- Ólomsav akkumulátor felépítése
- Ólomsav akkumulátor működése
- Ólom savas akkumulátor töltése
- Ólomsav akkumulátor lemerítése
- Kockázati tényező és elektromos minősítések
- Ólom-sav akkumulátor karbantartási szabályok
Szinte minden hordozható és kézi eszköz akkumulátorból áll. Az akkumulátor egy tárolóeszköz, ahol energiát tárolnak, hogy szükség esetén energiát biztosítsanak. Különböző típusú akkumulátorok kaphatók ebben a modern elektronikai világban, köztük ólom- savas akkumulátorokat szoktak használni a nagy energiaellátáshoz. Az ólom-savas akkumulátorok általában nagyobb méretűek, kemény és nehéz kivitelűek, nagy mennyiségű energiát tárolhatnak, és általában gépjárművekben és inverterekben használják.
A lítium-ion akkumulátorokkal való verseny után is napról napra növekszik az ólom-sav akkumulátorok iránti kereslet, mivel olcsóbbak és könnyen kezelhetők a Li-ion akkumulátorokhoz képest. Egyes piackutatások szerint az indiai ólomakkumulátorok piaca az előrejelzések szerint 2018 és 24 között több mint 9% -os CAGR növekedést mutat. Tehát óriási a piaci kereslet az automatizálás, az autóipar és a fogyasztói elektronika iránt. Bár az elektromos járművek nagy része lítium-ion akkumulátorral érkezik, mégis sok elektromos kétkerekű jármű található, amelyek ólom-savas ütegeket használnak a jármű meghajtására.
Az előző oktatóanyagban megismerkedtünk a lítium-ion akkumulátorokkal, itt megismerjük az ólom-savas elemek működését, felépítését és alkalmazását. Ezenkívül megismerkedünk az ólom-savas akkumulátorok feltöltésével / kisütésével, követelményeivel és biztonságával kapcsolatban.
Ólomsav akkumulátor felépítése
Mi az ólom-sav akkumulátor? Ha megtörjük az ólomsav akkumulátor nevet, akkor ólmot, savat és akkumulátort kapunk. Az ólom kémiai elem (a szimbólum a Pb, az atomszám pedig 82). Puha és alakítható elem. Tudjuk, mi az a sav; adhat protont vagy elfogadhat egy elektronpárt, amikor reagál. Tehát, egy akkumulátort, amely ólomból és vízmentes plumbinsavból áll (néha tévesen ólom-peroxidnak hívják), ólom-sav akkumulátornak nevezik.
Most, hogy mi van a belső felépítés?
Az ólomakkumulátor a következő dolgokból áll, az alábbi képen láthatjuk:
Az ólomakkumulátor lemezekből, elválasztóból és kemény műanyag elektrolitból áll, keménygumi tokkal.
Az elemekben a lemezek kétféle, pozitív és negatív. A pozitív ólom-dioxidból áll, a negatív pedig szivacs-ólomból. Ezt a két lemezt elválasztjuk egy szeparátor segítségével, amely egy szigetelő anyag. Ezt a teljes konstrukciót kemény műanyag tokban tartják, elektrolittal. Az elektrolit víz és kénsav.
A kemény műanyag tok egy cella. Egycellás tároló általában 2,1 V. Emiatt egy 12 V-os ólomakkumulátor 6 cellából áll, és általában 6 x 2,1 V / cella = 12,6 V-ot biztosít.
Most mi a töltés tároló kapacitás?
Nagyon megbízható az aktív anyagtól (elektrolit mennyiség) és a lemez méretétől. Lehet, hogy látta, hogy a lítium akkumulátor tárolási kapacitása mAh vagy milliamper órás besorolásban van leírva, de ólomsav akkumulátor esetén ez Amp óra. Ezt a későbbi szakaszban írjuk le.
