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[size=16px][color=#990000][b]摘要:针对目前新能源电池热失控和特性研究以及生产中缺乏变环境压力准确模拟装置、错误控制方法造成环境压力控制极不稳定以及氢燃料电池中氢气所带来的易燃易爆问题,本文提出了相应的解决方案。方案的关键一是采用了低漏率电控针阀作为下游控制调节阀实现压力可编程精密控制,二是采用高压气体型真空源避免机械式真空泵的电火花造成引燃,三是在压力控制的同时也对电池加热温度进行自动控制。整个装置控制精度和自动化程度较高。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#990000][b]==================[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#990000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 随着现代新能源行业的飞速发展,各种新能源电池在经济社会中发挥着越来越重要的作用,由此对低压环境下新能源电池的使用、储存和运输也提出更高技术要求。例如高原地区和飞机运输中新能源电池的性能变化特征以及热失控传播特性,都是电池发展极其重要的一个环节。目前新能源电池在低压环境下的热失控特性和性能变化特性研究主要存在以下几方面的问题:[/size][size=16px] (1)目前的新能源电池热失控的测试设备主要集中在研究常压下的热失控行为,环境压力对电池热失控特征的研究较为缺失,对压力变化影响热失控行为的研究仍需进行更深入研究。[/size][size=16px] (2)研究变环境压力下电池燃烧爆炸行为的特性与特征,对于新能源电池的前期研发、中期使用以及后期预防热失控都有着尤为重要的参考意义。但目前缺乏变环境压力的准确模拟装置,控制方法存在严重问题而造成环境压力控制极不稳定,难以准确观察压力室内电池特性的变化,实验的可信度较差。[/size][size=16px] (3)另外,氢燃料电池作为一种新能源电池同样存在上述问题,同样需要在不同海拔工况下验证电池的运行性能和可靠谱。但由于氢燃料电池的特殊性,特别是由于氢气属于易燃易爆气体,在环境压力模拟设备运行时流道内的旋转机械有可能在高速运转情况下产生火花,继而引燃氢气形成爆炸,这对于环境模拟实验设备而言是绝对不允许的。同时,氢气与空气在燃料电池内反应生成水,故而在排气中含有液滴,这部分液滴在进入设备时可能对旋转部件造成损害,影响设备可靠性。因此,对于氢燃料电池的环境压力模拟装置,需要避免这些问题的出现。[/size][size=16px] 针对上述新能源电池以及氢燃料电池中环境压力准确控制方面存在的问题和需求,本文提出了相应的解决方案,解决方案主要包括以下两方面的内容:[/size][size=16px] (1)针对现有的锂电池环境压力模拟装置进行技术改造,采用下游控制模式实现模拟箱内环境压力的可编程准确控制,以满足绝大多数新能源电池的环境压力模拟需要。[/size][size=16px] (2)针对氢燃料电池的环境压力模拟,提出更安全的环境压力准确控制解决方案。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 锂离子电池在高温环境下容易发生热失控,具有一定危险性,会发生着火甚至爆炸。为了给电池的测试试验同时提供高温和环境压力的模拟条件,解决方案是将电池放置在密闭的测试环境箱内,并对环境箱内部进行气压控制,使电池处于所需环境压力。然后通过对锂离子电池外部加热的方式给予电池达到热滥用的条件,再通过热电偶、数字天平等装置研究温度与质量等参数的变化。热电偶测量热失控过程中的温度变化,数字天平测量热失控过程中电池质量参数的变化,整个测试装置的控制系统如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=电池环境压力和高温温度模拟控制系统结构示意图,690,394]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310161757014248_9888_3221506_3.jpg!w690x394.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 电池环境压力和高温温度模拟控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示,整个控制系统主要由环境压力控制回路、电池加热温度控制回路、质量测量装置和数据采集装置构成,它们的各自功能和技术内容如下:[/size][size=16px] (1)环境压力控制回路:其功能是对测试环境箱进行可编程气体压力控制,可对一系列不同的设定压力进行自动控制。