Прежде чем сразу перейти к изучению концепций свинцово-кислотных аккумуляторов, давайте начнем с их истории. Так, французский ученый по имени Николя Готеро в 1801 году заметил, что при испытании электролиза существует минимальный ток, даже когда происходит отключение основной батареи. В то время как в 1859 году ученый по имени Гатсон разработал свинцово-кислотную батарею, и это была первая батарея, которая заряжалась за счет прохождения обратного тока. Это была первоначальная версия такого типа батареи, тогда как Фор затем добавил к ней множество улучшений, и, наконец, практический тип свинцово-кислотной батареи был изобретен Анри Тюдором в 1886 году. Давайте более подробно обсудим этот тип батареи. аккумулятор , рабочие, виды, конструкция и льготы.
Что такое свинцово-кислотная батарея?
Свинцово-кислотные батареи подразделяются на аккумуляторные и вторичные батареи. Несмотря на минимальное соотношение энергии к объему и энергии к весу, батарея обладает способностью обеспечивать повышенные импульсные токи. Это соответствует тому, что свинцово-кислотные элементы обладают высокой удельной мощностью по отношению к весу.
Это батареи, которые используют перекись свинца и губчатый свинец для преобразования химической энергии в электрическую. Они в основном используются на подстанциях и в энергосистемах, поскольку имеют повышенные уровни напряжения элементов и минимальную стоимость.
Строительство
в конструкция свинцово-кислотных аккумуляторов , тарелки и контейнеры являются важнейшими компонентами. В следующем разделе приводится подробное описание каждого компонента, используемого в конструкции. В схема свинцово-кислотной батареи является
Схема свинцово-кислотных аккумуляторов
Контейнер
Эта часть контейнера изготовлена из эбонита, дерева со свинцовым покрытием, стекла, твердой резины, изготовленной из битумного элемента, керамических материалов или кованого пластика, которые размещаются сверху, чтобы исключить любой вид разряда электролита. В то время как в нижней части контейнера имеется четыре ребра, два из которых расположены на положительной пластине, а другие - на отрицательной пластине.
Здесь призма действует как основание для обеих пластин и дополнительно защищает пластины от короткого замыкания. Компоненты, которые используются для изготовления контейнера, не должны содержать серной кислоты, они не должны прогибаться, быть проницаемыми и не содержать никаких примесей, которые могут привести к повреждению электролита.
Тарелки
Пластины в свинцово-кислотных аккумуляторах сконструированы по-другому, и все они состоят из аналогичных типов сетки, которая состоит из активных компонентов и свинца. Сетка имеет решающее значение для обеспечения проводимости тока и для передачи равных величин тока активным компонентам. Если будет неравномерное распределение, то произойдет расшатывание активного компонента. Пластины в этой батарее бывают двух видов. Это плантационные / формованные плиты и формованные / клееные плиты.
Формованные пластины в основном используются для статических аккумуляторов, они также тяжелые и дорогие. Но они обладают длительным сроком службы, и они нелегко теряют свои активные компоненты даже при непрерывных процессах зарядки и разрядки. У них минимальное соотношение мощности и веса.
В то время как процесс приклеивания чаще используется для изготовления отрицательных пластин, чем для изготовления положительных пластин. Отрицательный активный компонент несколько сложен, и они претерпевают незначительные изменения в процессах зарядки и разрядки.
Активный компонент
Компонент, который активно участвует в процессах химических реакций, происходящих в аккумуляторе, главным образом во время зарядки и разрядки, называется активным компонентом. Активные компоненты:
- Перекись свинца - образует положительный активный компонент.
- Губчатый свинец - этот материал образует отрицательный активный компонент
- Разбавленная серная кислота - в основном используется в качестве электролита.
Сепараторы
Это тонкие листы, изготовленные из пористой резины, свинцовой древесины с покрытием и стекловолокна. Между пластинами расположены разделители, обеспечивающие активную изоляцию. Они имеют рифленую форму с одной стороны и гладкую поверхность с другой стороны.
Края батареи
Он имеет положительную и отрицательную кромки диаметром 17,5 мм и 16 мм.
Принцип работы свинцово-кислотной батареи
Поскольку серная кислота используется в качестве электролита в батарее, когда она растворяется, молекулы в ней рассеиваются в виде SO4-(отрицательные ионы) и 2H + (положительные ионы), и они будут иметь свободное движение. Когда эти электроды погружены в растворы и обеспечивают источник постоянного тока, положительные ионы будут двигаться в направлении отрицательного края батареи. Таким же образом отрицательные ионы будут двигаться в направлении положительного края батареи.
