Voordat we direct beginnen om de concepten met betrekking tot loodzuurbatterijen te leren kennen, beginnen we met de geschiedenis ervan. Dus een Franse wetenschapper, Nicolas Gautherot genaamd, merkte in het jaar 1801 op dat er bij de elektrolyse-testen een minimale hoeveelheid stroom aanwezig is, zelfs als de hoofdbatterij wordt losgekoppeld. Terwijl in het jaar 1859 een wetenschapper genaamd Gatson een loodzuurbatterij ontwikkelde en dit de eerste was die wordt opgeladen door het passeren van tegenstroom. Dit was de eerste versie van dit type batterij, terwijl Faure er toen veel verbeteringen aan toevoegde en tenslotte werd het praktische type loodzuurbatterij uitgevonden door Henri Tudor in 1886. Laten we een meer gedetailleerde bespreking hebben over dit soort batterijen. batterij , werken, typen, constructie en voordelen.
Wat is een loodzuurbatterij?
Loodzuurbatterijen vallen onder de classificatie van oplaadbare en secundaire batterijen. Ondanks de minimale verhoudingen van de batterij in energie tot volume en energie tot gewicht, kan deze grotere piekstromen leveren. Dit komt overeen dat loodzuurcellen een grote hoeveelheid vermogen / gewichtsverhoudingen hebben.
Dit zijn de batterijen die loodperoxide en sponslood gebruiken om chemische energie om te zetten in elektrische energie. Deze worden meestal gebruikt in onderstations en voedingssystemen vanwege de reden dat ze hogere celspanningsniveaus en minimale kosten hebben.
Bouw
In de lood-zuur batterij constructie , de borden en containers zijn de cruciale componenten. Het onderstaande gedeelte geeft een gedetailleerde beschrijving van elk onderdeel dat in de constructie wordt gebruikt. De lood zuur batterij diagram is
Container
Dit containerdeel is gemaakt van eboniet, met lood bekleed hout, glas, hard rubber gemaakt van het bitumineuze element, keramische materialen of gesmeed plastic die bovenop zijn geplaatst om elke vorm van elektrolytontlading te elimineren. Terwijl er in het bodemgedeelte van de container vier ribben bestaan, waarvan er twee op de positieve plaat worden geplaatst en de andere op de negatieve plaat.
Hier fungeert het prisma als basis voor beide platen en beschermt het bovendien de platen tegen kortsluiting. De componenten die worden gebruikt voor de constructie van de container moeten vrij zijn van zwavelzuur, ze mogen niet buigen of doorlatend zijn en mogen geen enkele vorm van onzuiverheden bevatten die tot schade aan de elektrolyt leiden.
Borden
De platen in de loodzuurbatterij zijn op een andere manier geconstrueerd en ze zijn allemaal gemaakt van vergelijkbare soorten rasterwerk dat is opgebouwd uit actieve componenten en lood. Het net is cruciaal om de geleidbaarheid van stroom vast te stellen en om gelijke hoeveelheden stroom naar de actieve componenten te verspreiden. Als er een ongelijkmatige verdeling is, treedt er een loslating van de actieve component op. De platen in deze batterij zijn van twee soorten. Dat zijn van plante / gevormde borden en faure / geplakte borden.
De gevormde platen worden voornamelijk gebruikt voor statische batterijen en ze zijn zwaar en ook duur. Maar ze hebben een lange levensduur en deze zijn niet gemakkelijk geneigd om hun actieve componenten te verliezen, zelfs niet bij continue laad- en ontlaadprocessen. Deze hebben een minimale verhouding tussen capaciteit en gewicht.
Terwijl het geplakte proces meestal wordt gebruikt voor de constructie van negatieve platen dan dat van positieve platen. De negatieve actieve component is enigszins gecompliceerd en ze ondergaan een kleine wijziging in laad- en ontlaadprocessen.
Actieve component
De component die actief betrokken is bij de chemische reactieprocessen die in de batterij plaatsvinden, voornamelijk op het moment van opladen en ontladen, wordt een actieve component genoemd. De actieve componenten zijn:
- Loodperoxide - Het vormt een positief actief bestanddeel.
- Sponslood - Dit materiaal vormt de negatieve actieve component
- Verdund zwavelzuur - Dit wordt voornamelijk gebruikt als elektrolyt
Afscheiders
Dit zijn dunne platen die zijn gemaakt van poreus rubber, gecoat loodhout en glasvezel. De afscheiders worden tussen de platen geplaatst om voor actieve isolatie te zorgen. Ze hebben aan de ene kant een gegroefde vorm en aan de andere kanten een gladde afwerking.