Ólomsav akkumulátor működése
Az ólomsav akkumulátor működése a kémia tárgyát képezi, és nagyon érdekes tudni róla. Óriási kémiai folyamatok vesznek részt az ólom-sav akkumulátor töltési és kisütési állapotában. A hígított kénsav H 2 SO 4 molekulák két részre szakadnak, amikor a sav feloldódik. Ez pozitív 2H + és negatív SO 4 - ionokat hoz létre. Mint korábban elmondtuk, két elektróda lemezként van összekötve, anód és katód. Az anód elkapja a negatív ionokat, a katód pedig a pozitív ionokat. Ez a kötés az anódban és az SO 4 - és a katódban 2H + -cserélő elektronokkal és tovább reagál a H2O-val vagy a vízzel (hígított kénsav, kénsav + víz).
Az akkumulátornak két kémiai reakcióállapota van: töltés és kisütés.
Ólom savas akkumulátor töltése
Mint tudjuk, az akkumulátor feltöltéséhez a terminál feszültségénél nagyobb feszültséget kell biztosítanunk. Tehát egy 12,6 V-os akkumulátor töltésére 13 V-ot lehet alkalmazni.
De mi történik valójában, ha ólom-sav akkumulátort töltünk?
Nos, ugyanazok a kémiai reakciók, amelyeket korábban leírtunk. Pontosabban, amikor az akkumulátort csatlakoztatják a töltőhöz, a kénsavmolekulák két ionra, pozitív 2H + és negatív SO 4 - ionokra bomlanak. A hidrogén kicseréli az elektronokat a katóddal és hidrogénné válik, ez a hidrogén katódban reagál a PbSO 4 - gyel, és kénsavat (H 2 SO 4) és ólmot (Pb) alkot. Másrészt, SO 4 - kicseréli az elektronokat az anóddal és radikális SO 4- vé válik. Ez az SO 4 reagál az anód PbSO 4- gyel, és létrehozza a PbO 2 ólom-peroxidot és a kénsavat (H 2 SO 4). Az energiát a kénsav gravitációjának növelése és a sejtpotenciál-feszültség növelése tárolja.
Amint azt fentebb kifejtettük, az anódon és a katódon a kémiai reakciók a töltési folyamat során következnek be.
A katódnál
PbSO 4 + 2e - => Pb + SO 4 2-
Az anódnál
PbSO 4 + 2H 2 O => PbO 2 + SO 4 2- + 4H - + 2e -
Két egyenlet fölött kombinálva a teljes kémiai reakció az lesz
2PbSO 4 + 2H 2 O => PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4
Az ólomakkumulátor töltésére különféle módszerek alkalmazhatók. Mindegyik módszer alkalmazható speciális ólom-sav akkumulátorokhoz, speciális alkalmazásokhoz. Egyes alkalmazások állandó feszültségű töltési módszert, egyes alkalmazások állandó áramú módszert használnak, míg a csiklandozó töltés bizonyos esetekben hasznos is. Általában az akkumulátorgyártó biztosítja a megfelelő ólom-sav akkumulátorok töltésének megfelelő módját. Az állandó áramú töltést általában nem használják az ólom-sav akkumulátor töltésekor.
Az ólom savas akkumulátorokban alkalmazott leggyakoribb töltési módszer az állandó feszültségű töltési módszer, amely a töltési idő szempontjából hatékony folyamat. A teljes töltési ciklusban a töltési feszültség állandó marad, és az áram fokozatosan csökken az akkumulátor töltöttségi szintjének növekedésével.
Ólomsav akkumulátor lemerítése
Az ólomsav akkumulátor lemerülése ismét vegyi reakciókkal jár. A kénsav hígított formában van, tipikusan 3: 1 arányban vízzel és kénsavval. Amikor a terhelések össze vannak kapcsolva a lemezeken, a kénsav ismét pozitív 2H + és negatív SO 4 ionokra bomlik. A hidrogén-ionok reakcióba lépnek a PbO 2, és PbO és víz H 2 O. PbO elkezd reagálni a H 2 SO 4, és létrehoz PbSO 4 és H 2 O.
A másik oldalon az SO 4 - ionok kicserélik a Pb elektronjait, így radikális SO 4 keletkezik, amely tovább hozza létre a PbSO 4 reakcióját a Pb-vel.
