Всем привет. Совершенно не случайно у меня завалялось несколько сборок советских аккумуляторов НКН-45. Одну из них я решил подвергнуть испытаниям для того чтобы выяснить в каком они сейчас состоянии. Способны ли полноценно работать в современном мире. Где у них сильные и слабые стороны. Наблюдения получились весьма интересными и для того чтобы они не канули в лету - решил завести тему на данном форуме. Будет много информации, по большей части в графиках. Посты будут обновляться и дополняться по мере поступления свежих результатов.
Итак поехали.
Аккумуляторы щелочные - НКН-45 - никель кадмиевые ламельные с жидким электролитом номинальной емкостью 45АЧ. Н - означает накальная (скорее всего на радиостанциях использовались). Год выпуска - 1956.
Скрытый текст
То есть на данный момент им 63 года!
Попали ко мне со станции приемки металла. Всего их было около 40 штук. Практически все в разных состояниях, разных дат выпуска. Какие - то были сухими, какие то с остатками электролита. Некоторые с порванными и покореженными корпусами, какие то прогнившими до дыр. С перемычками и без. Раздутыми боками и относительно нормальными формами.
Живые и не поврежденные были отсортированы, промыты, залиты электролитом и собраны в сборки по 10 штук. Для текущего изучения была выбрана батарея - та что стояла ближе всех. Ее история не известна. Оригинальной рамы-корпуса нет, так что пришлось на скорую руку соорудить ящик из остатков мебельного щита.
Ввод в эксплуатацию. По совету одного из опытных владельцев часть банок была промыта. Промывал обычной водопроводной водой с добавлением уксусной кислоты. Дословный рецепт раствора для промывки звучит так.
Скрытый текст
По промывке - никаких шлангов и приспособ ненужно, сливаете электролит в емкость (не выкидывать!), заливаете в банку раствор уксуса в воде (0,5л уксуса на 40л воды) даете постоять минут 20, сливаете, заливаете водой, встряхиваете - сливаете, повторяете промывку.
Пока этим занимались - слитый электролит уже отстоялся. Меряете его плотность (желательно 1,22) доводите ее до номинала или доливом воды, или электролитом.
заливаете в банки электролит, собираете цепочку, ставите на заряд. Через 8 часов получаете практически новые банки.
Если купили новые банки - сделайте им три цикла заряда-разряда и можете смело добавлять к батарее.
Для начала в ванной отмыл их щеткой от грязи.
Внутри у некоторых звенели песчинки. Высыпал на газетку - как кусочки ржавчины.
1. Несколько раз наполнил и слил воду из под крана.
2. В пластиковое ведро на 10 л вылил половину поллитровки уксуса и ареометром залил в аккумуляторы. Дал постоять минут 30. Две из 10 заметно шипели. В остальных была тишина.
3. Вылил уксусную воду.
4. Еще пару раз прополоскал водопроводной водой.
5. Ареометром залил в каждую приготовленный раствор щелочи плотностью 1,2.
6. Зачистил шуруповертом с конусным наждачком перемычки.
7. Собрал всю контрукцию в самодельный ящик.
Электролит Заказал канистру готового высокочистого электролита плотностью 1,21 в АИТе
Скрытый текст
ссылкаУ них на сайте можно найти полезную табличку по количеству электролита требуемого для заправки разных типоразмеров аккумуляторов.
Промытая уксусом аккумуляторная батарея на свежем электролите отдала 45-47АЧ (что даже выше номинала) разрядным током 0,05С (двадцатичасовой режим КТЦ). Я ее гонял на лампочку12В - 22 Ватта. Ток разряда составлял 2-2,5А.
К сожалению я не могу сказать точно промывал ли я аккумулятор который будет исследоваться в данной ветке. Но это пока и не важно. Все равно после завершения всех экспериментов - я его промою и поменяю электролит на свежий. Это нужно для того чтобы посмотреть как деградировал электролит в процессе хранения батареи в течение 2-5 лет.
ЗарядЕсли изучить
руководство по эксплуатации для брата-почтиблизнеца (НКП-20) данного аккумулятора, то можно выяснить что по ГОСТу он предназначен для заряда и разряда токами 0,2С. То есть для моего подопытного ГОСТовским методом заряда и разряда считается ток 9 Ампер.
