Što je olovna kiselina: vrste, način rada i njezina primjena

Prije nego što izravno započnemo s upoznavanjem pojmova povezanih s olovnom baterijom, krenimo s njezinom poviješću. Dakle, francuski znanstvenik po imenu Nicolas Gautherot 1801. godine primijetio je da u ispitivanjima elektrolize postoji minimalna količina struje čak i kada postoji odspajanje glavne baterije. Dok je godine 1859. znanstvenik Gatson razvio olovno kiselinsku bateriju i ovo je bila prva koja se puni prolaskom reverzne struje. Ovo je bila početna verzija ove vrste baterija, dok je Faure tada dodao mnoga poboljšanja i na kraju je praktični tip olovne baterije izumio Henri Tudor 1886. Dopustite nam detaljniju raspravu o ovoj vrsti baterija. baterija , rad, vrste, konstrukcija i prednosti.

Što je olovna kiselina?

Olovne kiseline spadaju u klasifikaciju punjivih i sekundarnih baterija. Unatoč minimalnim omjerima baterije u količini energije i težini, ona ima sposobnost isporučivanja povećanih prenaponskih struja. To odgovara tome da stanice olovne kiseline posjeduju veliku količinu snage u težinskim omjerima.

To su baterije koje koriste olovni peroksid i spužvasti olovo za pretvaranje kemijske energije u električnu. Oni su uglavnom zaposleni u trafostanicama i elektroenergetskim sustavima iz razloga što imaju povećane razine napon ćelije i minimalne troškove.

Izgradnja

U konstrukcija olovne kiseline , ploče i spremnici su ključne komponente. Sljedeći odjeljak daje detaljan opis svake komponente korištene u konstrukciji. The dijagram olovne kiseline je

Dijagram olovne kiseline

Spremnik

Ovaj dio spremnika izrađen je od ebonita, drveta prevučenog olovom, stakla, tvrde gume izrađene od bitumenskog elementa, keramičkih materijala ili kovane plastike koji su postavljeni na vrh kako bi se eliminiralo bilo kakvo ispuštanje elektrolita. Dok u donjem dijelu spremnika postoje četiri rebra, gdje su dva postavljena na pozitivnu ploču, a druga na negativnu ploču.

Ovdje prizma djeluje kao podloga obje ploče, a dodatno štiti ploče od kratkog spoja. Komponente koje se koriste za izradu spremnika ne smiju sadržavati sumpornu kiselinu, ne smiju se savijati ili propuštati i ne smiju sadržavati bilo kakve nečistoće što dovodi do oštećenja elektrolita.

Ploče

Ploče u olovnoj bateriji izrađene su na drugačiji način i sve su sastavljene od sličnih vrsta rešetke koja je izgrađena od aktivnih komponenata i olova. Mreža je presudna za uspostavljanje vodljivosti struje i za širenje jednakih količina struja na aktivne komponente. Ako postoji neravnomjerna raspodjela, tada će doći do popuštanja aktivne komponente. Ploče u ovoj bateriji su dvije vrste. To su ploče od nasada / oblikovane ploče i Faure / zalijepljene ploče.

Oblikovane ploče uglavnom se koriste za statičke baterije, a imaju i teške i skupe baterije. Ali oni imaju dugu trajnost i nisu skloni gubitku svojih aktivnih komponenata čak ni u kontinuiranim procesima punjenja i pražnjenja. Oni imaju minimalan udio težine i kapaciteta.

Dok se zalijepljeni postupak uglavnom koristi za izradu negativnih ploča nego pozitivnih ploča. Negativna aktivna komponenta je pomalo komplicirana i doživljavaju blage promjene u procesima punjenja i pražnjenja.

Aktivna komponenta

Komponenta koja aktivno sudjeluje u kemijskim reakcijskim procesima koji se događaju u bateriji uglavnom u vrijeme punjenja i pražnjenja naziva se aktivnom komponentom. Aktivne komponente su:

• Olovni peroksid - Tvori pozitivnu aktivnu komponentu.
• Spužvasto olovo - ovaj materijal tvori negativnu aktivnu komponentu
• Razrijeđena sumporna kiselina - To se uglavnom koristi kao elektrolit

Separatori

Riječ je o tankim pločama izrađenim od porozne gume, obloženog olovnog drveta i staklenih vlakana. Odvajači su postavljeni između ploča kako bi se osigurala aktivna izolacija. Imaju žljebljeni oblik s jedne strane i glatku završnu obradu na ostalim rubovima.

Rubovi baterije

Ima pozitivne i negativne rubove promjera 17,5 mm i 16 mm.

Princip rada olovne kiseline

Kako se sumporna kiselina koristi kao elektrolit u bateriji, kad se otopi, molekule u njoj raspršuju se kao SO₄^-(negativni ioni) i 2H + (pozitivni ioni) i oni će imati slobodno kretanje. Kad se te elektrode umoče u otopine i osiguraju istosmjernu opskrbu, tada će se pozitivni ioni pomaknuti i pomaknuti prema smjeru negativnog ruba baterije. Na isti način, negativni ioni će se kretati i kretati prema smjeru pozitivnog ruba baterije.

