแก๊สในฉากกั้น ความหนาแน่นของโครงสร้างวัสดุใยแก้วไม่สม่ำเสมอ และฟองอากาศเข้าสู่ชิ้นส่วนที่มีความหนาแน่นของเส้นใยต่ำ ฟองอากาศไม่เพียงเคลื่อนที่แบบสุ่ม แต่ยังขนานไปในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวของตัวคั่นด้วย อย่างไรก็ตาม การไหลของอากาศส่วนใหญ่จะเคลื่อนผ่านตัวแยก AGM ไปยังแผ่นลบที่มีแรงดันแก๊สน้อยที่สุด และไล่ระดับความดันจะดันออกซิเจนไปในทิศทางนี้ ภายใต้การกระทำของความดัน ก๊าซจะเข้ามาแทนที่อิเล็กโทรไลต์ในไมโครพอร์ของไดอะแฟรม และทำให้เกิดช่องก๊าซ เมื่อช่องก๊าซต่อเนื่องเกิดขึ้น การเคลื่อนที่ของออกซิเจนระหว่างแผ่นบวกและแผ่นลบจะถูกเร่ง

ในระหว่างการผลิตพาร์ติชัน AGM สำหรับแบตเตอรี่ VRLA ความหนาของพาร์ติชันจะถูกวัดที่ความดันมาตรฐาน 10kPa เพื่อเพิ่มการสัมผัสระหว่างเพลตและตัวคั่น กลุ่มขั้ว (สารออกฤทธิ์) จะถูกบีบอัด ส่งผลให้ความหนาของตัวคั่นลดลงประมาณ 25% กลุ่มขั้วของแบตเตอรี่ที่อยู่นิ่งสูงถูกยึดด้วยพลาสเตอร์พลาสติกก่อนบรรจุลงในถังแบตเตอรี่เพื่อรักษาแรงดันของกลุ่มขั้ว

โดยสรุป ตัวคั่น AGM มีฟังก์ชันเพิ่มเติม ซึ่งจำเป็นสำหรับแบตเตอรี่ AGM ไม่น้อยไปกว่าเพลตขั้วบวกและเพลตขั้วลบ กลุ่มขั้วจะรักษาความดันไว้ นอกเหนือจากการส่งผ่านออกซิเจนแล้ว การตรวจสอบสภาพการนำไฟฟ้าของเครื่องแยกเป็นสิ่งสำคัญมากกว่า ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในทวีตต่อๆ ไป