Què és la bateria de plom àcid: tipus, funcionament i les seves aplicacions

Què és la bateria de plom àcid: tipus, funcionament i les seves aplicacions

Abans de saltar directament per conèixer els conceptes relacionats amb la bateria de plom àcid, comencem per la seva història. Així, un científic francès anomenat Nicolas Gautherot l'any 1801 va observar que a les proves d'electròlisi existeix una quantitat mínima de corrent fins i tot quan hi ha una desconnexió de la bateria principal. Mentre que l'any 1859, un científic anomenat Gatson va desenvolupar una bateria de plom àcid i aquesta va ser la primera que es recarrega mitjançant el pas del corrent invers. Aquesta va ser la versió inicial d'aquest tipus de bateria, mentre que Faure va afegir-hi moltes millores i, finalment, el tipus pràctic de bateria de plom àcid va ser inventat per Henri Tudor el 1886. Fem una discussió més detallada sobre aquest tipus de bateria. pila , treball, tipus, construcció i avantatges.



Què és la bateria de plom àcid?

La bateria de plom àcid es classifica com a bateries recarregables i secundàries. Tot i les proporcions mínimes d’energia a volum i d’energia a pes de la bateria, manté la capacitat d’alimentar corrents de sobrecàrrega augmentades. Això correspon a que les cèl·lules de plom àcid posseeixen una gran quantitat de potència en proporcions de pes.


Aquestes són les bateries que utilitzen peròxid de plom i esponja per convertir l'energia química en energia elèctrica. Aquests s’utilitzen majoritàriament en subestacions i sistemes d’alimentació per la raó per la qual han augmentat els nivells de tensió cel·lular i tenen un cost mínim.





Construcció

A la construcció de bateria de plom àcid , les plaques i els contenidors són els components crucials. La secció següent proporciona una descripció detallada de cada component utilitzat en la construcció. El diagrama de bateria de plom àcid és

Esquema de la bateria de plom àcid

Esquema de la bateria de plom àcid



Contenidor

Aquesta peça del contenidor està construïda amb ebonita, fusta recoberta de plom, vidre, goma dura feta de l’element bituminós, materials ceràmics o plàstic forjat que es col·loquen a la part superior per eliminar qualsevol tipus de descàrrega d’electròlits. Mentre que a la secció inferior del contenidor, hi ha quatre costelles on es col·loquen dues a la placa positiva i les altres a la placa negativa.

Aquí, el prisma actua com a base per a les plaques i, a més, protegeix les plaques del curtcircuit. Els components que s’utilitzen per a la construcció del contenidor han d’estar lliures d’àcid sulfúric, no s’han de doblar ni permeables ni contenir cap tipus d’impuresa que provoqui danys en els electròlits.


Plaques

Les plaques de la bateria de plom àcid es construeixen d’una manera diferent i totes estan formades per tipus similars de xarxa que es compon de components actius i plom. La xarxa és crucial per establir la conductivitat del corrent i per distribuir quantitats iguals de corrents als components actius. Si hi ha distribució desigual, hi haurà un afluixament del component actiu. Les plaques d’aquesta bateria són de dos tipus. Aquests són de plaques formades i de plaques Faure / enganxades.

Les plaques formades s’utilitzen principalment per a bateries estàtiques i també són pesades i costoses. Però tenen una llarga durabilitat i no són fàcils de perdre els seus components actius, fins i tot en processos de càrrega i descàrrega continus. Aquests tenen una proporció de capacitat mínima en pes.

Tot i que el procés enganxat s’utilitza principalment per a la construcció de plaques negatives que el de plaques positives. El component actiu negatiu és una mica complicat i experimenten una lleugera modificació en els processos de càrrega i descàrrega.

Component actiu

El component que participa activament en els processos de reacció química que es produeixen a la bateria, principalment en el moment de la càrrega i la descàrrega, s’anomena component actiu. Els components actius són:

  • Peròxid de plom: forma un component actiu positiu.
  • Plom esponja: aquest material forma el component actiu negatiu
  • Àcid sulfúric diluït: s’utilitza principalment com a electròlit

Separadors

Es tracta de làmines primes construïdes amb cautxú porós, fusta de plom recoberta i fibra de vidre. Els separadors es col·loquen entre les plaques per proporcionar un aïllament actiu. Tenen una forma acanalada per un costat i un acabat suau a les altres vores.

Vores de la bateria

Té arestes positives i negatives amb diàmetres de 17,5 mm i 16 mm.

Principi de funcionament de la bateria de plom àcid

Com que l'àcid sulfúric s'utilitza com a electròlit a la bateria, quan es dissol, les molècules que hi ha es dispersen com a SO4-(ions negatius) i 2H + (ions positius) i aquests tindran moviment lliure. Quan aquests elèctrodes es submergeixen en les solucions i proporcionen un subministrament de corrent continu, els ions positius tindran un moviment i es desplaçaran cap a la direcció de la vora negativa de la bateria. De la mateixa manera, els ions negatius tindran un moviment i es desplaçaran cap a la direcció de la vora positiva de la bateria.

