Prima di passare direttamente alla conoscenza dei concetti relativi alla batteria al piombo, iniziamo con la sua storia. Quindi, uno scienziato francese di nome Nicolas Gautherot nell'anno 1801 osservò che nei test di elettrolisi esiste una quantità minima di corrente anche quando c'è una disconnessione della batteria principale. Considerando che nell'anno 1859 uno scienziato di nome Gatson sviluppò una batteria al piombo e questa fu la prima che viene ricaricata attraverso il passaggio della corrente inversa. Questa era la versione iniziale di questo tipo di batteria, mentre Faure ha poi aggiunto molti miglioramenti a questo e, infine, il tipo pratico di batteria al piombo è stato inventato da Henri Tudor nel 1886. Facciamo una discussione più dettagliata su questo tipo di batteria , lavoro, tipi, costruzione e vantaggi.
Cos'è la batteria al piombo?
La batteria al piombo rientra nella classificazione delle batterie ricaricabili e secondarie. Nonostante le proporzioni minime della batteria in termini di energia rispetto al volume e energia al peso, mantiene la capacità di fornire maggiori correnti di picco. Ciò corrisponde al fatto che le cellule al piombo-acido possiedono un'elevata quantità di proporzioni potenza-peso.
Queste sono le batterie che utilizzano il perossido di piombo e il piombo spugnoso per convertire l'energia chimica in energia elettrica. Questi sono utilizzati principalmente nelle sottostazioni e nei sistemi di alimentazione a causa del motivo per cui hanno livelli di tensione delle celle aumentati e costi minimi.
Costruzione
Nel costruzione di batterie al piombo , i piatti e i contenitori sono i componenti cruciali. La sezione seguente fornisce una descrizione dettagliata di ogni componente utilizzato nella costruzione. Il diagramma della batteria al piombo è
Diagramma della batteria al piombo
Contenitore
Questa parte del contenitore è costruita con ebanite, legno rivestito di piombo, vetro, gomma dura dell'elemento bituminoso, materiali ceramici o plastica forgiata che vengono posizionati sulla parte superiore per eliminare qualsiasi tipo di scarica elettrolitica. Mentre nella sezione di fondo del contenitore esistono quattro nervature di cui due sono poste sulla piastra positiva e le altre sulla piastra negativa.
Qui, il prisma funge da base per entrambe le piastre e inoltre protegge le piastre dal cortocircuito. I componenti utilizzati per la costruzione del contenitore devono essere privi di acido solforico, non devono piegarsi o essere permeabili e non trattenere alcun tipo di impurità che possa causare danni agli elettroliti.
Piatti
Le piastre in batteria al piombo sono costruite in modo diverso e sono tutte costituite da tipi simili della griglia che è costituita da componenti attivi e piombo. La rete è fondamentale per stabilire la conduttività della corrente e per diffondere uguali quantità di correnti ai componenti attivi. Se c'è una distribuzione non uniforme, ci sarà un allentamento del componente attivo. Le piastre di questa batteria sono di due tipi. Quelli sono piatti plante / formati e piatti Faure / incollati.
Le piastre sagomate sono utilizzate principalmente per batterie statiche e sono anch'esse pesanti e costose. Ma hanno una lunga durata e non sono facilmente inclini a perdere i loro componenti attivi anche nei processi di carica e scarica continui. Questi hanno una capacità minima in proporzione al peso.
Mentre il processo incollato viene utilizzato principalmente per la costruzione di lastre negative rispetto a quello di lastre positive. Il componente attivo negativo è alquanto complicato e subiscono una leggera modifica nei processi di carica e scarica.
Componente attivo
Il componente che partecipa attivamente ai processi di reazione chimica che avvengono nella batteria principalmente al momento della carica e dello scaricamento è definito componente attivo. I componenti attivi sono:
- Perossido di piombo - Forma un componente attivo positivo.
- Piombo in spugna - Questo materiale costituisce il componente attivo negativo
- Acido solforico diluito - Viene utilizzato principalmente come elettrolita
Separatori
Si tratta di fogli sottili costruiti con gomma porosa, legno di piombo rivestito e fibra di vetro. I separatori sono posizionati tra le piastre per fornire un isolamento attivo. Hanno una forma scanalata su un lato e una finitura liscia sugli altri bordi.
Bordi della batteria
Ha bordi positivi e negativi con diametri di 17,5 mm e 16 mm.
Principio di funzionamento della batteria al piombo
Poiché l'acido solforico viene utilizzato come elettrolita nella batteria, quando si dissolve, le molecole in esso contenute vengono disperse come SO4-(ioni negativi) e 2H + (ioni positivi) e questi avranno libertà di movimento. Quando questi elettrodi vengono immersi nelle soluzioni e forniscono un'alimentazione CC, gli ioni positivi avranno un movimento e si muoveranno nella direzione del bordo negativo della batteria. Allo stesso modo, gli ioni negativi avranno un movimento e si muoveranno verso la direzione del bordo positivo della batteria.
