Анализ испытаний композиционных анодов в торфе

Испытания проводились в торфе с заболоченного участка трассы МГ. Влажность его составляла 49 – 54 %. По внешнему виду однородный, рыхлый почти черный, на ощупь ощутимо влажный, но при сжатии в руке, вода не отделяется. Удельное сопротивление 28 – 35 Ом*м.

Поляризационные кривые приведены на рисунке 1 – 3.

«а»

«б»

Рисунок 1. – Поляризационные кривые анодов (с коксовой мелочью и без) в торфе: «а» - АМП; «б» - АОП1;

ФОРУМ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ №12(28)

Плотность тока, мА/см2

«а»

Плотность тока, мА/см2

«б»

Рисунок 2 – Поляризационные кривые анодов (с коксовой мелочью и без) в торфе: «а» - стальной анод; «б» - стальной анод с коксовой мелочью

«а»

Плотность тока, мА/см2

«б»

Рисунок 3 – Поляризационные кривые анодов (с коксовой мелочью и без) в торфе: «а» - АМП с коксовой мелочью; «б» - АОП1 с коксовой мелочью

Их анализ показывает, что эксплуатация анодов в торфе может иметь ряд специфических особенностей. Удельное сопротивление торфа, прежде всего, зависит от содержания воды, а оно может изменяться от 5 до 200%.¹ В нашем случае, максимальные токи, в отсутствии коксовой засыпки не превышали 25 мА/ см ² (рисунок 1 «б»), что сопоставимо с испытаниями в воде. При испытаниях в торфе с коксовой засыпкой максимальные токи, возрастают в среднем в два раза до 50 мА/ см ² (рисунок 3 «б»), однако ярко начинает проявляться влияние теплоотвода. Это выражается в том, что к концу снятия поляризационной кривой температура на границе «коксовая засыпка – торф» на 10 – 15 °С может превышать температуру на границе «испытуемый анод - коксовая засыпка»² (рисунок 4):

• -    температура на границе «коксовая засыпка – торф» составляет 26 °С;

• -    температура на границе «испытуемый анод - коксовая засыпка» 36 °С.

  ¹ 1.

  – 522 с.

  ² 1.

  
  

  /Б.Г.Волков, Н.И.Тесов, В.В. Шуванов.–Л.:Недра, 1975. – 224 с.

  
  

Рисунок 4 – График зависимости тока анода АОП1 с коксовой засыпкой в торфе от условий эксперимента.

При длительных испытаниях эта разница пропадает. Это свидетельствует о том, что изначально переходное сопротивление на границе «кокс – торф» является более высоким. Выделяющееся тепло, в силу того, что торф является ещё и общепризнанным теплоизолятором повышает температуру границы раздела сред, и начинает прогревать и коксовую засыпку. В длительных экспериментах, за 2 – 3 часа температура сборки повышалась до 90 °С, а анод продолжал работать и на следующие сутки. Понятно, что через некоторое время вода из торфа в бочке вся удалится и ток анода упадет, но в естественных условиях, в силу высоких гидрофильных и капиллярных свойств торфа можно не опасаться необратимых вторичных процессов.

Следует заметить, что в отсутствие коксовой засыпки картина меняется мало, только максимальные токи не превышают 2,7 А и, даже при этом относительно небольшом токе, через 4 часа температура анода поднялась до 85 °С, а температура на границе «торф – картонный» тубус до 71 °С. Из ячейки выделялся пар и запах горящего торфа. В связи с этим, обязательно необходимо отметить, что рабочая температура анода лимитирует не только его токоотдачу, но и ресурс работы.3 В проведённых экспериментах, в отдельных случаях, зафиксировано неблагоприятное воздействие высоких температур в сочетании с выделяющимся кислородом (рисунок 4).