Podstawowa wiedza na temat bezobsługowych akumulatorów kwasowo-ołowiowych

Podstawowa wiedza na temat bezobsługowych akumulatorów kwasowo-ołowiowych

Zwykła nazwa baterii bezobsługowej, którą ludzie często nazywają, nazywa się szczelnie zamkniętym akumulatorem ołowiowo-kwasowym. Uszczelniona bateria kwasowo-ołowiowa z zaworem ma osłonę, pokrywę zaworu i blok zacisków widziany z zewnątrz. Materiał uszczelniający wokół końcówek jest czerwony i czarny (lub niebieski), aby wskazać dodatnie i ujemne elektrody. Akumulator 12 V jest podzielony na sześć niezależnych izolowanych ogniw, z których każda ma dodatnią grupę płytową i grupę płytek ujemnych połączonych odpowiednimi przewodami magistrali. Płyta akumulatora kwasowo-ołowiowego przypomina konstrukcję żelbetową. Powstaje przez pokrycie (lub zwijanie) materiału aktywnego na szkielecie siatki drutem ze stopu: materiał na elektrodzie dodatniej jest dwutlenkiem ołowiu (PbO2), a płyta z elektrodą ujemną Substancją na niej jest aksamitny ołów ( Pb). Każda z płytek dodatnich i ujemnych jest przeplatana porowatym materiałem z mikrofibry (również wypełnionym materiałem z żelu krzemionkowego), w którym adsorbowany jest elektrolit z kwasu siarkowego (H2SO4), a materiał włóknisty (lub materiał z żelu krzemionkowego) jest poddawany reakcji elektrochemicznej. Proces transportu fazy ciekłej i transportu fazy gazowej w procesie, który jest szczelnie połączony z dodatnimi i ujemnymi grupami płyt w celu utworzenia ogniwa akumulatora 2V. Ponieważ akumulatory ołowiowo-kwasowe nieuchronnie wytwarzają wodór i tlen podczas ładowania, wytwarzają one ciśnienie w komórkach, gdy są one za duże i za późno, aby utworzyć i utworzyć wodę. Aby zapewnić normalną i bezpieczną eksploatację baterii, każda komórka ma własny zawór przelewowy, który pozwala gazowi wydostawać się automatycznie, gdy ciśnienie jest nadmierne. W porównaniu do bogatej baterii płynnej wypełnionej elektrolitem w zbiorniku akumulatora, uszczelniona elektrycznie bateria kwasowo-ołowiowa zawiera tylko niewielką ilość elektrolitu w środku, co jest słabą baterią płynu. Jednakże ze względu na pewną redundancję zaangażowanego elektrolitu i rozsądne wykorzystanie ciśnienia zaworu przelewowego, strata wody spowodowana przez ucieczkę gazu jest niezwykle mała, tak że elektrolit baterii sterowanej zaworem jest zasadniczo w użyciu. proces. Nie ma potrzeby uzupełniania, więc uszczelnione elektrycznie akumulatory ołowiowo-kwasowe również stały się bateriami bezobsługowymi.

Ile wynosi normalne napięcie baterii?

Często mówi się, że napięcie akumulatora wynosi 12V. Wspomniany tutaj 12v odnosi się do najbardziej podstawowego parametru baterii - potencjału nominalnego (jednostka v). Akumulator kwasowo-ołowiowy ma nominalny potencjał 2v, a nominalny potencjał sześciu baterii jednotestowych wynosi 12v. Zasilanie stosowane w pojazdach elektrycznych składa się zazwyczaj z 2 do 5 baterii 12 V połączonych szeregowo w celu utworzenia akumulatorów 24v, 36v, 48v, 60v. Tutaj określa się teoretyczne wartości określone przez charakterystykę aktywnych materiałów stosowanych w akumulatorach. W rzeczywistości istnieją różnice w napięciu i potencjale nominalnym akumulatora w różnych warunkach. Na przykład normalny akumulator kwasowo-ołowiowy o nominalnym potencjale 12V jest na końcu procesu ładowania, polaryzacja ładowania osiąga maksymalną wartość, a napięcie może osiągnąć 14,4 v lub więcej; na końcu wyładowania polaryzacja rozładowania osiąga wartość maksymalną. Napięcie może wynosić zaledwie 9v. Po zatrzymaniu ładowania lub rozładowaniu i pozostawieniu go na kilka godzin napięcie polaryzacji (plan koncentracji) całkowicie zanika. Potencjał tej baterii 12V może wynosić od 13,8V (po napełnieniu) do 11V (po rozładowaniu). Jest to spowodowane zmianą stanu materiału aktywnego wewnątrz akumulatora.