Все ионы водорода и сульфата собирают одно- и двухэлектронные и отрицательные ионы с катода и анода, и они вступают в реакцию с водой. При этом образуется водород и серная кислота. В то время как развитые из вышеперечисленных реакций реагируют с оксидом свинца и образуют пероксид свинца. Это означает, что во время процесса зарядки свинцовый катодный элемент сам остается свинцовым, тогда как свинцовый анод представляет собой пероксид свинца темно-коричневого цвета.
Когда нет Питание постоянного тока а затем, когда вольтметр подключен между электродами, он отображает разность потенциалов между электродами. Когда есть соединение провода между электродами, будет проходить ток от отрицательной к положительной пластине через внешнюю цепь, что означает, что ячейка обладает способностью обеспечивать электрическую форму энергии.
Итак, это показывает свинцово-кислотная батарея работает сценарий.
Различные виды
В типы свинцово-кислотных аккумуляторов в основном делятся на пять типов, и они подробно описаны в нижеследующем разделе.
Затопленный Тип - Это обычный тип зажигания двигателя с тяговым аккумулятором. Электролит имеет свободное движение в секции ячейки. Люди, которые используют этот тип, могут иметь доступ к каждой ячейке, и они могут добавлять воду в ячейки, когда батарея высыхает.
Герметичный Тип - этот вид свинцово-кислотных аккумуляторов - лишь незначительное изменение по сравнению с залитыми аккумуляторами. Несмотря на то, что люди не имеют доступа к каждой ячейке в батарее, внутренняя конструкция почти такая же, как и у залитого типа. Основное отличие этого типа состоит в том, что существует достаточное количество кислоты, которая выдерживает плавное протекание химических реакций на протяжении всего срока службы батареи.
Тип VRLA - Это называется Свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном которые также называют герметичными батареями. Процедура контроля стоимости позволяет безопасно развивать Oдваи Hдвагазы во время зарядки.
Тип AGM - Это батарея типа Absorbed Glass Matte, которая позволяет электролиту задерживаться рядом с материалом пластины. Этот вид аккумулятора увеличивает производительность процессов разряда и зарядки. Они особенно используются в силовых видах спорта и для запуска двигателей.
Тип геля - Это свинцово-кислотный аккумулятор мокрого типа, в котором электролит в этом элементе связан с кремнеземом, что делает материал жестким. Значения напряжения перезарядки элемента питания минимальны по сравнению с другими типами, и он также имеет большую чувствительность.
Свинцово-кислотная батарея Химическая реакция
Химическая реакция в батарее происходит в основном во время разрядки и зарядки, и в процессе разрядки это объясняется следующим образом:
Когда аккумулятор полностью разряжен, то анод и катоды - PbOдваи Pb. Когда они соединяются с помощью сопротивления, батарея разряжается, и электроны во время зарядки идут противоположным путем. Hдваионы движутся к аноду и становятся атомами. Это доступно с PbOдва, образуя PbSO4который имеет белый цвет.
Таким же образом сульфат-ион движется к катоду, и, достигнув, ион превращается в SO4. Реагирует свинцом катод таким образом образуя сульфат свинца.
PbSO4+ 2H = PbO + HдваИЛИ
PbO + HдваТАК4= PbSO4+ 2HдваИЛИ
PbOдва+ HдваТАК4+ 2H = PbSO4+ 2HдваИЛИ
Химические реакции
Во время процесса зарядки катод и аноды связаны с отрицательным и положительным фронтами источника постоянного тока. Положительные ионы H2 движутся в направлении катода, получают два электрона и образуют атом H2. Он вступает в химическую реакцию с сульфатом свинца и образует свинец и серную кислоту.
PbSO4+ 2HдваO + 2H = PbSO4+ 2 часадваТАК4
Комбинированное уравнение для обоих процессов представлено как
Процесс разряда и перезарядки
Здесь стрелка вниз указывает разряд, а стрелка вверх указывает процесс перезарядки.
Жизнь
Оптимальная рабочая температура для свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 25 ° С.0C, что означает 770F. Увеличение диапазона температур сокращает продолжительность жизни. Как правило, при повышении температуры на 80 ° C период полураспада аккумулятора сокращается. В то время как батарея с регулируемым значением работает на 250C имеет срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов 10 лет. И когда это работает на 330C, срок его службы составляет всего 5 лет.
Свинцово-кислотные батареи
- Они используются в аварийном освещении для обеспечения питания отстойных насосов.
- Используется в электродвигателях
- Подводные лодки
- Атомные подводные лодки
В этой статье объясняется принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов, их типы, срок службы, конструкция, химические реакции и применение. Кроме того, знайте, какие преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов и недостатки в разных доменах?
