Bateriile cu acid și caracteristicile lor

O baterie este o sursă de energie în care energia unei reacții chimice este transformată în energie electrică în timpul descărcării și invers în timpul încărcării. Principala sa diferență față de o baterie convențională este capacitatea de a restabili energia prin reîncărcare. Pentru a încărca, trebuie aplicat un curent continuu în direcția opusă descărcării.

Bateriile cu plumb au fost inventate în secolul al XIX-lea și rămân cele mai populare baterii la nivel mondial datorită costului redus și eficienței ridicate. Dispozitivul este alcătuit dintr-o carcasă și doi electrozi de polaritate opusă, imersați într-un electrolit - o soluție acidă - de unde și denumirea de baterii cu plumb (AKB - Rechargeable Acid Batteries). Bateriile cu plumb sunt cunoscute și sub denumirea de baterii cu plumb, datorită materialului din care sunt fabricați electrozii.

Cum funcționează?

Bateria funcționează pe baza procesului electrochimic prin care plumbul și dioxidul de plumb reacționează într-o soluție apoasă de acid sulfuric. Atunci când se aplică o sarcină electrozilor, are loc o reacție chimică între dioxidul de plumb și acidul sulfuric (H).₂AŞA₄, precum și reacția de oxidare a plumbului la sulfat de plumb. În timpul descărcării, dioxidul de plumb este redus la catod („-”), iar plumbul este oxidat la anod („+”). În timpul încărcării, au loc reacții chimice inverse și electroliza apei, eliberând oxigen la anod și hidrogen la catod.

Reacțiile de interacțiune care au loc în baterie pot fi descrise prin două formule:

1. PbO2₂ + Pb + 2H₂AŞA₄ → 2PbSO4₄ + 2 ore₂O — descărcare de gestiune.
2. 2PbSO4₄ + 2 ore₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂AŞA₄ — taxă.

În timpul descărcării, procesul de formare a sulfatului de plumb are loc în masele active ale anodului și catodului, iar consumul de acid sulfuric H₂AŞA₄ și o scădere a densității electrolitului. În timpul încărcării, au loc reacții inverse, se formează acid sulfuric, iar densitatea electrolitului crește. Sfârșitul procesului de încărcare se caracterizează prin finalizarea transformării substanțelor la electrozi și încetarea modificărilor electrolitice. Dacă încărcarea continuă, are loc o reacție nedorită de descompunere a apei (electroliză), eliberând bule de oxigen și hidrogen în electrolit, rezultând iluzia fierberii. Dacă se întâmplă acest lucru, trebuie adăugată apă distilată în baterie pentru a restabili electrolitul.

Proiecta

Bateriile cu acid au rămas neschimbate în designul lor intern de bază timp de peste o sută de ani.

            Designul bateriilor include:

1. Electrozii au forma unor grile plate din plumb, cu pulbere de dioxid de plumb (PbO) presată în celule.₂) pe anod, pulbere metalică de plumb (Pb) pe catod.
2. Separatorul este un dielectric poros care separă electrozii unul de celălalt, prevenind scurtcircuitele.
3. Electrolitul este acid sulfuric diluat cu apă (distilată) H₂AŞA₄, electrozi și un separator sunt plasați în el. Conductivitatea electrică maximă este atinsă la o temperatură de 20^OC, concentrația de acid sulfuric este de 35%, ceea ce se traduce printr-o densitate a electrolitului de 1,26 g/cm³. Rezistența internă este minimă, iar pierderile din dispozitiv sunt reduse semnificativ. În climatele cu temperaturi scăzute, densitatea soluției poate crește la 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³. Creșterea concentrației soluției acide previne înghețarea electrolitului, formând gheață în interiorul carcasei, care ar putea deteriora electrozii și rupe bateria.

Caracteristici principale, parametri

1. Capacitate (nominal) - cantitatea de energie electrică pe care o pot furniza bateriile cu acid, măsurarea are loc în momentul descărcării, sub o sarcină cu un curent de consum mic, unități de măsură - A*h.
2. Curentul de pornire - arată capacitatea bateriei de a furniza curenți mari la o temperatură de -18^OTimp de o jumătate de minut.
3. Capacitatea (rezerva) - arată perioada de timp în care bateriile cu acid furnizează un curent de 25 A până la o tensiune de 10,5 V.
4. Valoarea mai mică a tensiunii unei baterii descărcate este de 1,75 - 1,8 V.
5. Intervalul temperaturii de funcționare — — 40^Ode la - + 40^OCU.

Soiuri

În funcție de modul lor de funcționare, bateriile cu acid pot fi împărțite în trei grupe:

1. Mod ciclic — funcționează într-un ciclu de descărcare completă și încărcare completă, deconectând periodic bateria de la sursa de alimentare. Considerat cel mai sever mod, numărul de cicluri de descărcare 100% este limitat.
2. Modul tampon este un mod utilizat pe scară largă, care este blând cu bateria; nu permite descărcarea completă și se caracterizează prin conectarea constantă la o sursă de alimentare.
3. Mixt - o combinație de moduri tampon și ciclice, dar cea mai mare parte a timpului de funcționare este petrecută în modul tampon.

Cele mai comune baterii cu plumb disponibile pe piață pot fi împărțite în următoarele tipuri:

Vedere	Serviciu	Descriere	Tensiune, V
Plumb-acid	Servisat	Bateriile auto sunt de următoarele tipuri: cu conținut scăzut de antimoniu, antimoniu, acid-calciu și hibride.	612
Adunarea Generală Anuală VRLA	Fără întreținere	Separatoarele sunt fabricate din fibră de sticlă, funcționează în regim ciclic și tampon.	24612
VRLA	Fără întreținere	Carcasă etanșă, uneori din calciu, nu emite gaze, utilizată în modul tampon.	24612
GEL VLRA	Fără întreținere	Electrolitul este silicagel, care prelungește durata de viață a bateriei, iar bateria funcționează în mod tampon.	24612243648
OPzV	Fără întreținere	Electrozii au un design tubular, sunt rezistenți la descărcare completă și au o durată de viață de aproximativ 22 de ani.	2

Aplicație

1. Auto - bateriile cu acid sunt utilizate ca baterii de pornire.
2. Echipamente informatice - surse de alimentare neîntreruptibile (UPS) vă permit să salvați informații în cazul unei pene de curent.
3. Producția industrială - bateriile cu acid sunt utilizate ca surse de alimentare de rezervă.

Încărcare și recomandări generale

1. Încărcarea trebuie efectuată la o temperatură de 20^OCU.
2. Curentul de încărcare nu trebuie să depășească 10% din capacitatea nominală a bateriei.
3. Pentru utilizare în vehicule baterii cu acid La temperaturi scăzute, este mai bine să îl utilizați cu un sistem de încălzire electrică intern, deoarece capacitateEficiența dispozitivului se pierde cu 1% atunci când temperatura scade cu 1^OCU.
4. Nu se recomandă depozitarea baterii cu acid la temperaturi peste 30^OBateriile descărcate sau nedescărcate trebuie mai întâi încărcate complet.
5. Este mai bine să depozitați bateria într-un loc răcoros în timpul iernii, deoarece procesul de autodescărcare va fi minim și este necesar să aplicați vaselină pe borna pozitivă în prealabil.
6. Înainte de utilizare, baterii cu acid trebuie adus într-o cameră cu o temperatură de 20^ODe la 8 la 10 ore pentru a fi adus în stare de funcționare.