Jakie jest znaczenie pojemności baterii (Ah)?

Pojemność znamionowa akumulatora, c, jest iloczynem prądu rozładowania (A) i czasu rozładowania (h). Ponieważ Ah uzyskane przy użyciu różnych parametrów rozładowania dla tego samego akumulatora jest inne, w celu ułatwienia opisu, pomiaru i porównania pojemności akumulatora, należy wcześniej ustalić jednolite warunki. W praktyce pojemność baterii określa się jako ilość energii elektrycznej dostarczanej przez ustawiony prąd, aby rozładować akumulator do ustawionego napięcia. Można również powiedzieć, że pojemność baterii jest iloczynem czasu, jaki upłynął między rozładowaniem akumulatora do ustawionego napięcia a ustawionym prądem i prądem. W celu ustalenia jednolitych warunków, po pierwsze, zgodnie z różnicami w charakterystyce konstrukcyjnej baterii i zastosowaniu, ustawia się kilka czasów wyładowań. Najczęstsze z nich to 20 godzin i 10 godzin, a akumulator elektryczny pojazdu wynosi 2 godziny. Jest napisany jako C20. C10 i C2, gdzie C oznacza pojemność baterii, a następnie liczbę określającą liczbę godzin, przez którą bateria jest rozładowywana do ustalonego napięcia z prądem o określonej intensywności. W ten sposób znamionowy prąd rozładowania uzyskuje się przez podzielenie liczby godzin przez pojemność. Oznacza to, że baterie o tej samej pojemności i różnych prędkościach rozładowania mają znacznie inny nominalny prąd rozładowania. Na przykład, rower elektryczny ma pojemność akumulatora 10 Ah i szybkość rozładowania wynoszącą 2 godziny. Jest napisany jako 10 Ah2, a jego znamionowy prąd rozładowania wynosi 10 (Ah) / 2 (h) = 5 A; a akumulator do rozruchu samochodu ma pojemność 54 Ah. Stopień rozładowania wynosi 20 godzin, zapisany jako 54Ah20, jego znamionowy prąd rozładowania wynosi tylko 54 (Ah) / 20 (h) = 2.7A! Innymi słowy, jeśli oba akumulatory są rozładowane odpowiednio 5A i 2.7A, powinno to trwać 2 godziny i 20 godzin, aby spaść do ustawionego napięcia. Podane napięcie zadane odnosi się do napięcia zakańczającego (jednostka V). Napięcie zakańczające można po prostu rozumieć jako: napięcie akumulatora spada podczas rozładowania do wartości minimalnej, która nie powoduje uszkodzeń. Wartość napięcia zakończenia nie jest stała. Zmniejsza się wraz ze wzrostem prądu rozładowania. Im większy prąd rozładowania tej samej baterii, tym niższe może być napięcie końcowe i na odwrót. Oznacza to, że kiedy duży prąd jest rozładowany, napięcie akumulatora może spadać do niższej wartości, a mały prąd rozładowania nie jest możliwy, w przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia. Bieżąca intensywność baterii podczas pracy jest często wyrażana w postaci powiększenia, zapisanej jako NCh. N to wielokrotność, C to liczba godzin pojemności, a h to liczba godzin określona przez szybkość zrzutu. Tutaj wartość h jest używana tylko jako przypomnienie, że odpowiednia bateria należy do tej szybkości rozładowywania, więc bateria, która specyficznie opisuje pewną szybkość czasową, jest to, że powiększenie jest często zapisywane w postaci NC bez zapisywania standardowego . Mnożenie wielokrotnego N przez pojemność C jest równe prądowi A. Na przykład, 20Ah używa wyładowania z szybkością 0,5c, 0,5 x 20 = 10A. Dla innego przykładu kąta: pojemność akumulatora początkowego akumulatora 54Ah, zmierzony prąd wyjściowy wynosi 5,4 A, wtedy jego szybkość rozładowania N wynosi 5,4 / 54 = 0,1 C.