Ogni ione idrogeno e solfato raccoglie uno e due elettroni e ioni negativi dal catodo e dall'anodo e hanno una reazione con l'acqua. Questo forma idrogeno e acido solforico. Mentre le reazioni sviluppate dalle suddette reazioni reagiscono con l'ossido di piombo e formano il perossido di piombo. Ciò significa che al momento del processo di carica l'elemento del catodo di piombo rimane come piombo stesso mentre l'anodo di piombo è formato come perossido di piombo che è di colore marrone scuro.
Quando non c'è Alimentazione DC e poi nel momento in cui un voltmetro è collegato tra gli elettrodi, mostra la differenza di potenziale tra gli elettrodi. Quando c'è una connessione di filo tra gli elettrodi, ci sarà il passaggio di corrente dalla piastra negativa a quella positiva attraverso un circuito esterno che significa che la cella ha la capacità di fornire una forma elettrica di energia.
Quindi, questo mostra il file batteria al piombo funzionante scenario.
Tipi diversi
Il tipi di batterie al piombo sono principalmente suddivisi in cinque tipi e sono spiegati in dettaglio nella sezione seguente.
Tipo allagato - Questo è il tipo di accensione del motore convenzionale e ha un tipo di batteria a trazione. L'elettrolito ha libertà di movimento nella sezione della cella. Le persone che utilizzano questo tipo possono avere accessibilità per ogni cella e possono aggiungere acqua alle celle quando la batteria si esaurisce.
Tipo sigillato - questo tipo di batteria al piombo è solo una piccola modifica al tipo di batteria allagata. Anche se le persone non hanno accesso a ciascuna cella della batteria, il design interno è quasi simile a quello di tipo allagato. La principale variazione in questo tipo è che esiste una quantità sufficiente di acido che resiste al verificarsi di un flusso regolare di reazioni chimiche per tutta la durata della batteria.
Tipo VRLA - Questi sono chiamati Batterie al piombo-acido regolate da valvola che sono anche definiti come un tipo di batteria sigillata. La procedura di controllo del valore consente l'evoluzione sicura di ODuee H.Duegas al momento della ricarica.
Tipo di AGM - Questo è il tipo di batteria Absorbed Glass Matte che consente all'elettrolito di fermarsi vicino al materiale della piastra. Questo tipo di batteria aumenta le prestazioni dei processi di scarica e ricarica. Questi sono particolarmente utilizzati negli sport di potenza e nelle applicazioni di avviamento del motore.
Tipo di gel - Questo è il tipo umido di batteria al piombo-acido in cui l'elettrolito in questa cella è legato alla silice che rende il materiale irrigidito. I valori di tensione di ricarica della cella sono minimi rispetto ad altri tipi e ha anche una maggiore sensibilità.
Reazione chimica della batteria al piombo
La reazione chimica nella batteria avviene principalmente durante i metodi di scarica e ricarica e nel processo di scarica viene spiegata come segue:
Quando la batteria è completamente scarica, l'anodo e i catodi sono PbODuee Pb. Quando questi sono collegati usando la resistenza, la batteria si scarica e gli elettroni hanno il percorso opposto al momento della carica. La HDuegli ioni hanno un movimento verso l'anodo e diventano un atomo. È a portata di mano con PbODue, formando così PbSO4che è di colore bianco.
Allo stesso modo, lo ione solfato ha un movimento verso il catodo e dopo averlo raggiunto, lo ione si forma in SO4. Reagisce con il piombo catodo formando così solfato di piombo.
PbSO4+ 2H = PbO + HDueO
PbO + HDueCOSÌ4= PbSO4+ 2HDueO
PbODue+ HDueCOSÌ4+ 2H = PbSO4+ 2HDueO
Reazioni chimiche
Durante il processo di ricarica, il catodo e gli anodi sono in connessione con i bordi negativo e positivo dell'alimentazione CC. Gli ioni H2 positivi si muovono nella direzione del catodo e guadagnano due elettroni e si formano come atomi di H2. Subisce una reazione chimica con il solfato di piombo e forma piombo e acido solforico.
PbSO4+ 2HDueO + 2H = PbSO4+ 2 oreDueCOSÌ4
L'equazione combinata per entrambi i processi è rappresentata come
Processo di scarica e ricarica
Qui, la freccia verso il basso indica la scarica e una freccia verso l'alto indica il processo di ricarica.
Vita
La temperatura funzionale ottimale per la batteria al piombo è 250C che significa 770F. L'aumento dell'intervallo di temperatura riduce la longevità. Secondo la regola, per ogni 80 ° C di aumento della temperatura, riduce il tempo di dimezzamento della batteria. Mentre una batteria regolata dal valore che funziona a 250C ha un durata della batteria al piombo di 10 anni. E quando questo viene operato a 330C, ha una durata di soli 5 anni.
Applicazioni per batterie al piombo
- Questi sono impiegati nell'illuminazione di emergenza per fornire energia alle pompe di pozzetto.
- Utilizzato nei motori elettrici
- Sottomarini
- Sottomarini nucleari
Questo articolo ha spiegato il principio di funzionamento, i tipi, la durata, la struttura, le reazioni chimiche e le applicazioni delle batterie al piombo acido. Inoltre, sappi quali sono i file vantaggi della batteria al piombo e svantaggi in vari domini?
