Čo je olovená batéria: typy, práca a jej aplikácie

Pred priamym skokom na poznanie pojmov týkajúcich sa olovenej batérie začnime s jej históriou. Takže francúzsky vedec menom Nicolas Gautherot v roku 1801 zistil, že pri testovaní elektrolýzy existuje minimálne množstvo prúdu, aj keď je odpojená hlavná batéria. Zatiaľ čo v roku 1859 vyvinul vedec menom Gatson olovenú batériu a bola to prvá batéria, ktorá sa nabíjala prechodom spätného prúdu. Toto bola počiatočná verzia tohto druhu batérií, zatiaľ čo Faure k tomu pridal mnoho vylepšení a nakoniec praktický typ olovených batérií vynašiel Henri Tudor v roku 1886. Poďme si podrobnejšie popísať tento druh batérií. batéria , práca, typy, konštrukcia a výhody.

Čo je to olovená batéria?

Olovená batéria patrí do klasifikácie nabíjateľných a sekundárnych batérií. Napriek minimálnym pomerom energie k objemu a hmotnosti k batérii si zachováva schopnosť dodávať zvýšené nárazové prúdy. To zodpovedá tomu, že olovo-kyslé bunky majú vysoké množstvo energie a hmotnosti.

Jedná sa o batérie, ktoré využívajú peroxid olova a špongiové olovo na premenu chemickej energie na elektrickú. Väčšinou sa používajú v rozvodniach a energetických systémoch z dôvodu, že majú zvýšené úrovne napätia článkov a minimálne náklady.

Konštrukcia

V konštrukcia olovených batérií , platne a nádoby sú rozhodujúcimi súčasťami. Nasledujúca časť poskytuje podrobný popis každého komponentu použitého pri stavbe. The schéma olovených batérií je

Schéma olovených batérií

Kontajner

Táto časť nádoby je vyrobená z ebonitu, olovnatého dreva, skla, tvrdej gumy vyrobenej z bitúmenových prvkov, keramických materiálov alebo kovaného plastu, ktoré sú umiestnené na vrchnej časti, aby sa vylúčil akýkoľvek druh výboja elektrolytu. Zatiaľ čo v spodnej časti nádoby existujú štyri rebrá, kde sú dve umiestnené na pozitívnej doske a ďalšie na negatívnej doske.

Hranol tu slúži ako základ pre obidve platne a navyše chráni platne pred skratom. Súčasti, ktoré sa používajú na konštrukciu zásobníka, by nemali obsahovať kyselinu sírovú, nemali by sa ohýbať ani byť priepustné a nemali by obsahovať žiadne nečistoty, ktoré by mohli viesť k poškodeniu elektrolytom.

Dosky

Dosky v olovenej batérii sú konštruované iným spôsobom a všetky sú vyrobené z podobných typov mriežky, ktorá je vyrobená z aktívnych zložiek a olova. Mriežka je rozhodujúca pre stanovenie vodivosti prúdu a pre šírenie rovnakého množstva prúdov k aktívnym zložkám. Ak dôjde k nerovnomernému rozdeleniu, dôjde k uvoľneniu aktívnej zložky. Dosky v tejto batérii sú dvojakého druhu. Jedná sa o dosky vyrobené z rastlín / tvarované dosky a dosky Faure / lepené.

Tvarované platne sa používajú hlavne na statické batérie a sú tiež ťažké a drahé. Majú ale dlhú životnosť a nie sú ľahko náchylné na stratu aktívnych zložiek ani pri kontinuálnom nabíjaní a vybíjaní. Tieto majú minimálny pomer hmotnosti a hmotnosti.

Prilepený proces sa väčšinou používa na konštrukciu negatívnych dosiek ako na vytvorenie pozitívnych dosiek. Negatívna aktívna zložka je trochu komplikovaná a dochádza k jej miernej modifikácii v nabíjacích a vybíjacích procesoch.

Aktívna zložka

Zložka, ktorá sa aktívne podieľa na procesoch chemickej reakcie, ku ktorým dochádza v batérii hlavne v čase nabíjania a vybíjania, sa označuje ako aktívna zložka. Aktívne zložky sú:

• Peroxid olovnatý - tvorí pozitívnu aktívnu zložku.
• Špongiové olovo - Tento materiál tvorí negatívne aktívnu zložku
• Zriedená kyselina sírová - používa sa hlavne ako elektrolyt

Oddeľovače

Jedná sa o tenké plechy, ktoré sú vyrobené z pórovitého kaučuku, lakovaného olovnatého dreva a sklenených vlákien. Separátory sú umiestnené medzi doskami, aby poskytovali aktívnu izoláciu. Na jednej strane majú drážkovaný tvar a na ostatných okrajoch hladkú povrchovú úpravu.

Hrany batérie

Má kladné a záporné hrany s priemermi 17,5 mm a 16 mm.

Princíp fungovania olovených batérií

Pretože sa kyselina sírová používa ako elektrolyt v batérii, po jej rozpustení sa molekuly v nej rozptýlia ako SO₄^-(záporné ióny) a 2H + (kladné ióny) a tieto budú mať voľný pohyb. Keď sú tieto elektródy ponorené do roztokov a poskytujú jednosmerné napájanie, potom sa kladné ióny budú pohybovať a pohybovať sa v smere k zápornému okraju batérie. Rovnakým spôsobom budú mať záporné ióny pohyb a pohyb budú sa pohybovať v smere kladného okraja batérie.

