Kas yra švino rūgšties akumuliatorius: tipai, veikimas ir jo taikymas

Prieš pradėdami tiesiogiai susipažinti su švino rūgšties akumuliatoriaus sąvokomis, pradėkime nuo jos istorijos. Taigi prancūzų mokslininkas, vardu Nicolas Gautherot, 1801 metais pastebėjo, kad atliekant elektrolizės bandymus yra minimalus srovės kiekis, net kai atjungiama pagrindinė baterija. 1859 m. Mokslininkas Gatsonas sukūrė švino rūgšties akumuliatorių ir tai buvo pirmasis, kuris įkraunamas pereinant atgalinę srovę. Tai buvo pradinė tokio tipo baterijos versija, tuo tarpu „Faure“ tada pridėjo daugybę patobulinimų ir, galiausiai, praktinį švino rūgšties akumuliatorių tipą išrado Henris Tudoras 1886 m. Leiskite išsamiau aptarti tokio tipo akumuliatorius. baterija , darbo, tipų, konstrukcijos ir privalumų.

Kas yra švino rūgšties akumuliatorius?

Švino rūgšties akumuliatoriai klasifikuojami kaip įkraunami ir antriniai akumuliatoriai. Nepaisant minimalios akumuliatoriaus energijos, tūrio ir energijos bei svorio proporcijos, jis išlaiko padidėjusias viršįtampio sroves. Tai atitinka tai, kad švino rūgšties ląstelės turi daug energijos ir svorio proporcijų.

Tai yra baterijos, kurios naudoja švino peroksidą ir kempinę, kad paverstų cheminę energiją elektros energija. Jie dažniausiai naudojami pastotėse ir elektros sistemose dėl to, kad jie padidino elementų įtampą ir kainavo minimaliai.

Statyba

Viduje konors švino rūgšties akumuliatoriaus konstrukcija , plokštelės ir talpyklos yra svarbiausi komponentai. Tolesniame skyriuje pateikiamas išsamus kiekvieno konstrukcijoje naudojamo komponento aprašymas. švino rūgšties akumuliatoriaus schema yra

Švino rūgšties akumuliatoriaus schema

Konteineris

Ši konteinerio dalis yra pagaminta iš ebonito, švinu padengtos medienos, stiklo, kietos gumos, pagamintos iš bituminio elemento, keramikos medžiagų arba suklastoto plastiko, kurie dedami ant viršaus, kad būtų pašalinta bet kokia elektrolito išsiskyrimas. Talpyklos dugno skyriuje yra keturi šonkauliai, kur du dedami ant teigiamos plokštės, o kiti - ant neigiamos.

Čia prizmė veikia kaip plokščių pagrindas ir papildomai apsaugo plokštes nuo trumpojo jungimo. Konteinerio konstrukcijoje naudojamuose komponentuose neturėtų būti sieros rūgšties, jie neturėtų lankstytis ar būti laidūs ir nelaikyti jokių priemaišų, galinčių pakenkti elektrolitui.

Plokštės

Švino rūgšties akumuliatoriaus plokštės yra sukonstruotos kitaip ir visos yra sudarytos iš panašaus tipo tinklelio, sudaryto iš aktyviųjų komponentų ir švino. Tinklelis yra labai svarbus norint nustatyti srovės laidumą ir paskirstyti vienodą srovių kiekį aktyviems komponentams. Jei pasiskirstymas nevienodas, aktyvusis komponentas atsilaisvins. Šios baterijos plokštės yra dviejų rūšių. Jie yra iš plantų / suformuotų plokščių ir „Faure“ / įklijuotų plokščių.

Suformuotos plokštės daugiausia naudojamos statinėms baterijoms, jos taip pat yra sunkios ir brangios. Tačiau jie turi ilgaamžiškumą ir nėra lengvai linkę prarasti savo aktyviuosius komponentus net ir nuolatinio įkrovimo ir iškrovimo procesuose. Jų svoris yra minimalus.