К сожалению нужно признать, что щелочные аккумуляторы (в отличии от кислотных) не заряжаются в режиме CV. То есть при их зарядке ток должен быть ограничен номинальным, а напряжение нет. На клеммах будет оно будет изменяться при заряде в широких пределах. Вот пример графика роста напряжения на клеммах в процессе зарядки.
Скрытый текст
При этом ток зарядки составлял около 4,5А (0,1С) и за 13 часов аккумулятору была сообщена емкость 62,25АЧ.
После такового заряда слитая емкость током около 4,5АЧ составила 35,71АЧ
Бытует мнение, что щелочные аккумуляторы не способны заряжаться маленькими токами. Якобы токи менее 0,2С не способны зарядить его полностью. В моих экспериментах ток заряда составлял 0,025С. И аккумулятор при этом отлично заряжался. Мы это мнение вскоре обязательно проверим.
Бытует мнение, что КПД цикла заряда ЩА около 60 процентов. Это лишь отчасти так. И мы обязательно разберемся и увидим как дела обстоят на самом деле.
Для чего мне нужны щелочные аккумуляторы. У меня в свое время на даче отключили электричество. За несколько месяцев я собрал систему из солнечных батарей и свинцовых аккумуляторов. Она успешно отработала теплый сезон, а к зиме сетевое электричество все же наладили. По привычке родные продолжают до сих пор пользоваться освещением от солнечных батарей. И в случае коротких перебоев у энергетиков резервная система освещения очень удобна. Проблема была только в том что свинец при достаточно высокой стоимости очень быстро деградировал. Необходимость держать его постоянно заряженным тоже сильно мешает эксплуатации. ЩА свободны от этих недостатков и как накопители энергии - очень надежны, долговечны и относительно дёшевы.
Если мы будем рассматривать использование ЩА в системе энергоснабжения дома - можно выделить несколько основных плюсов и минусов именно для этой роли.
1. Огромный запас прочности и очень большая переносимость неправильных действий пользователя. Их можно разрядить в ноль и оставить на месяц в этом состоянии на морозе в 30 градусов. После включить заряд и они снова будут работать. Их можно оставить в перезаряде булькать и разлагать воду. Они не перезарядятся. Данный экземпляр НК-45 выкипал наполовину. Не смог протестировать его параметры до и после долива свежей воды - но он до сих пор работает.
Минусы.
1. Повышенное газовыделение практически на на всем этапе зарядки. Они действительно сильно кипят. При заряде в режиме CC - теряют воду очень сильно. Раз - два в месяц приходится их доливать. Пузырьки выносят электролит из под пробок. Он осаждается на крышке банки и превращаются в белёсый налет - карбонат. Газят как и свинцовики - гремучим газом. Поэтому внутри дома их эксплуатация затруднена. Есть несколько исследований снижения интенсивности газовыделения при использовании импульсных и реверсивных методов зарядки. Моя задача постараться выявить такие зависимости и написать алгоритм позволяющий использовать ЩА в буферном режиме. Эксперименты ведутся. Прогресс есть. Но все субъективно. Приборами пока не щупал.
2. Огромный диапазон рабочих напряжений от 9В, когда они разряжены, до 18 Вольт, когда они почти заряжены. Подавляющее количество оборудования (сетевые ЗУ, MPPT контроллеры заряда, инверторы и т.д.) имеет диапазон работы от 10,8 до 16В. То есть энергия либо недорасходуется, либо оборудование отключается по превышению напряжения питания. Все расчитано на свинцовокислотные батареи.
План действий. 1) Получить зарядно-разрядные кривые на разных напряжениях заряда в режиме CCCV. Получить данные о усвоении заряда на каждом из напряжений.
2) Выяснить зависимость КПД зарядки от степени заряженности батарей.
3) Проверить утверждение о невозможности заряда ЩА малым током.
4) Изготовить датчик давления газов внутри аккумулятора и написать софт к нему. Вывести его показания на графики.
5) Испытать импульсный и реверсивный алгоритм заряда ЩА с контролем внутреннего давления (интенсивности газообразования)
