Înainte de a sări direct pentru a cunoaște conceptele legate de bateria cu plumb acid, să începem cu istoria sa. Deci, un om de știință francez pe nume Nicolas Gautherot în anul 1801 a observat că în testarea electrolizei există o cantitate minimă de curent chiar și atunci când există o deconectare a bateriei principale. În timp ce în anul 1859, un om de știință numit Gatson a dezvoltat o baterie de plumb acid și aceasta a fost prima care se reîncarcă prin trecerea curentului invers. Aceasta a fost versiunea inițială a acestui tip de baterie, în timp ce Faure a adăugat apoi numeroase îmbunătățiri și, în cele din urmă, tipul practic de baterie cu plumb acid a fost inventat de Henri Tudor în 1886. Să discutăm mai detaliat despre acest tip de baterie. baterie , lucru, tipuri, construcții și beneficii.
Ce este bateria cu plumb?
Bateria cu plumb acid se încadrează în clasificarea bateriilor reîncărcabile și secundare. În ciuda proporțiilor minime ale bateriei în energie în volum și energie în greutate, acesta deține capacitatea de a furniza curenți de supratensiune crescuți. Acest lucru corespunde faptului că celulele cu plumb acid posedă o cantitate mare de proporții de putere în greutate.
Acestea sunt bateriile care utilizează peroxid de plumb și plumb burete pentru a converti energia chimică în energie electrică. Acestea sunt utilizate în cea mai mare parte în stații și sisteme de alimentare datorită motivului pentru care au niveluri crescute de tensiune a celulei și costuri minime.
Constructie
În construcția bateriei cu plumb acid , plăcile și recipientele sunt componentele cruciale. Secțiunea de mai jos oferă o descriere detaliată a fiecărei componente utilizate în construcție. schema bateriei cu plumb acid este
Diagrama bateriei cu plumb acid
Recipient
Această parte a containerului este construită din ebonit, lemn acoperit cu plumb, sticlă, cauciuc dur din element bituminos, materiale ceramice sau plastic forjat care sunt așezate deasupra pentru a elimina orice tip de descărcare de electroliți. În timp ce în secțiunea de jos a containerului, există patru nervuri unde două sunt așezate pe placa pozitivă și celelalte pe placa negativă.
Aici, prisma acționează ca bază atât pentru plăci, cât și pentru a proteja plăcile de scurtcircuit. Componentele utilizate pentru construcția recipientului trebuie să fie lipsite de acid sulfuric, nu trebuie să se îndoaie sau să fie permeabile și să nu conțină niciun fel de impurități care să conducă la deteriorarea electroliților.
Farfurii
Plăcile din bateria cu plumb acid sunt construite într-un mod diferit și toate sunt alcătuite din tipuri similare de rețea, care este construită din componente active și plumb. Rețeaua este crucială pentru a stabili conductivitatea curentului și pentru a răspândi cantități egale de curenți la componentele active. Dacă există o distribuție inegală, atunci va exista slăbirea componentei active. Plăcile din această baterie sunt de două feluri. Acestea sunt din plăci plantate / formate și Faure / plăci lipite.
Plăcile formate sunt utilizate în principal pentru bateriile statice și au și o greutate ridicată și costisitoare. Dar au o durabilitate îndelungată și acestea nu sunt ușor predispuse să-și piardă componentele active chiar și în procesele de încărcare și descărcare continue. Acestea au o capacitate minimă în raport cu greutatea.
În timp ce procesul lipit este utilizat mai ales pentru construirea plăcilor negative decât cel al plăcilor pozitive. Componenta activă negativă este oarecum complicată și au o ușoară modificare în procesele de încărcare și descărcare.
Componenta activă
Componenta care se implică activ în procesele de reacție chimică care se întâmplă în baterie în principal în momentul încărcării și descărcării este denumită componentă activă. Componentele active sunt:
- Peroxid de plumb - Formează o componentă activă pozitivă.
- Plumb cu burete - Acest material formează componenta activă negativă
- Acid sulfuric diluat - Acesta este utilizat în principal ca electrolit
Separatoare
Acestea sunt din foi subțiri care sunt construite din cauciuc poros, lemn de plumb acoperit și fibră de sticlă. Separatoarele sunt poziționate între plăci pentru a oferi izolație activă. Au o formă canelată pe o parte și un finisaj neted pe alte margini.
Marginile bateriei
Are margini pozitive și negative cu diametre de 17,5 mm și 16 mm.
Principiul de lucru al bateriei cu plumb acid
Deoarece acidul sulfuric este utilizat ca electrolit în baterie, atunci când se dizolvă, moleculele din acesta sunt dispersate ca SO4-(ioni negativi) și 2H + (ioni pozitivi) și aceștia vor avea mișcare liberă. Când acești electrozi se scufundă în soluții și furnizează o sursă de curent continuu, atunci ionii pozitivi vor avea o mișcare și se vor deplasa spre direcția marginii negative a bateriei. În același mod, ionii negativi vor avea o mișcare și se vor deplasa spre direcția marginii pozitive a bateriei.