Každý vodíkový a síranový ión zhromažďuje jeden a dva elektrónové a záporné ióny z katódy a anódy a reaguje s vodou. Tak vzniká vodík a kyselina sírová. Zatiaľ čo vyvinuté z vyššie uvedených reakcií reagujú s oxidom olovnatým a tvoria peroxid olova. To znamená, že v čase procesu nabíjania zostáva prvok olovenej katódy ako olovo sám, zatiaľ čo olovená anóda je tvorená ako peroxid olova, ktorý má tmavohnedú farbu.

Keď nie je Jednosmerné napájanie a potom v čase, keď je medzi elektródy pripojený voltmetr, zobrazuje rozdiel potenciálov medzi elektródami. Keď dôjde k prepojeniu drôtu medzi elektródami, dôjde k prechodu prúdu z negatívu na pozitívnu dosku cez vonkajší obvod, čo znamená, že článok je schopný poskytovať elektrickú formu energie.

Toto teda ukazuje olovená batéria funguje scenár.

Odlišné typy

The typy olovených batérií sú rozdelené hlavne do piatich typov a sú podrobne vysvetlené v nasledujúcej časti.

Zaplavený typ - Toto je konvenčný typ zapaľovania motora a má trakčnú batériu. Elektrolyt má voľný pohyb v časti článku. Ľudia, ktorí používajú tento typ, môžu mať prístup ku každému článku a do článkov môžu pridávať vodu, keď batéria vyschne.

Zapečatený typ - tento druh olovnatej batérie je len malou zmenou oproti zatopenému typu batérie. Aj keď ľudia nemajú prístup ku každému článku v batérii, vnútorný dizajn je takmer podobný ako pri zaplavenom type. Hlavnou variáciou v tomto type je to, že existuje dostatočné množstvo kyseliny, ktoré vydrží plynulý tok chemických reakcií po celú dobu životnosti batérie.

Typ VRLA - Tieto sa volajú Ventilovo regulované olovené batérie ktoré sa tiež nazývajú utesnený typ batérie. Postup kontroly hodnoty umožňuje bezpečný vývoj O_dvaa H_dvaplyny v čase nabíjania.

Typ AGM - Toto je batéria s absorpčným sklom matná, ktorá umožňuje zastavenie elektrolytu v blízkosti materiálu platne. Tento druh batérie zvyšuje výkonnosť procesov vybíjania a nabíjania. Používajú sa najmä v silových športoch a pri spúšťaní motorov.

Typ gélu - Toto je mokrý druh olovnatej batérie, kde je elektrolyt v tomto článku spojený s oxidom kremičitým, čo spôsobuje tuhnutie materiálu. Hodnoty nabíjacieho napätia článku boli v porovnaní s inými typmi minimálne, a má tiež väčšiu citlivosť.

Chemická reakcia na olovené batérie

Chemická reakcia v batérii prebieha hlavne pri metódach vybíjania a nabíjania a pri procese vybíjania sa vysvetľuje nasledovne:

Keď je batéria úplne vybitá, potom sú anóda a katódy PbO_dvaa Pb. Ak sú pripojené pomocou odporu, batéria sa vybije a elektróny majú v čase nabíjania opačnú cestu. H_dvaióny majú pohyb smerom k anóde a stávajú sa atómom. Dostáva sa do dosahu pomocou PbO_dva, čím sa vytvorí PbSO₄ktorá je bielej farby.

Rovnakým spôsobom má síranový ión pohyb smerom ku katóde a po dosiahnutí sa ión formuje do SO₄. Reaguje olovom katóda čím sa vytvorí síran olovnatý.

PbSO₄+ 2H = PbO + H_dvaALEBO

PbO + H_dvaTAK₄= PbSO₄+ 2 H_dvaALEBO

PbO_dva+ H_dvaTAK₄+ 2H = PbSO₄+ 2 H_dvaALEBO

Chemické reakcie

Počas procesu nabíjania sú katóda a anódy v spojení s negatívnymi a pozitívnymi okrajmi jednosmerného napájania. Pozitívne ióny H2 sa pohybujú v smere katódy a získavajú dva elektróny a tvoria sa ako atóm H2. Podstupuje chemickú reakciu so síranom olovnatým a vytvára olovo a kyselinu sírovú.

PbSO₄+ 2 H_dvaO + 2H = PbSO₄+ 2 H_dvaTAK₄

Kombinovaná rovnica pre oba procesy je znázornená ako

Proces vybitia a dobitia

Tu šípka dole označuje vybitie a šípka hore označuje proces dobíjania.

Život

Optimálna funkčná teplota pre olovené batérie je 25⁰C, čo znamená 77⁰F. Zvýšenie teplotného rozsahu skracuje životnosť. Pravidlom je, že pri každom zvýšení teploty o 80 ° C znižuje polčas rozpadu batérie. Zatiaľ čo hodnota regulovaná batéria, ktorá funguje na 25⁰C má výdrž olovenej batérie 10 rokov. A keď sa to bude prevádzkovať na 33⁰C, má životnosť iba 5 rokov.

Aplikácie olovených batérií

• Používajú sa pri núdzovom osvetlení na zabezpečenie energie pre jímkové čerpadlá.
• Používa sa v elektrických motoroch
• Ponorky
• Jadrové ponorky

Tento článok vysvetlil princíp fungovania olovených batérií, typy, životnosť, konštrukciu, chemické reakcie a aplikácie. Okrem toho vedieť, čo sú výhody olovených batérií a nevýhody v rôznych doménach?