Zanim przejdziemy bezpośrednio do pojęć związanych z akumulatorem kwasowo-ołowiowym, zacznijmy od jego historii. Tak więc francuski naukowiec Nicolas Gautherot w 1801 roku zauważył, że podczas testów elektrolizy istnieje minimalna ilość prądu, nawet gdy jest odłączony główny akumulator. Podczas gdy w 1859 roku naukowiec o nazwisku Gatson opracował akumulator kwasowo-ołowiowy i był to pierwszy akumulator ładowany przez przepływ prądu wstecznego. Była to początkowa wersja tego rodzaju akumulatora, podczas gdy Faure dodał do tego wiele ulepszeń i wreszcie praktyczny typ akumulatora kwasowo-ołowiowego został wynaleziony przez Henri Tudora w 1886 r. Omówmy bardziej szczegółowo ten rodzaj akumulatora. bateria , pracy, typów, konstrukcji i korzyści.
Co to jest bateria kwasowo-ołowiowa?
Akumulator kwasowo-ołowiowy objęty jest klasyfikacją akumulatorów i akumulatorów wtórnych. Pomimo minimalnych proporcji energii do objętości i energii do masy, zachowuje zdolność do dostarczania zwiększonych prądów udarowych. Oznacza to, że ogniwa kwasowo-ołowiowe mają duży stosunek mocy do masy.
Są to baterie, które wykorzystują nadtlenek ołowiu i ołów gąbkowy do przekształcania energii chemicznej w energię elektryczną. Są one najczęściej stosowane w podstacjach i systemach elektroenergetycznych ze względu na zwiększone poziomy napięcia ogniw i minimalne koszty.
Budowa
w konstrukcja akumulatora kwasowo-ołowiowego , talerze i pojemniki są kluczowymi elementami. Poniższa sekcja zawiera szczegółowy opis każdego elementu użytego w konstrukcji. Plik schemat akumulatora kwasowo-ołowiowego jest
Schemat akumulatora kwasowo-ołowiowego
Pojemnik
Ta część pojemnika jest zbudowana z ebonitu, drewna pokrytego ołowiem, szkła, twardej gumy wykonanej z elementu bitumicznego, materiałów ceramicznych lub kutego tworzywa sztucznego, które są umieszczone na górze, aby wyeliminować wszelkiego rodzaju wyładowania elektrolitu. Natomiast w dolnej części pojemnika znajdują się cztery żebra, z których dwa są umieszczone na płycie dodatniej, a pozostałe na płycie ujemnej.
W tym przypadku pryzmat działa jako podstawa dla obu płytek i dodatkowo zabezpiecza płytki przed zwarciem. Elementy użyte do budowy zbiornika powinny być wolne od kwasu siarkowego, nie mogą się wyginać ani przepuszczać oraz nie zawierać zanieczyszczeń prowadzących do uszkodzenia elektrolitu.
Talerze
Płyty w akumulatorze kwasowo-ołowiowym są zbudowane w inny sposób i wszystkie składają się z podobnego rodzaju siatki, która jest zbudowana z aktywnych komponentów i ołowiu. Siatka ma kluczowe znaczenie dla ustalenia przewodnictwa prądu i rozprowadzania równych ilości prądów do aktywnych składników. Jeśli występuje nierównomierna dystrybucja, nastąpi poluzowanie aktywnego składnika. Płyty w tej baterii są dwojakiego rodzaju. Są to płyty plante / formowane i płyty Faure / wklejane.
Uformowane płyty są używane głównie do akumulatorów statycznych, a także są ciężkie i drogie. Ale mają długą żywotność i nie są podatne na łatwe utratę aktywnych składników, nawet podczas ciągłych procesów ładowania i rozładowywania. Mają one minimalny stosunek nośności do wagi.
Podczas gdy proces wklejania jest głównie używany do budowy płyt ujemnych niż płyt dodatnich. Ujemny składnik aktywny jest nieco skomplikowany i ulegają niewielkiej modyfikacji w procesach ładowania i rozładowywania.
Aktywny składnik
Składnik, który aktywnie uczestniczy w procesach reakcji chemicznych zachodzących w akumulatorze głównie podczas ładowania i rozładowywania, określa się jako składnik aktywny. Aktywnymi składnikami są:
- Nadtlenek ołowiu - tworzy pozytywny składnik aktywny.
- Ołów gąbkowy - ten materiał tworzy negatywny składnik aktywny
- Rozcieńczony kwas siarkowy - jest stosowany głównie jako elektrolit
Separatory
Są to cienkie arkusze zbudowane z porowatej gumy, powlekanego drewna ołowiowego i włókna szklanego. Separatory są umieszczone pomiędzy płytami, aby zapewnić aktywną izolację. Mają rowkowany kształt z jednej strony i gładkie wykończenie na pozostałych krawędziach.
Krawędzie baterii
Posiada krawędzie dodatnie i ujemne o średnicach 17,5 mm i 16 mm.
Zasada działania akumulatora kwasowo-ołowiowego
Ponieważ kwas siarkowy jest używany jako elektrolit w akumulatorze, po jego rozpuszczeniu cząsteczki w nim są rozpraszane jako SO4-(jony ujemne) i 2H + (jony dodatnie), a te będą miały swobodny ruch. Gdy elektrody te są zanurzone w roztworach i zapewniają zasilanie prądem stałym, wówczas jony dodatnie będą się przemieszczać i przemieszczać w kierunku ujemnej krawędzi baterii. W ten sam sposób jony ujemne będą się przemieszczać i przemieszczać w kierunku dodatniej krawędzi baterii.