Jak działają akumulatory kwasowo-ołowiowe

1. Generowanie siły elektromotorycznej baterii kwasowo-ołowiowej

Po naładowaniu akumulatora kwasowo-ołowiowego, elektrodowy dwutlenek ołowiu (PB02), działanie cząsteczek wody w roztworze kwasu siarkowego, niewielka ilość dwutlenku ołowiu i wody w celu utworzenia dysocjowalnej niestabilnej substancji - wodorotlenek ołowiu (Pb (OH) ) 4) Jon wodorotlenowy znajduje się w roztworze, a jon ołowiu (Pb4) pozostaje na dodatniej płycie elektrody, więc elektrony są nieobecne na dodatniej płycie elektrody. Po naładowaniu akumulatora kwasowo-ołowiowego, płytka elektrody ujemnej to ołów (Pb), a kwas siarkowy w elektrolicie (H2S04). Reakcja przechodzi w jony ołowiu (Pb2), a jony ołowiu są przenoszone do elektrolitu, pozostawiając dwa elektrony (2e) pozostały na płytce ujemnej. Materiały szkoleniowe, gdy obwód zewnętrzny nie jest podłączony (obwód otwarty baterii), ze względu na działanie chemiczne, na płycie silnika nie ma elektronu, a płyta ujemna ma więcej elektronów, a między dwiema płytami powstaje pewna różnica potencjałów. Jest to siła elektromotoryczna akumulatora.

2. Reakcja elektrochemiczna akumulatora ołowiowo-kwasowego podczas rozładowania

Akumulator kwasowo-ołowiowy jest umieszczony na telewizorze, a różnica potencjałów akumulatora działa na katodę. Elektrony na ujemnej płytce przechodzą przez płytkę dodatnią, tworząc prąd. W tym samym czasie w akumulatorze powstaje reakcja chemiczna. Po emisji dwóch elektronów z każdego atomu ołowiu na płytce elektrody ujemnej, wytworzone jony ołowiu (Pb2) reagują z jonem siarczanowym (S04-2) w elektrolicie, tworząc nierozpuszczalny siarczan ołowiu (PbS04) na płycie elektrody. Jony tlenu (0-2) zhydrolizowane przez dodatnią płytę elektrody reagują z jonami wodoru (H) w roztworze elektrolitycznym, tworząc stabilną wodę. Pod działaniem pola elektrycznego jonu siarczanowego i jonu wodorowego istniejącego w elektrolicie elektrody dodatnie i ujemne baterii są odpowiednio przesuwane w celu wytworzenia prądu wewnątrz akumulatora, a cały obwód zostaje uformowany, a akumulator jest ciągle odprowadzane na zewnątrz. Stężenie H2S04 stale zmniejsza się podczas wyładowywania, wzrasta stężenie siarczanu ołowiu (PbS04) na elektrodach dodatnich i ujemnych, zwiększa się rezystancja wewnętrzna baterii (siarczan ołowiu nie przewodzi prądu elektrycznego), stężenie elektrolitu maleje, a siła elektromotoryczna akumulatora maleje.

