Mi az ólomakkumulátor: típusai, működése és alkalmazásai

Mielőtt közvetlenül megismernénk az ólomakkumulátorral kapcsolatos fogalmakat, kezdjük a történetével. Tehát egy 1801-es évben Nicolas Gautherot nevű francia tudós megfigyelte, hogy az elektrolízis teszt során minimális áram van, még akkor is, ha a fő akkumulátor lekapcsol. Míg 1859-ben egy Gatson nevű tudós ólomakkumulátort fejlesztett ki, és ez volt az első, amely a fordított áram áthaladásával töltődik fel. Ez volt az ilyen típusú akkumulátor kezdeti változata, míg a Faure ezt követően számos fejlesztést adott hozzá, végül Henri Tudor találta ki a gyakorlati ólomakkumulátor típusát 1886-ban. Vegyünk egy részletesebb vitát erről a fajta akkumulátorról. akkumulátor , munka, típusok, felépítés és előnyök.

Mi az ólomakkumulátor?

Az ólom savas akkumulátorok az újratölthető és másodlagos elemek besorolásába tartoznak. Annak ellenére, hogy az akkumulátor minimális arányban van az energiában, a térfogatban és az energiában a tömegben, képes megnövekedett túlfeszültség-áramok leadására. Ez megfelel annak, hogy az ólomsavsejtek nagy tömeg / tömeg arányú erővel rendelkeznek.

Ezek azok az elemek, amelyek ólom-peroxidot és szivacsos ólmot használnak a kémiai energia elektromos energiává történő átalakítására. Ezeket leginkább alállomásokban és villamosenergia-rendszerekben alkalmazzák, mivel megnövekedett a cellák feszültségszintje és minimális a költségük.

Építkezés

Ban,-ben ólomsav akkumulátor felépítése , a lemezek és a tartályok a legfontosabb elemek. Az alábbi szakasz részletesen leírja az építés során használt minden alkatrészt. A ólomsav akkumulátor diagram van

Ólomsav akkumulátor diagram

Tartály

Ez a tartályrész ebonitból, ólommal bevont fából, üvegből, bitumenes elemből készült keménygumiból, kerámia anyagokból vagy kovácsolt műanyagból készül, amelyeket a tetején helyeznek el az elektrolit kisülésének kiküszöbölése érdekében. Míg a tartály alsó részében négy borda van, ahol kettőt a pozitív és a többit a negatív lemezre helyeznek.

Itt a prizma mindkét lemez alapjaként működik, és ezenkívül megvédi a lemezeket a rövidzárlattól. A tartály felépítéséhez felhasznált alkatrészeknek mentesnek kell lenniük kénsavtól, nem hajlhatnak meg vagy nem áthatolnak, és nem tartalmazhatnak olyan szennyeződéseket, amelyek elektrolitkárosodáshoz vezetnek.

Tányérok

Az ólom-savas elemekben lévő lemezek másképp vannak felépítve, és mindegyik hasonló típusú rácsból áll, amely aktív komponensekből és ólomból épül fel. A rács kulcsfontosságú az áram vezetőképességének megállapításához és az aktív elemek egyenlő mennyiségű áramának szétosztásához. Ha egyenetlen az eloszlás, akkor az aktív komponens meglazul. Az akkumulátor lemezei kétféle. Ezek növényi / formázott lemezekből és Faure / beillesztett lemezekből állnak.

A kialakított lemezeket főleg statikus akkumulátorokhoz használják, és ezek szintén nehézsúlyúak és drágák. De hosszú élettartammal rendelkeznek, és ezek még a folyamatos töltési és kisütési folyamatok során sem hajlamosak aktív komponenseik elvesztésére. Ezeknek a súlyarányuk minimális.

Míg a beillesztett eljárást leginkább negatív lemezek építésére használják, mint a pozitív lemezekre. A negatív aktív komponens kissé bonyolult, és a töltési és ürítési folyamatokban enyhe módosulást tapasztalnak.

Aktív komponens

Az aktív komponensnek nevezzük azt az alkatrészt, amely aktívan részt vesz az akkumulátorban főleg a töltés és kisütés során bekövetkező kémiai reakcióban. Az aktív komponensek a következők:

• Ólom-peroxid - Pozitív aktív komponenst képez.
• Szivacs ólom - Ez az anyag képezi a negatív aktív komponenst
• Hígított kénsav - Ezt elsősorban elektrolitként használják

Elválasztók

Ezek vékony lapok, amelyek porózus gumiból, bevont ólomfából és üvegszálból készülnek. Az elválasztók az aktív szigetelés érdekében a lemezek között vannak elhelyezve. Az egyik oldalon barázdált alakú, a többi szélén pedig sima felületű.

Akkumulátor élek

Pozitív és negatív élekkel rendelkezik, átmérője 17,5 mm és 16 mm.

Ólomsav akkumulátor működési elve

Mivel a kénsavat elektrolitként használják az akkumulátorban, amikor feloldódik, a benne lévő molekulák SO-ként diszpergálódnak₄^-(negatív ionok) és 2H + (pozitív ionok) és ezek szabad mozgással rendelkeznek. Amikor ezeket az elektródákat az oldatokba mártják, és egyenáramot biztosítanak, akkor a pozitív ionok elmozdulnak és elmozdulnak az akkumulátor negatív élének irányába. Ugyanígy a negatív ionok is elmozdulnak és elmozdulnak az akkumulátor pozitív élének irányába.

