電解時理論所需最小外加電壓(理論分解電壓)與實際外加電壓(槽電壓)之比。即電壓效率=(理論分解電壓/槽電壓)×100%。其值小於100%是由於存在超電壓和電解液、電極、接點等的電壓降。影響其大小的主要因素有電極材料、電流密度、電解液組成、電解槽結構、槽溫及攪拌強度等。
基本介紹
- 中文名：電壓效率
- 外文名：voltage efficiency
- 學科：物理電學
- 領域：電氣領域
概念,影響因素,分析及提高,損耗分析,相關研究,
概念
電壓效率是電解反應的理論分解電壓與電化學反應器工作電壓之比。顯然，電壓效率的高低可以反映電極過程的可逆性，即通電後由於極化產生的過電壓高低，也綜合地反映了電化學反應器的性能優劣，即反應器各組成部分的歐姆壓降。
影響因素
對於一個實際電池體系來說，除參與電池反應的電極活性物質外，還應包含許多其他結構材料，如導電劑、黏結劑、集流體、隔膜、外殼等，因此，電池的實際比能量往往大大低於其理論值。事實上，電池的實際比能量除受這一因素影響外，在很大程度上還受制於電池反應實際能達到的反應程度以及實際的可輸出電壓。上述影響因素分別稱為電壓效率(班)和質量效率(抽)、反應效率(聃)。
分析及提高
所謂電壓效率是指電池的實際輸出電壓與電動勢的比值。由於電動勢只是從熱力學角度考慮而獲得的一個理論電壓值，而電池的實際輸出電壓涉及反應體系的動力學性質，因此，後者低於前者，其比值小於1。電壓降低的多少由電極反應的電化學極化、濃差極化及體系的歐姆極化所決定。其中，歐姆極化包含電池各部件之間的接觸電阻、固相電阻以及電解質溶液的液相電阻等引起的極化。因此，要獲得高的電壓效率，必須選擇具有高電化學活性的物質作為電極活性材料，並發展與之適配的具有高電導率特徵的電解質體系，同時，儘量減小體系的固相電阻及接觸電阻。所謂反應效率是指實際電池反應能進行的最大限度，也就是活性物質的利用率。導致電極活性物質利用率降低的原因主要有各種副反應的發生(如水溶液電池中的置換析氫反應)、電極表面鈍化以及電極結構粉化等。因此，要提高電極材料的反應效率，必須避免和抑制上述現象的發生。例如，增大電極表面積、提高電極孔隙率或加入合適添加劑等以消除或延緩負極鈍化。
損耗分析
電動機過負荷能力降低及某些重載負荷過電流等問題。但-5%範圍內，一般不會出現這些問題。 電壓變化在負載不同時對電機效率影響是不同的。在重載時提高電壓在一定範圍(從342伏提到380伏)可以提高效率,再提(412伏)則效率反而下降。但輕載時，電壓從342伏上升則效率越來越低，如何調整線路電壓及個別調整電機端電壓力可以達到節能的效果。
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相關研究
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