控制回路由数控针阀、真空计、真空泵、真空压力控制器和真空管路组成,其中一个数控针阀控制进气流量、另一个数控针阀控制排气流量,真空计测量环境箱内的真空度并传输给控制器,控制器将接收到的真空度信号与设定值比较后驱动数控针阀的开度变化,并快速使得环境箱内的真空压力达到设定值。需要说明的是,这里的控制采用了固定进气针阀开度而改变排气针阀开度的下游控制模式,这样可以实现更高精度和稳定性的环境压力控制。[/size][size=16px] (2)电池加热温度控制回路:其功能是对电池进行加热和温度控制,以模拟电池热失效过程中的温度变化。控制回路由加热器、电池组件、固定夹板、热电偶温度传感器和双通道控制器组成,其中热电偶采集电池温度并传输给控制器,控制器将接收到的温度信号与设定值比较后驱动加热器通电加热,并使电池温度快速达到设定值。[/size][size=16px] (3)质量测量装置:其功能是测量电池本体在热失控过程中的质量损失。质量测量装置主要是悬挂式数字天平,放置在环境箱外部的数字天平通过悬丝测量电池质量。[/size][size=16px] (4)数据采集装置:其功能是同时采集电池温度、环境压力和质量测量数据,并以曲线形式进行显示和存储。数据采集装置主要由多通道数据采集器和计算机组成,多通道数据采集器连接相应的温度压力传感器和数字天平,计算机与采集器进行通讯并用软件显示和存储采集结果。[/size][size=16px] 需要说明的是,在解决方案中,计算机或上位机也可以与真空压力控制器和温度控制器进行通讯,并通过各自的软件对控制器进行参数设置、运行控制和控制过程参数变化曲线的显示。[/size][size=16px] 图1所示的电池环境压力模拟控制系统并不适合氢燃料电池的性能测试,这主要是机械式旋转型的真空泵有可能在高速运转情况下产生火花而引燃氢气形成爆炸,同时氢燃料电池测试过程中会在真空管路内形成水滴而造成阀门和真空泵旋转部件的损伤。为了解决这两个问题,本文所提出的解决方案采用了以下两项技术:[/size][size=16px] (1)将真空泵更换为真空发生器,即通过高压气体来形成真空,这样可以避免机械式旋转部件所带来的火花引燃危害。[/size][size=16px] (2)环境压力的调节还是采用前面所述的电动针阀,因为这种NCNV系列具有非常好的真空密封性能,电机转动部分与所通气体完全隔离,不会带来引燃隐患。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,解决方案通过改进后的环境压力下游控制技术、高压气体真空发生技术和温度自动控制技术,可以很好的实现各种新能源电池在可变环境压力和高温温度下的热失控特性和运行特性变化测试和试验考核,解决方案具有以下几方面的突出特点:[/size][size=16px] (1)可实现环境压力和温度的高精度控制,更有利于电池特性的精密研究和测试考核。[/size][size=16px] (2)环境压力和温度控制可按照不同设定值进行编程控制,可自动实现电池特性测试的全过程。[/size][size=16px] (3)通过使用控制器和数据采集器自带的计算机软件,可快速搭建起电池特性测试装置,无需再专门编写计算机程序,大幅减小了装置组建的工作量。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]
GBT5169.1-1997电工电子产品着火危险试验 第4部分:着火试验术语GBT5169.2-2002电工电子产品着火危险试验 第2部分:着火危险评定导则 总则GBT5169.3-2005电工电子产品着火危险试验第3部分:电子元件着火危险评定技术要求和试验规范制定导则GBT5169.7-2001电工电子产品着火危险试验试验方法 扩散型和预混合型火焰试验方法GBT5169.9-2006电工电子产品着火危险试验 第9部分:着火危险评定导则预选试验规程的使用GBT5169.10-2006电工电子产品着火危险试验 第10部分:灼热丝、热丝基本试验方法灼热丝装置和通用试验方法GBT5169.11-2006电工电子产品着火危险试验 第11部分:灼热丝、热丝基本试验方法成品的灼热丝可燃性试验方法GBT5169.12-2006电工电子产品着火危险试验 第12部分:灼热丝、热丝基本试验方法材料的灼热丝可燃性试验方法GBT5169.13-2006电工电子产品着火危险试验 