Nors įklijuotas procesas dažniausiai naudojamas neigiamų plokščių statybai, nei teigiamų plokščių. Neigiamas aktyvusis komponentas yra šiek tiek komplikuotas ir jie šiek tiek pakinta įkrovimo ir iškrovimo procesuose.

Aktyvus komponentas

Komponentas, kuris aktyviai dalyvauja cheminės reakcijos procesuose, vykstančiuose akumuliatoriuje daugiausia įkrovimo ir iškrovimo metu, vadinamas aktyviuoju komponentu. Aktyvūs komponentai yra:

• Švino peroksidas - jis sudaro teigiamą aktyvųjį komponentą.
• Kempinės švinas - ši medžiaga sudaro neigiamą aktyvųjį komponentą
• Praskiesta sieros rūgštis - tai daugiausia naudojama kaip elektrolitas

Separatoriai

Tai yra ploni lakštai, pagaminti iš akytos gumos, padengto švino medžio ir stiklo pluošto. Separatoriai yra išdėstyti tarp plokščių, kad būtų užtikrinta aktyvi izoliacija. Vienoje jų pusėje yra griovelių forma, o kituose kraštuose - lygi apdaila.

Baterijos kraštai

Jis turi teigiamus ir neigiamus kraštus, kurių skersmuo yra 17,5 mm ir 16 mm.

Švino rūgšties akumuliatoriaus veikimo principas

Kadangi sieros rūgštis akumuliatoriuje naudojama kaip elektrolitas, jai ištirpus, joje esančios molekulės išsklaidomos kaip SO₄^-(neigiami jonai) ir 2H + (teigiami jonai) ir jie turės laisvą judėjimą. Kai šie elektrodai panardinami į tirpalus ir tiekia nuolatinę srovę, teigiami jonai judės ir judės neigiamo akumuliatoriaus krašto link. Lygiai taip pat neigiami jonai judės ir judės teigiamo akumuliatoriaus krašto link.

Kiekvienas vandenilio ir sulfato jonas surenka vieno ir dviejų elektronų bei neigiamus jonus iš katodo ir anodo ir jie reaguoja su vandeniu. Taip susidaro vandenilis ir sieros rūgštis. Iš minėtų reakcijų išsivystę reaguoja su švino oksidu ir sudaro švino peroksidą. Tai reiškia, kad įkrovimo proceso metu švino katodo elementas lieka pats švinas, o švino anodas yra švino peroksidas, kuris yra tamsiai rudos spalvos.

Kai nėra DC maitinimas tada, kai voltmetras yra prijungtas tarp elektrodų, jis parodo potencialų skirtumą tarp elektrodų. Kai tarp elektrodų yra laido jungtis, srovė praeis iš neigiamos į teigiamą plokštelę per išorinę grandinę, o tai reiškia, kad elementas turi galimybę suteikti elektrinę energijos formą.

Taigi, tai rodo veikia švino rūgšties akumuliatorius scenarijus.

Skirtingi tipai

švino rūgšties akumuliatorių tipai daugiausia skirstomi į penkis tipus ir jie išsamiai paaiškinami tolesniame skyriuje.

Užtvindytas tipas - Tai yra įprastas variklio uždegimo tipas ir turi traukos tipo akumuliatorius. Elektrolitas turi laisvą judėjimą ląstelių sekcijoje. Žmonės, kurie naudojasi šiuo tipu, gali turėti prieigą prie kiekvienos ląstelės ir, kai baterija išdžiūsta, jie gali įpilti vandens į ląsteles.

Uždarytas tipas - šios rūšies rūgštinės švino baterijos yra tik nedidelis pakeitimas užlieto tipo baterijoms. Nors žmonės neturi prieigos prie kiekvienos akumuliatoriaus elemento, vidinis dizainas yra beveik panašus į užlietą pirmojo tipo. Pagrindinis šio tipo variantas yra tai, kad yra pakankamai rūgšties kiekio, kuris atlaiko sklandų cheminių reakcijų srautą per visą baterijos veikimo laiką.