Fiecare ion de hidrogen și sulfat colectează unul și doi electroni și ioni negativi din catod și anod și au o reacție cu apa. Aceasta formează hidrogen și acid sulfuric. În timp ce reacțiile dezvoltate din reacțiile de mai sus reacționează cu oxidul de plumb și formează peroxidul de plumb. Acest lucru înseamnă că, în momentul procesului de încărcare, elementul catodic de plumb rămâne ca plumb însuși, în timp ce anodul de plumb este format ca peroxid de plumb, de culoare maro închis.
Când nu există Alimentare DC și apoi în momentul în care un voltmetru este conectat între electrozi, acesta afișează diferența de potențial între electrozi. Când există o conexiune de sârmă între electrozi, va exista trecerea curentului de la negativ la placa pozitivă printr-un circuit extern, ceea ce înseamnă că celula deține capacitatea de a furniza o formă electrică de energie.
Deci, acest lucru arată funcționarea bateriei cu plumb acid scenariu.
Tipuri diferite
tipuri de baterii cu plumb acid sunt clasificate în principal în cinci tipuri și sunt explicate în detaliu în secțiunea de mai jos.
Tip inundat - Acesta este tipul convențional de aprindere a motorului și are un tip de baterie de tracțiune. Electrolitul are mișcare liberă în secțiunea celulei. Persoanele care utilizează acest tip pot avea accesibilitate pentru fiecare celulă și pot adăuga apă la celule atunci când bateria se usucă.
Tip sigilat - acest tip de baterie plumb-acid este doar o modificare minoră a tipului de baterie inundată. Chiar dacă oamenii nu dețin acces la fiecare celulă din baterie, designul intern este aproape similar cu cel inundat de tipul unu. Principala variație în acest tip este că există o cantitate suficientă de acid care rezistă la apariția unui flux lin de reacții chimice de-a lungul duratei de viață a bateriei.
Tip VRLA - Acestea sunt numite Baterii cu plumb acid reglementate prin supapă care sunt, de asemenea, denumite ca un tip de baterie sigilat. Procedura de control al valorii permite evoluția sigură a ODouăsi HDouăgaze în momentul încărcării.
Tip AGM - Acesta este tipul de baterie Glass Glass Absorbed Matte care permite oprirea electrolitului aproape de materialul plăcii. Acest tip de baterie mărește performanța proceselor de descărcare și încărcare. Acestea sunt utilizate în special în sporturile de putere și aplicațiile de inițiere a motorului.
Tip gel - Acesta este tipul umed de baterie plumb-acid în care electrolitul din această celulă este legat de siliciu, ceea ce face rigidizarea materialului. Valorile tensiunii de reîncărcare a celulei au fost minime în comparație cu alte tipuri și are și mai multă sensibilitate.
Reacția chimică a bateriei cu plumb acid
Reacția chimică din baterie are loc în principal în timpul metodelor de descărcare și reîncărcare și în procesul de descărcare se explică după cum urmează:
Când bateria este complet descărcată, atunci anodul și catodii sunt PbODouăși Pb. Când acestea sunt conectate folosind rezistență, bateria se descarcă și electronii au calea opusă în momentul încărcării. HDouăionii au o mișcare spre anod și devin un atom. Acesta vine la îndemână cu PbODouă, formând astfel PbSO4care este de culoare albă.
În același mod, ionul sulfat are o mișcare spre catod și după ce ajunge, ionul se formează în SO4. Reacționează cu plumb catod formând astfel sulfat de plumb.
PbSO4+ 2H = PbO + HDouăSAU
PbO + HDouăASA DE4= PbSO4+ 2HDouăSAU
PbODouă+ HDouăASA DE4+ 2H = PbSO4+ 2HDouăSAU
Reacții chimice
În timpul procesului de reîncărcare, catodul și anodii sunt în legătură cu marginile negative și pozitive ale alimentării DC. Ionii H2 pozitivi se mișcă în direcția catodului și câștigă doi electroni și se formează ca atom de H2. Acesta suferă o reacție chimică cu sulfat de plumb și formează plumb și acid sulfuric.
PbSO4+ 2HDouăO + 2H = PbSO4+ 2 HDouăASA DE4
Ecuația combinată pentru ambele procese este reprezentată ca
Procesul de descărcare și reîncărcare
Aici, săgeata în jos indică descărcarea și o săgeată în sus indică procesul de reîncărcare.
Viaţă
Temperatura funcțională optimă pentru bateria cu plumb acid este de 250C care înseamnă 770F. Creșterea intervalului de temperatură scurtează longevitatea. A conform regulii, pentru fiecare creștere a temperaturii de 80 ° C, reduce timpul de înjumătățire al bateriei. În timp ce o baterie reglată cu valoare funcționează la 250C are o durata de viață a bateriei cu plumb acid de 10 ani. Și când acest lucru este operat la 330C, are o perioadă de viață de numai 5 ani.
Aplicații pentru baterii cu plumb acid
- Acestea sunt folosite în iluminarea de urgență pentru a furniza energie pompelor de cartuș.
- Folosit în motoarele electrice
- Submarine
- Submarine nucleare
Acest articol a explicat principiul de funcționare a bateriei cu plumb acid, tipurile, durata de viață, construcția, reacțiile chimice și aplicațiile. În plus, știți care sunt avantaje ale bateriei cu plumb acid și dezavantaje în diverse domenii?