Tots els ions hidrogen i sulfat recullen ions d’un i dos electrons i negatius del càtode i l’ànode i tenen una reacció amb l’aigua. Això forma hidrogen i àcid sulfúric. Mentre que les reaccions desenvolupades a partir de les reaccions anteriors reaccionen amb l'òxid de plom i formen peròxid de plom. Això significa que en el moment del procés de càrrega l'element del càtode de plom es manté com a plom mentre que l'ànode de plom es forma com a peròxid de plom de color marró fosc.

Quan no n’hi ha Subministrament de corrent continu i, en el moment en què es connecta un voltímetre entre els elèctrodes, mostra la diferència de potencial entre els elèctrodes. Quan hi hagi una connexió de cable entre els elèctrodes, hi haurà el pas de corrent des del negatiu a la placa positiva a través d’un circuit extern que significa que la cèl·lula té la capacitat de proporcionar una forma elèctrica d’energia.

Per tant, això mostra el funcionament de la bateria de plom àcid escenari.

Diferents tipus

El tipus de bateries de plom àcid es classifiquen principalment en cinc tipus i s’expliquen detalladament a la secció següent.

Tipus inundat - Aquest és el tipus d’encesa del motor convencional i té una bateria de tracció. L’electròlit té moviment lliure a la secció de la cel·la. Les persones que utilitzen aquest tipus poden tenir accessibilitat per a cada cel·la i poden afegir aigua a les cel·les quan la bateria s’asseca.

Tipus segellat - Aquest tipus de bateria plom-àcid és només un canvi menor al tipus de bateria inundada. Tot i que la gent no té accés a cada cel·la de la bateria, el disseny intern és gairebé similar al tipus inundat. La principal variació d’aquest tipus és que hi ha prou quantitat d’àcid que resisteix el flux fluït de reaccions químiques al llarg de la vida de la bateria.

Tipus VRLA - S’anomenen Bateries de plom àcid regulades per vàlvules que també s’anomenen bateries segellades. El procediment de control de valor permet l'evolució segura d'O2i H2gasos en el moment de la càrrega.

Tipus AGM - Aquest és el tipus de bateria Glass Glass Absorbed Matte que permet aturar l’electròlit a prop del material de la placa. Aquest tipus de bateria augmenta el rendiment dels processos de descàrrega i càrrega. S’utilitzen especialment en aplicacions d’inici de motors i esports de potència.

Tipus de gel - Aquest és el tipus humit de bateria de plom-àcid on l'electròlit d'aquesta cèl·lula està relacionat amb la sílice, cosa que fa que el material s'endureixi. Els valors de tensió de recàrrega de la cèl·lula són mínims en comparació amb altres tipus i també té més sensibilitat.

Reacció química de la bateria de plom àcid

La reacció química a la bateria es produeix principalment durant els mètodes de descàrrega i recàrrega i en el procés de descàrrega s’explica de la següent manera:

Quan la bateria està completament descarregada, l’ànode i els càtodes són PbO2i Pb. Quan es connecten mitjançant resistència, la bateria es descarrega i els electrons tenen el camí contrari en el moment de la càrrega. L’H2els ions tenen un moviment cap a l’ànode i es converteixen en un àtom. Arriba a l'abast amb PbO2, formant així PbSO4que és de color blanc.

De la mateixa manera, l’ió sulfat té un moviment cap al càtode i després d’arribar, l’ió es forma en SO4. Reacciona amb el plom càtode formant així sulfat de plom.

PbSO4+ 2H = PbO + H2O

PbO + H2TAN4= PbSO4+ 2H2O

PbO2+ H2TAN4+ 2H = PbSO4+ 2H2O

Reaccions químiques

Reaccions químiques

Durant el procés de recàrrega, el càtode i els ànodes estan relacionats amb les vores negatives i positives del subministrament de CC. Els ions H2 positius es mouen en la direcció del càtode i guanyen dos electrons i es formen com a àtom de H2. Pateix una reacció química amb sulfat de plom i forma plom i àcid sulfúric.

PbSO4+ 2H2O + 2H = PbSO4+ 2 H2TAN4

L'equació combinada per als dos processos es representa com

Procés de descàrrega i recàrrega

Procés de descàrrega i recàrrega

Aquí, la fletxa cap avall indica la descàrrega i una fletxa cap amunt indica el procés de recàrrega.

La vida

La temperatura funcional òptima per a la bateria de plom àcid és de 250C que vol dir 770F. L’augment de l’interval de temperatura escurça la longevitat. A la regla, per cada augment de temperatura de 80 ° C, redueix la vida mitjana de la bateria. Tot i que és una bateria regulada per valor que funciona a 250C té un durada de la bateria de plom àcid de 10 anys. I quan s’operi al 330C, només té un període de vida de 5 anys.

Aplicacions de bateries de plom àcid

  • S’utilitzen en il·luminacions d’emergència per proporcionar energia a les bombes de dipòsit.
  • S’utilitza en motors elèctrics
  • Submarins
  • Submarins nuclears

Aquest article ha explicat el principi, els tipus, la vida útil, la construcció, les reaccions químiques i les aplicacions de la bateria de plom àcid. A més, sàpiga què són avantatges de la bateria de plom àcid i desavantatges en diversos dominis?