Minden hidrogén- és szulfátion összegyűjti egy és két elektron és negatív ionokat a katódból és az anódból, és reakcióba lépnek vízzel. Ez hidrogént és kénsavat képez. Míg a fenti reakciókból kifejlődött ólom-oxiddal reagál és ólom-peroxidot képez. Ez azt jelenti, hogy a töltési folyamat során az ólomkatód elem maga az ólom marad, míg az ólom anód ólom-peroxidként képződik, amely sötétbarna színű.

Amikor nincs DC táp majd amikor egy voltmérőt csatlakoztatnak az elektródák közé, megjeleníti az elektródák közötti potenciálkülönbséget. Ha az elektródák között vezeték van összekötve, akkor az áram a negatívból a pozitív lemezbe kerül egy külső áramkörön keresztül, ami azt jelzi, hogy a cella képes arra, hogy elektromos energiát biztosítson.

Tehát, ez megmutatja a ólom-sav akkumulátor működik forgatókönyv.

Különböző típusok

A ólom-savas akkumulátorok főként öt típusba sorolják, és az alábbi szakaszban részletesen elmagyarázzák őket.

Elárasztott típus - Ez a hagyományos motorgyújtás, és vontató jellegű akkumulátorral rendelkezik. Az elektrolitnak szabad mozgása van a cellarészben. Az ilyen típusú emberek hozzáférhetnek az egyes cellákhoz, és vizet adhatnak a cellákhoz, amikor az akkumulátor kiszárad.

Zárt típus - ez a fajta ólomakkumulátor csak kisebb változás az elárasztott típusú akkumulátoron. Annak ellenére, hogy az embereknek nincs hozzáférésük az akkumulátor egyes celláihoz, a belső kialakítás szinte hasonló az elárasztott típushoz. A fő variáció ebben a típusban az, hogy elegendő mennyiségű sav van, amely ellenáll a kémiai reakciók zökkenőmentes áramlásának az akkumulátor élettartama alatt.

VRLA típus - Ezeket hívják Szeleppel szabályozott ólom-sav akkumulátorok amelyeket zárt típusú akkumulátornak is neveznek. Az értékellenőrzési eljárás lehetővé teszi az O biztonságos fejlődését_kétés H_kétgázok a töltéskor.

AGM típus - Ez az abszorbeált üveg matt típusú akkumulátor, amely lehetővé teszi az elektrolit megállítását a lemez anyaga közelében. Ez a fajta akkumulátor növeli a kisütési és töltési folyamatok teljesítményét. Ezeket különösen az erőmű-sportokban és a motorindító alkalmazásokban használják.

Gél típusa - Ez az a nedves típusú ólom-sav akkumulátor, ahol az elektrolit ebben a cellában szilícium-dioxiddal van kapcsolatban, ami megmerevíti az anyagot. A cella újratöltési feszültségértékei minimálisak voltak, összehasonlítva más típusokkal, és érzékenyebb is.

Ólomsav akkumulátor kémiai reakció

Az akkumulátorban a kémiai reakció főként kisütési és újratöltési eljárások során történik, és a kisütési folyamat során a következőképpen magyarázzák:

Amikor az akkumulátor teljesen lemerült, az anód és a katódok PbO-k_kétés Pb. Ha ezeket ellenállás segítségével kötik össze, az akkumulátor lemerül, és az elektronok a töltéskor ellentétes utat mutatnak. A H_kétaz ionok az anód felé mozognak, és atomokká válnak. A PbO segítségével elérhető_két, így képződik a PbSO₄amely fehér színű.

Ugyanígy a szulfátion mozog a katód felé, és miután elérte, az ion SO formává alakul₄. Ólommal reagál katód- így ólom-szulfát képződik.

PbSO₄+ 2H = PbO + H_kétVAGY

PbO + H_kétÍGY₄= PbSO₄+ 2H_kétVAGY

PbO_két+ H_kétÍGY₄+ 2H = PbSO₄+ 2H_kétVAGY

Kémiai reakciók

Az újratöltési folyamat során a katód és az anódok kapcsolatban vannak az egyenáramú táp negatív és pozitív széleivel. A pozitív H2-ionok a katód irányában mozognak, és két elektront nyernek, és H2-atomként képződnek. Kémiai reakción megy keresztül ólom-szulfáttal, és ólmot és kénsavat képez.

PbSO₄+ 2H_kétO + 2H = PbSO₄+ 2 H_kétÍGY₄

Mindkét folyamat kombinált egyenlete a következőképpen van ábrázolva

Mentesítési és újratöltési folyamat

Itt a lefelé mutató nyíl jelzi a kisülést, a felfelé mutató nyíl pedig az újratöltés folyamatát.

Élet

Az ólom savas akkumulátorok optimális funkcionális hőmérséklete 25 ° C⁰C, ami 77-et jelent⁰F. A hőmérséklet-tartomány növekedése lerövidíti a hosszú élettartamot. A szabály szerint minden 80 ° C-os hőmérsékletemelkedés esetén csökken az akkumulátor felezési ideje. Míg egy érték által szabályozott akkumulátor, amely 25 ° C-on működik⁰C-nek van egy ólomsav akkumulátor élettartama 10 év. És amikor ezt 33-nál működtetik⁰C, csak 5 éves élettartama van.

Ólomsav akkumulátor alkalmazások

• Ezeket vészvilágításban alkalmazzák, hogy áramellátást biztosítsanak az olajteknő szivattyúihoz.
• Elektromos motorokban használják
• Tengeralattjárók
• Nukleáris tengeralattjárók

Ez a cikk elmagyarázta az ólomsav akkumulátorok működési elvét, típusait, élettartamát, felépítését, kémiai reakcióit és felhasználásait. Ezenkívül tudd meg, melyek a ólomsav akkumulátor előnyei és hátrányai különböző területeken?