Wszystkie jony wodorowe i siarczanowe zbierają jedno- i dwuelektronowe oraz ujemne jony z katody i anody i wchodzą w reakcję z wodą. To tworzy wodór i kwas siarkowy. Natomiast powstałe w wyniku powyższych reakcji reagują z tlenkiem ołowiu i tworzą nadtlenek ołowiu. Oznacza to, że w czasie procesu ładowania element katody ołowiowej pozostaje sam jako ołów, podczas gdy anoda ołowiu jest utworzona jako nadtlenek ołowiu, który ma kolor ciemnobrązowy.
Kiedy nie ma Zasilanie DC a następnie w momencie podłączenia woltomierza między elektrodami wyświetla różnicę potencjałów między elektrodami. Gdy między elektrodami jest połączenie przewodowe, prąd będzie przepływał z płytki ujemnej do płytki dodatniej przez obwód zewnętrzny, co oznacza, że ogniwo ma zdolność dostarczania energii w postaci elektrycznej.
Więc to pokazuje działa akumulator kwasowo-ołowiowy scenariusz.
Różne rodzaje
Plik typy akumulatorów kwasowo-ołowiowych są podzielone głównie na pięć typów i zostały szczegółowo wyjaśnione w poniższej sekcji.
Typ zalany - Jest to konwencjonalny typ zapłonu silnika i ma akumulator trakcyjny. Elektrolit ma swobodny ruch w sekcji ogniwa. Osoby używające tego typu mogą mieć dostęp do każdego ogniwa i mogą dodawać wodę do ogniw, gdy bateria wyschnie.
Typ zapieczętowany - ten rodzaj akumulatora kwasowo-ołowiowego to tylko niewielka zmiana w stosunku do akumulatora zalanego. Mimo że ludzie nie mają dostępu do każdej komórki w baterii, konstrukcja wewnętrzna jest prawie podobna do tej zalanej. Główną różnicą w tym typie jest to, że istnieje wystarczająca ilość kwasu, która wytrzymuje płynny przepływ reakcji chemicznych przez cały okres eksploatacji baterii.
Typ VRLA - To się nazywają Baterie kwasowo-ołowiowe regulowane zaworem które są również określane jako szczelny typ baterii. Procedura kontroli wartości pozwala na bezpieczną ewolucję Odwai Hdwagazy w czasie ładowania.
Typ AGM - Jest to akumulator typu Absorbed Glass Matte, który umożliwia zatrzymanie elektrolitu w pobliżu materiału płyty. Ten rodzaj akumulatora zwiększa wydajność procesów rozładowywania i ładowania. Są one szczególnie wykorzystywane w sportach motorowych i aplikacjach do uruchamiania silników.
Rodzaj żelu - Jest to mokry akumulator kwasowo-ołowiowy, w którym elektrolit w tym ogniwie jest pokrewny krzemionce, co powoduje usztywnienie materiału. Wartości napięcia ładowania ogniwa były minimalne w porównaniu z innymi typami, a także ma większą czułość.
Reakcja chemiczna akumulatora kwasowo-ołowiowego
Reakcja chemiczna w akumulatorze zachodzi głównie podczas metod rozładowywania i ładowania, a proces rozładowywania wyjaśnia się następująco:
Gdy bateria jest całkowicie rozładowana, anoda i katody są PbOdwai Pb. Gdy są one połączone za pomocą rezystancji, bateria zostaje rozładowana, a elektrony w czasie ładowania mają przeciwną ścieżkę. Hdwajony poruszają się w kierunku anody i stają się atomem. Jest w zasięgu dzięki PbOdwa, tworząc w ten sposób PbSO4który jest w kolorze białym.
W ten sam sposób jon siarczanowy porusza się w kierunku katody i po osiągnięciu jon formowany jest w SO4. Reaguje z ołowiem katoda tworząc w ten sposób siarczan ołowiu.
PbSO4+ 2H = PbO + HdwaLUB
PbO + H.dwaWIĘC4= PbSO4+ 2HdwaLUB
PbOdwa+ HdwaWIĘC4+ 2H = PbSO4+ 2HdwaLUB
Reakcje chemiczne
Podczas procesu ładowania katoda i anody są połączone z ujemnymi i dodatnimi krawędziami zasilania prądem stałym. Dodatnie jony H2 poruszają się w kierunku katody i zyskują dwa elektrony i tworzą atom H2. Poddaje się reakcji chemicznej z siarczanem ołowiu i tworzy ołów i kwas siarkowy.
PbSO4+ 2HdwaO + 2H = PbSO4+ 2 HdwaWIĘC4
Połączone równanie dla obu procesów jest reprezentowane jako
Proces rozładowywania i ładowania
W tym przypadku strzałka skierowana w dół wskazuje rozładowanie, a strzałka w górę wskazuje proces ładowania.
Życie
Optymalna temperatura funkcjonalna dla akumulatora kwasowo-ołowiowego to 250C co oznacza 770F. Zwiększenie zakresu temperatur skraca żywotność. Zgodnie z regułą, każdy wzrost temperatury o 80 ° C skraca okres półtrwania baterii. Podczas gdy bateria o regulowanej wartości, która działa przy 250C ma żywotność akumulatora kwasowo-ołowiowego 10 lat. A kiedy to jest obsługiwane w 330C, ma okres życia tylko 5 lat.
Zastosowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych
- Są one wykorzystywane do awaryjnego oświetlenia w celu zapewnienia zasilania pomp miski olejowej.
- Stosowany w silnikach elektrycznych
- Okręty podwodne
- Jądrowe okręty podwodne
W tym artykule wyjaśniono zasadę działania, typy, żywotność, konstrukcję, reakcje chemiczne i zastosowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Ponadto wiedz, jakie są pliki zalety akumulatora kwasowo-ołowiowego i wady w różnych dziedzinach?