Amint azt fentebb kifejtettük, a kémiai reakciók az anódon és a katódon következnek be a kisülési folyamat során. Ezek a reakciók pontosan ellentétesek a töltési reakciókkal:
A katódnál
Pb + SO 4 2- => PbSO 4 + 2e -
Anódon:
PbO 2 + SO 4 2- + 4H - + 2e - => PbSO 4 + 2H 2 O
Két egyenlet fölött kombinálva a teljes kémiai reakció az lesz
PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 => 2PbSO 4 + 2H 2 O
Az anódon és a katódon átívelő elektroncsere miatt ez befolyásolja a lemezek közötti elektronegyensúlyt. Ezután az elektronok átáramlanak a terhelésen, és az akkumulátor lemerül.
E kisülés során a hígított kénsav gravitációja csökken. Ugyanakkor csökken a sejt potenciális különbsége is.
Kockázati tényező és elektromos minősítések
Az ólomsav akkumulátor káros, ha nem tartják biztonságosan karban. Mivel az akkumulátor hidrogéngázt generál a vegyi folyamat során, nagyon veszélyes, ha nem szellőztetett helyen használják. A pontatlan töltés súlyosan károsítja az akkumulátort.
Melyek az ólom-sav akkumulátor szabványos minősítései?
Minden ólom-sav akkumulátor adatlapot tartalmaz a normál töltőáramhoz és a kisülési áramhoz. Az autóipari felhasználásra alkalmas 12 V-os ólomakkumulátor általában 100Ah és 350Ah között lehet. Ezt a besorolást úgy definiálják, mint egy 8 órás időtartamú kisütési besorolást.
Például egy 160Ah-os akkumulátor 20A tápfeszültséget tud biztosítani a terheléshez a fesztávolság 8 órája alatt. Húzhatunk nagyobb áramot, de nem tanácsos ezt megtenni. A maximális kisütési áramnál 8 óránál nagyobb áram felvétele károsítja az akkumulátor hatékonyságát, és az akkumulátor belső ellenállása is megváltoztatható, ami tovább növeli az akkumulátor hőmérsékletét.
Másrészt a töltési szakaszban óvatosnak kell lennünk a töltő polaritásával kapcsolatban, azt megfelelően össze kell kötni az akkumulátor polaritásával. A fordított polaritás veszélyes az ólom-sav akkumulátor töltésére. Az elkészített töltő töltőfeszültséggel és töltőárammérővel rendelkezik vezérlési lehetőséggel. Az akkumulátor töltéséhez nagyobb feszültséget kell biztosítanunk, mint az akkumulátor feszültsége. A maximális töltési áramnak meg kell egyeznie a maximális tápfeszültséggel 8 óra kisütési sebesség mellett. Ha ugyanazt a 12V 160Ah példát vesszük, akkor a maximális tápfeszültség 20A, tehát a maximális biztonságos töltőáram a 20A.
Nem szabad növelni vagy nagy töltőáramot biztosítani, mivel ez hőt és fokozott gáztermelést eredményez.
Ólom-sav akkumulátor karbantartási szabályok
- Az öntözés az elárasztott ólom-sav akkumulátorok leginkább elhanyagolt karbantartási jellemzője. Mivel a túltöltés csökkenti a vizet, gyakran ellenőriznünk kell. A kevesebb víz oxidációt okoz a lemezekben, és csökkenti az akkumulátor élettartamát. Adjon hozzá desztillált vagy ionizált vizet, ha szükséges.
- Ellenőrizze a szellőzőnyílásokat. Gumikupakokkal kell tökéletesíteni őket, gyakran a gumidugók túl szorosan tapadnak a furatokkal.
- Minden használat után töltse fel az ólom-savas akkumulátorokat. Hosszú időtartam újratöltés nélkül biztosítja a lemezek szulfatálását.
- Ne fagyassza le az akkumulátort, és ne töltse fel 49 ° C-nál nagyobb mértékben. Hideg környezetben az akkumulátorokat teljesen fel kell tölteni, mivel a fagyás szempontjából az akkumulátorok biztonságosabbak, mint az üresek.
- Ne merítse mélyen az akkumulátort 1,7 V-nál kisebb cellánként.
- Az ólomakkumulátor tárolásához teljesen fel kell tölteni, majd le kell üríteni az elektrolitot. Ekkor az akkumulátor kiszárad, és hosszú ideig tárolható.