Svaki vodik i sulfatni ioni sakupljaju po jedan i dvoelektronski i negativni ion s katode i anode i oni reagiraju s vodom. Tako nastaju vodik i sumporna kiselina. Dok razvijene iz gornjih reakcija reagiraju s olovnim oksidom i tvore olovni peroksid. To znači da u trenutku postupka punjenja olovni katodni element ostaje sam olovo, dok se olovna anoda formira kao olovni peroksid koji je tamno smeđe boje.

Kad nema DC napajanje a zatim u trenutku kada je između elektroda spojen voltmetar, prikazuje potencijalnu razliku između elektroda. Kada postoji veza žice između elektroda, doći će do prolaska struje s negativne na pozitivnu ploču preko vanjskog kruga što znači da stanica ima sposobnost pružanja električnog oblika energije.

Dakle, ovo pokazuje olovna kiselina radi scenarij.

Različiti tipovi

The tipovi olovnih baterija uglavnom su kategorizirani u pet vrsta i detaljno su objašnjeni u nastavku.

Poplavljeni tip - Ovo je uobičajeni tip paljenja motora i ima vučnu bateriju. Elektrolit ima slobodno kretanje u dijelu stanice. Ljudi koji koriste ovu vrstu mogu imati pristup svakoj ćeliji i mogu dodati vodu u stanice kad se baterija isuši.

Zapečaćeni tip - ovakva olovna baterija samo je mala promjena u poplavljenom tipu baterija. Iako ljudi nemaju pristup svakoj ćeliji baterije, unutarnji dizajn gotovo je sličan onom poplavljenom. Glavna varijacija ove vrste je da postoji dovoljna količina kiseline koja izdržava nesmetan protok kemijskih reakcija tijekom trajanja baterije.

VRLA tip - Ovi se zovu Ventil regulirane olovne kiseline koji se također nazivaju i zatvorenim tipom baterija. Postupak kontrole vrijednosti omogućuje sigurnu evoluciju O_dvai H_dvaplinovi u vrijeme punjenja.

AGM tip - Ovo je baterija tipa Absorbed Glass Matte koja omogućuje zaustavljanje elektrolita u blizini materijala ploče. Ova vrsta baterije povećava performanse procesa pražnjenja i punjenja. Oni se posebno koriste u aplikacijama za energetske sportove i pokretanje motora.

Tip gela - Ovo je mokra vrsta olovne kiseline, u kojoj je elektrolit u ovoj ćeliji povezan sa silicijevim dioksidom, što čini ukrućenje materijala. Vrijednosti napona punjenja ćelije pojele su se minimalno u usporedbi s drugim vrstama, a ima i veću osjetljivost.

Kemijska reakcija olovne baterije

Kemijska reakcija u bateriji događa se uglavnom tijekom metoda pražnjenja i punjenja, a u procesu pražnjenja objašnjava se kako slijedi:

Kad se baterija potpuno isprazni, anoda i katode su PbO_dvai Pb. Kada se spoje pomoću otpora, baterija se prazni, a elektroni imaju suprotan put u vrijeme punjenja. H_dvaioni se kreću prema anodi i oni postaju atom. Dolazi s PbO_dva, stvarajući tako PbSO₄koja je bijele boje.

Na isti se način sulfatni ion kreće prema katodi i nakon dosezanja ion nastaje u SO₄. Reagira s olovom katoda stvarajući tako olovni sulfat.

PbSO₄+ 2H = PbO + H_dvaILI

PbO + H_dvaTAKO₄= PbSO₄+ 2H_dvaILI

PbO_dva+ H_dvaTAKO₄+ 2H = PbSO₄+ 2H_dvaILI

Kemijske reakcije

Tijekom postupka punjenja katoda i anode povezane su s negativnim i pozitivnim rubovima istosmjernog napajanja. Pozitivni ioni H2 kreću se u smjeru katode i dobivaju dva elektrona i nastaju kao atom H2. Kemijski reagira s olovnim sulfatom i stvara olovu i sumpornu kiselinu.

PbSO₄+ 2H_dvaO + 2H = PbSO₄+ 2 H_dvaTAKO₄

Kombinirana jednadžba za oba procesa predstavljena je kao

Postupak pražnjenja i punjenja

Ovdje strelica prema dolje označava pražnjenje, a strelica prema gore označava postupak punjenja.

Život

Optimalna funkcionalna temperatura olovnih baterija je 25⁰C što znači 77⁰F. Povećanje raspona temperature skraćuje dugovječnost. Po pravilu, za svakih 80 ° C porasta temperature smanjuje vrijeme poluraspada baterije. Dok je baterija koja regulira vrijednost funkcionira na 25⁰C ima a vijek trajanja olovne kiseline od 10 godina. A kad se ovo operira u 33⁰C, ima životni period od samo 5 godina.

Aplikacije za olovne kiseline

• Oni se koriste u nužnom rasvjetljavanju kako bi osigurali napajanje pumpi za jastuke.
• Koristi se u elektromotorima
• Podmornice
• Nuklearne podmornice

Ovaj je članak objasnio princip rada olovne kiselinske baterije, vrste, životni vijek, konstrukcija, kemijske reakcije i primjena. Uz to, znajte koji su prednosti olovne kiseline i nedostaci u raznim domenama?