Bateries àcides i les seves característiques

Una bateria és una font d'energia en què l'energia d'una reacció química es converteix en energia elèctrica durant la descàrrega, i viceversa durant la càrrega. La seva principal diferència respecte a una bateria convencional és la capacitat de restaurar l'energia mitjançant la recàrrega. Per carregar-se, s'ha d'aplicar un corrent continu en la direcció oposada a la descàrrega.

Les bateries de plom-àcid es van inventar al segle XIX i continuen sent les bateries més populars a tot el món a causa del seu baix cost i alta eficiència. El dispositiu consta d'una carcassa i dos elèctrodes de polaritat oposada, immersos en un electròlit —una solució àcida—, d'aquí el nom de bateries de plom-àcid (AKB - Rechargeable Acid Batteries). Les bateries de plom-àcid també es coneixen com a bateries de plom-àcid, a causa del material del qual estan fets els elèctrodes.

Com funcionen?

La bateria funciona segons el procés electroquímic en què el plom i el diòxid de plom reaccionen en una solució aquosa d'àcid sulfúric. Quan s'aplica una càrrega als elèctrodes, es produeix una reacció química entre el diòxid de plom i l'àcid sulfúric (H).₂Així doncs₄, així com la reacció d'oxidació del plom a sulfat de plom. Durant la descàrrega, el diòxid de plom es redueix al càtode ("-"), i el plom s'oxida a l'ànode ("+"). Durant la càrrega, es produeixen reaccions químiques inverses i electròlisi de l'aigua, alliberant oxigen a l'ànode i hidrogen al càtode.

Les reaccions d'interacció que tenen lloc a la bateria es poden descriure mitjançant dues fórmules:

1. PbO₂ + Pb + 2H₂Així doncs₄ → 2PbSO4₄ + 2H₂O — descàrrega.
2. 2PbSO4₄ + 2H₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂Així doncs₄ — càrrec.

Durant la descàrrega, el procés de formació de sulfat de plom es produeix a les masses actives de l'ànode i el càtode, i el consum d'àcid sulfúric H₂Així doncs₄ i una disminució de la densitat de l'electròlit. Durant la càrrega, es produeixen reaccions inverses, es forma àcid sulfúric i augmenta la densitat de l'electròlit. El final del procés de càrrega es caracteritza per la finalització de la transformació de les substàncies als elèctrodes i la cessació dels canvis electrolítics. Si la càrrega continua, es produeix una reacció de descomposició de l'aigua (electròlisi) indesitjable, que allibera bombolles d'oxigen i hidrogen a l'electròlit, donant lloc a la il·lusió d'ebullició. Si això passa, cal afegir aigua destil·lada a la bateria per restaurar l'electròlit.

Disseny

Les bateries àcides han romàs inalterats en el seu disseny intern bàsic durant més de cent anys.

            El disseny de les bateries inclou:

1. Els elèctrodes tenen forma de reixetes planes fetes de plom, amb pols de diòxid de plom (PbO) premsada a les cel·les.₂) a l'ànode, pols de plom metàl·lic (Pb) al càtode.
2. El separador és un dielèctric porós que separa els elèctrodes entre si, evitant curtcircuits.
3. L'electròlit és àcid sulfúric diluït amb aigua (destil·lada) H₂Així doncs₄s'hi col·loquen elèctrodes i un separador. La conductivitat elèctrica màxima s'aconsegueix a una temperatura de 20^OC, la concentració d'àcid sulfúric és del 35%, cosa que es tradueix en una densitat d'electròlits d'1,26 g/cm³. La resistència interna és mínima i les pèrdues dins del dispositiu es redueixen significativament. En climes de baixa temperatura, la densitat de la solució pot augmentar fins a 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³. Augmentar la concentració de la solució àcida evita que l'electròlit es congeli, formant gel a l'interior de la carcassa, que podria danyar els elèctrodes i trencar la bateria.

Característiques principals, paràmetres

1. Capacitat (nominal) - la quantitat d'energia elèctrica que poden proporcionar les bateries d'àcid, la mesura es produeix en el moment de la descàrrega, sota una càrrega amb un corrent de consum petit, unitats de mesura - A*h.
2. Corrent d'arrencada: mostra la capacitat de la bateria per subministrar corrents elevats a una temperatura de -18^ODurant mig minut.
3. Capacitat (reserva): mostra el període de temps durant el qual les bateries d'àcid subministren un corrent de 25 A fins a un voltatge de 10,5 V.
4. El valor de voltatge més baix d'una bateria descarregada és d'1,75 - 1,8 V.
5. Rang de temperatura de funcionament — — 40^Odes de - + 40^OAMB.

Varietats

Segons el seu mode de funcionament, les bateries d'àcid es poden dividir en tres grups:

1. Mode cíclic: funciona en un cicle de descàrrega completa i càrrega completa, desconnectant periòdicament la bateria de la font d'alimentació. Considerat el mode més sever, el nombre de cicles de descàrrega del 100% és limitat.
2. El mode buffer és un mode molt utilitzat que respecta la bateria; no permet la descàrrega completa i es caracteritza per una connexió constant a una font d'alimentació.
3. Mixt: una combinació de modes buffer i cíclic, però la major part del temps de funcionament es passa en mode buffer.

Les bateries de plom-àcid més comunes disponibles al mercat es poden dividir en els següents tipus:

Vista	Servei	Descripció	Voltatge, V
Plom-àcid	Servei atès	Les bateries de cotxe es presenten en els següents tipus: baix en antimoni, antimoni, àcid-calci i híbrides.	612
AGM VRLA	Sense manteniment	Els separadors són de fibra de vidre, funcionen en mode cíclic i amb tampons.	24612
VRLA	Sense manteniment	Carcassa segellada, de vegades feta de calci, no emet gasos, utilitzada en mode tampó.	24612
GEL VLRA	Sense manteniment	L'electròlit és gel de sílice, que allarga la vida útil de la bateria, i la bateria funciona en mode buffer.	24612243648
OPzV	Sense manteniment	Els elèctrodes són de disseny tubular, resistents a la descàrrega completa i tenen una vida útil d'aproximadament 22 anys.	2

Aplicació

1. Automoció: les bateries d'àcid s'utilitzen com a bateries d'arrencada.
2. Equipament informàtic - sistemes d'alimentació ininterrompuda (UPS) us permeten desar informació en cas de tall de corrent.
3. Producció industrial: les bateries d'àcid s'utilitzen com a fonts d'alimentació de reserva.

Càrrega i recomanacions generals

1. La càrrega s'ha de dur a terme a una temperatura de 20^OAMB.
2. El corrent de càrrega no ha de superar el 10% de la capacitat nominal de la bateria.
3. Per a ús en vehicles bateries d'àcid A baixes temperatures, és millor utilitzar-lo amb un sistema de calefacció elèctrica interna, perquè capacitatl'eficiència del dispositiu es perd un 1% quan la temperatura disminueix en 1^OAMB.
4. No es recomana emmagatzemar bateries d'àcid a temperatures superiors a 30^OAmb les bateries o descarregades, primer s'han de carregar completament.
5. És millor guardar la bateria en un lloc fred durant l'hivern, ja que el procés d'autodescàrrega serà mínim i cal aplicar greix al terminal positiu prèviament.
6. Abans d'usar, bateries d'àcid s'ha de portar a una habitació amb una temperatura de 20^ODe 8 a 10 hores per posar-lo en condicions de funcionament.