3. Reakcja elektrochemiczna procesu ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego

Podczas ładowania zewnętrzne źródło zasilania (słupek ładujący lub prostownik) powinno być podłączone zewnętrznie w celu przywrócenia materiału wygenerowanego przez płytki dodatnie i ujemne po rozładowaniu do pierwotnego materiału aktywnego i przekształcenia zewnętrznej energii elektrycznej w energię chemiczną do przechowywania. Na dodatniej płycie elektrodowej siarczan ołowiu jest dysocjowany na dwuwartościowe jony ołowiu (Pb2) i jony ujemne siarczanu (SO4-2) pod działaniem prądu zewnętrznego. Ponieważ zewnętrzne źródło prądu w sposób ciągły pobiera elektrony z elektrody dodatniej, druga z dodatnich płyt elektrod jest zabarwiona. Ołów jon wychwytu Pb2) uwalnia w sposób ciągły dwa elektrony, które mają być dodane, staje się czterowartościowymi jonami ołowiu (Pb4) i nadal reaguje z wodą, ostatecznie wytwarzając dwutlenek ołowiu (PbO2) na dodatniej płycie elektrody. Na elektrodzie ujemnej siarczan ołowiu jest dysocjowany na dwuwartościowe jony ołowiu (Pb2) i jony ujemne siarczanu (SO4-2) pod działaniem prądu zewnętrznego. Ponieważ elektroda ujemna w sposób ciągły pozyskuje elektrony z zewnętrznego źródła energii, wolna elektroda w pobliżu płytki ujemnej elektrody. Ołów jonu o wartościowości (Pb2) jest neutralizowany do ołowiu (Pb) i przylega do płytki ujemnej elektrody jako aksamitny ołów. W elektrolicie dodatnia elektroda generuje w sposób ciągły wolne jony wodoru (H) i jony siarczanowe (SO4-2), a elektroda ujemna generuje w sposób ciągły jony siarczanowe (SO4-2). Pod działaniem pola elektrycznego jony wodoru przesuwają się na elektrodę ujemną i powstaje siarczan. Jony przesuwają się w kierunku elektrody dodatniej, tworząc prąd. Pod koniec ładowania pod wpływem prądu zewnętrznego w roztworze pojawi się elektrolityczna reakcja wody.

4. Zmiana elektrolitu po naładowaniu i rozładowaniu akumulatora kwasowo-ołowiowego

Z powyższego można wywnioskować, że przy rozładowywaniu akumulatora kwasowo-ołowiowego kwas siarkowy w elektrolicie ulega ciągłemu zmniejszaniu, woda jest stopniowo zwiększana, a ciężar właściwy roztworu zmniejsza się. Z powyższego można wywnioskować, że gdy ładuje się akumulator kwasowo-ołowiowy, kwas siarkowy w elektrolicie jest stale zwiększany, woda stopniowo się zmniejsza, a gęstość właściwa roztworu jest zwiększona. W rzeczywistych pracach ładunek akumulatora kwasowo-ołowiowego może być oceniany zgodnie ze zmianą ciężaru właściwego elektrolitu. Używanie i konserwacja akumulatorów kwasowo-ołowiowych bezobsługowych W ostatnich latach, wraz z pogłębieniem transformacji dwuzakresowej systemów elektroenergetycznych, zasilacze impulsowe wysokiej częstotliwości i bezobsługowe akumulatory kwasowo-ołowiowe wyprodukowane z wykorzystaniem technologii zasilania przełączającego zostały w powszechnym użyciu. Jednak ze względu na niewystarczające doświadczenie eksploatacyjne, konserwacja zasilania prądem stałym, w szczególności akumulatora, nie jest na miejscu, tak że niezawodność zasilania prądem stałym nie może być skutecznie zagwarantowana.

Znaczenie akumulatora bezobsługowego

Główną zaletą regulowanej zaworu elektrody kwasowo-ołowiowej jest to, że tlen generowany na dodatniej płycie elektrody podczas ładowania jest redukowany do wody na płytce elektrody ujemnej w wyniku reakcji rekombinacji i nie ma potrzeby dodawania wody do konserwacji podczas określonej zmienny czas ładowania. Utrzymuj akumulatory kwasowo-ołowiowe. Widać, że praca bezobsługowa jest porównywana tylko ze zwykłą baterią, a projekt dodawania czystej wody lub wody destylowanej w celu dostosowania poziomu elektrolitu zostaje pominięty podczas operacji i nie jest konieczne usuwanie wszystkich prac konserwacyjnych. .