VRLA tipas - Tai vadinama Reguliuojami švino rūgšties akumuliatoriai kurie taip pat vadinami sandariomis baterijų rūšimis. Vertės kontrolės procedūra leidžia saugiai vystytis O_duir H_dudujų įkrovimo metu.

AGM tipas - Tai absorbuoto stiklo matinio tipo baterija, leidžianti elektrolitui sustoti šalia plokštės medžiagos. Ši baterija padidina iškrovimo ir įkrovimo procesų našumą. Jie ypač naudojami jėgos sporto šakose ir variklio užvedimo programose.

Gelio tipas - Tai yra drėgnos švino rūgšties baterijos rūšis, kai elektrolitas šioje ląstelėje yra su silicio dioksidu, todėl medžiaga sustingsta. Ląstelės įkrovimo įtampos vertės suvalgo minimaliai, palyginti su kitomis, ir taip pat turi didesnį jautrumą.

Švino rūgšties akumuliatoriaus cheminė reakcija

Cheminė reakcija akumuliatoriuje įvyksta daugiausia iškraunant ir įkraunant, o iškrovimo procese ji paaiškinama taip:

Kai baterija visiškai išsikrovusi, anodas ir katodai yra PbO_duir Pb. Kai jie yra sujungti naudojant varžą, akumuliatorius išsikrauna ir elektronai įkraunant turi priešingą kelią. H_dujonai juda link anodo ir jie tampa atomu. Tai pasiekiama naudojant PbO_du, taip susidarant PbSO₄kuris yra baltos spalvos.

Lygiai taip pat sulfato jonas juda link katodo ir pasiekęs joną formuojasi SO₄. Jis reaguoja su švinu katodas taip susidaro švino sulfatas.

PbSO₄+ 2H = PbO + H_duARBA

PbO + H_duTAIP₄= PbSO₄+ 2H_duARBA

PbO_du+ H_duTAIP₄+ 2H = PbSO₄+ 2H_duARBA

Cheminės reakcijos

Įkrovimo proceso metu katodas ir anodai yra susiję su neigiamais ir teigiamais nuolatinės srovės tiekimo kraštais. Teigiami H2 jonai juda katodo kryptimi, jie įgyja du elektronus ir formuojasi kaip H2 atomas. Jame vyksta cheminė reakcija su švino sulfatu ir susidaro švinas bei sieros rūgštis.

PbSO₄+ 2H_duO + 2H = PbSO₄+ 2 H_duTAIP₄

Bendra abiejų procesų lygtis vaizduojama kaip

Iškrovimo ir įkrovimo procesas

Čia rodyklė žemyn rodo iškrovimą, o rodyklė aukštyn rodo įkrovimo procesą.

Gyvenimas

Optimali švino rūgšties akumuliatoriaus funkcinė temperatūra yra 25 ° C⁰C reiškia 77⁰F. Temperatūros diapazono padidėjimas sutrumpina ilgaamžiškumą. Pagal taisyklę, kiekvienam 80 ° C padidėjus temperatūrai, tai sumažina akumuliatoriaus pusperiodį. Nors vertė reguliuojama baterija, kuri veikia esant 25⁰C turi a švino rūgšties baterijos veikimo laikas 10 metų. O kai tai valdoma 33 m⁰C, jo gyvenimo laikotarpis yra tik 5 metai.

Švino rūgšties akumuliatorių programos

• Jie naudojami avariniam apšvietimui, kad būtų tiekiama šachtinių siurblių energija.
• Naudojamas elektros varikliuose
• Povandeniniai laivai
• Branduoliniai povandeniniai laivai

Šiame straipsnyje paaiškintas švino rūgšties akumuliatorių veikimo principas, tipai, tarnavimo laikas, konstrukcija, cheminės reakcijos ir taikymas. Be to, žinokite, kas yra švino rūgšties akumuliatorių privalumai ir trūkumai įvairiose srityse?