第13部分:灼热丝、热丝基本试验方法材料的灼热丝起燃性试验方法GBT5169.14-2001电工电子产品着火危险试验试验方法1kW标称预混合型试验火焰和导则GBT5169.16-2002电工电子产品着火危险试验 第16部分:50W水平与垂直火焰试验方法GBT5169.17-2002电工电子产品着火危险试验 第17部分:500W火焰试验方法GBT5169.18-2005电工电子产品着火危险试验第18部分:将电工电子产品的火灾中毒危险减至最小的导则 总则GBT5169.19-2006电工电子产品着火危险试验 第19部分:非正常热 模压应力释放变形试验GBT5169.20-2006电工电子产品着火危险试验 第20部分:火焰表面蔓延试验方法概要和相关性GBT5169.21-2006电工电子产品着火危险试验 第21部分:非正常热 球压试验GBZ5169.15-2001电工电子产品着火危险试验 试验方法 500W标称试验火焰和导则
真丝绸天然染料印染过程徐锡环(苏州丝绸科学研究所,江苏苏州 215006) 在1856年发明合成染料以前,所有真丝绸染色和印花均采用源于动植物和矿物的天然色素,这些天然染料在真丝绸上可染得绚丽多彩的色泽,而且其色牢度并不逊色于现在使用的合成染料。源于植物的天然染料品种较多,中国古代常用的有靛蓝、茜草、红花、紫草、绿草、黄栀等。动物源染料较少,主要有虫胶紫、胭脂红:等。矿物质颜料有丹砂、粉锡、铅丹、大青、宅青、赭石等。古代印染方法除了缸染以外,有描绘法、扎染法、蜡染法、凸版和镂版印花法。但是天然染料的提取、配色以及在织物印染中的应用都不如合成染料方便,而且天然染料难以预制成随时可供应用的稳定剂型。因此,天然染料很快被合成染料淘汰。1996年德国:开始禁用部分偶氮染料,科学家发现这些染料对人体有致畸变、致癌和致过敏等危害。这唤起了人们对绿色环保染料的重视。天然染料尤其植物源染料正是一种对人体非常安全的绿色产品,而且很多种可提取染料的植物又是有一定疗效的草药,在染色同时可使织物获得一定的保健治疗功能。许多植物染料带有一种特殊清香,这也是有别于合成染料的一大特色,很多青睐天然染料纺织品的消费者正是为这种独特清香所吸引。因此,近年来国际上出现了一股回归天然染料和天然纤维的纺织品时尚潮流,采用天然染料印染的真丝、棉等天然纤维纺织品成为附加值很高的时尚产品,而且其市场前景看好。现代较多采用的天然染料印染方法以浸染和筛网印花为主,而应用最多的天然染料则是植物源染料。 植物源染料是从植物的根、叶、树皮、茎杆或果实中提取的,按其化学组成可分为:类胡萝b素类、姜黄素类、蒽醌类、靛蓝类、叶绿素类和鞣质类(又称为单宁类)等。类胡萝b素广泛存在于植物叶片、块茎、果实中,它包括叶红素和叶黄素两种,在酸性条件下易氧化褪色。姜黄素存在于郁金植物和药姜黄的根茎,不耐光照。蒽醌类染料存在于植物根中,多种重要的红色天然染料均属此类化学组成物。蒽醌类染料的耐光牢度好,易形成金属化合物。靛蓝染料主要用于棉布印染,例如目前市场流行的蓝印花布传统工艺即用靛蓝染色后刮印“灰浆”拔染而成。叶绿素是一种从植物叶、茎中提取的绿色染料,色鲜艳但易氧化。鞣质植物染料一般含水解类单宁,易水解产生双没食子酸等,会络合各种金属离子使纤维染色,例如传统丝绸产品薯茛绸就是利用单宁的铁络合物染成黑色。 植物染料的提取一般利用当地资源丰富的植物种类,因此有较大地域局限性。印度是植物资源:#富的国家,因而植物染料研究比较活跃,开发利用较早,应用较广。印度在真丝绸印染中应用较多的植物染料主要有下列几种:麻风树花,马缨丹花,印度小檗属树根,大戟属树叶,茜草科灌木叶,胡桃树皮。麻风树是一种高lO一15英尺的热带常绿树或大型灌木,属大戟科,细茎多分枝,叶为椭圆形或琵琶形,一英寸宽的红色簇生花常年开放,是一种容易采集的红色染料源。茜草科灌木是一种常见园艺植物,其簇叶密布,叶片为铜绿色,是一种资源丰富的染料源。印度小檗是一种6—12英尺高的灌木,主要分布在喜马拉雅山区和印度北方区,每年5.6月为生长繁荣期,可从其根部获取最大量色素。胡桃树是一种大型、落叶、雌雄同株乔木,多毛绒嫩枝,为喜马拉雅山区和阿萨姆邦丘陵常见树种。绿胡桃壳的油提炼剂和醇提炼剂在印度用作染发剂,用明矾作媒染剂。胡桃树皮在媒染剂处理过的羊毛上染得棕黄色,而在媒染处理过的棉纤维上可染得铁锈红。马缨丹包括约5O种常绿灌木和草本植物,常见马缨丹品种均为野生耐旱植物,可长到1.5—3.Om高。簇叶为深绿色,而花刚开时为粉红和黄色,随后变为红色或橙色。利用其花可染纯白色到淡紫色的系列色泽。大戟是一种可长到2一lOm的高大灌木,这种落叶灌木通常在冬季长叶,其椭圆形大叶片在冬季有深红、大红、白色或黄色等多种色泽,是一种丰富多彩的天然色素。