Batterij randen
Het heeft positieve en negatieve randen met een diameter van 17,5 mm en 16 mm.
Werkingsprincipe van loodzuuraccu's
Omdat zwavelzuur wordt gebruikt als een elektrolyt in de batterij, worden de moleculen erin gedispergeerd als SO als het wordt opgelost.4(negatieve ionen) en 2H + (positieve ionen) en deze zullen vrij kunnen bewegen. Wanneer deze elektroden in de oplossingen worden gedompeld en een gelijkstroomvoeding leveren, zullen de positieve ionen een beweging maken en zich verplaatsen in de richting van de negatieve rand van de batterij. Op dezelfde manier zullen de negatieve ionen een beweging hebben en in de richting van de positieve rand van de batterij bewegen.
Alle waterstof- en sulfaationen verzamelen één en twee elektronen en negatieve ionen uit de kathode en anode en ze reageren met water. Dit vormt waterstof en zwavelzuur. Terwijl de uit de bovenstaande reacties ontwikkelde reacties reageren met loodoxide en loodperoxide vormen. Dit betekent dat op het moment van het laadproces het loden kathode-element als lood zelf blijft, terwijl de loden anode wordt gevormd als loodperoxide dat donkerbruin van kleur is.
Als er geen DC-voeding en op het moment dat een voltmeter tussen de elektroden wordt aangesloten, geeft deze het potentiaalverschil tussen elektroden weer. Wanneer er een draadverbinding tussen de elektroden is, zal er stroom doorgaan van de negatieve naar de positieve plaat via een extern circuit, wat aangeeft dat de cel het vermogen heeft om een elektrische vorm van energie te leveren.
Dit toont dus de loodzuur batterij werkt scenario.
Verschillende soorten
De loodzuurbatterijen zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in vijf typen en worden in het onderstaande gedeelte in detail uitgelegd.
Overstroomd type - Dit is het conventionele type motorontsteking en heeft een tractiebatterij. De elektrolyt heeft vrije beweging in het celgedeelte. Mensen die dit type gebruiken, hebben toegang tot elke cel en kunnen water aan de cellen toevoegen als de batterij opdroogt.
Verzegeld type - dit soort loodzuuraccu is slechts een kleine wijziging ten opzichte van het natte type accu. Ook al hebben mensen geen toegang tot elke cel in de batterij, het interne ontwerp is bijna gelijk aan dat van het ondergelopen type. De belangrijkste variatie in dit type is dat er voldoende zuur aanwezig is dat bestand is tegen een soepele stroom van chemische reacties gedurende de levensduur van de batterij.
VRLA-type - Deze worden gebeld Klepgeregelde loodzuurbatterijen die ook wel een verzegeld type batterij worden genoemd. De waardecontroleprocedure maakt de veilige evolutie van O mogelijktweeen Htweegassen op het moment van opladen.
AGM-type - Dit is het Absorbed Glass Matte-type batterij waarmee de elektrolyt dicht bij het materiaal van de plaat kan worden gestopt. Dit type batterij verbetert de prestaties van de ontlaad- en oplaadprocessen. Deze worden vooral gebruikt in de krachtsport en motorinitiatietoepassingen.
Geltype - Dit is het natte type loodzuurbatterij waarbij de elektrolyt in deze cel met silica verband houdt, waardoor het materiaal verstijft. De waarden van de oplaadspanning van de cel zijn minimaal in vergelijking met andere typen en hebben ook meer gevoeligheid.
Chemische reactie van loodzuuraccu
De chemische reactie in de batterij vindt voornamelijk plaats tijdens ontlaad- en oplaadmethoden en tijdens het ontlaadproces wordt deze als volgt uitgelegd:
Als de batterij volledig leeg is, zijn de anode en kathodes PbOtweeen Pb. Wanneer deze met weerstand worden verbonden, raakt de batterij ontladen en hebben de elektronen het tegenovergestelde pad op het moment van opladen. De Htweeionen hebben een beweging richting de anode en worden een atoom. Het komt binnen bereik met PbOtwee, waardoor PbSO wordt gevormd4die is wit van kleur.
Op dezelfde manier heeft het sulfaation een beweging naar de kathode en na het bereiken wordt het ion gevormd tot SO4Het reageert met lood kathode waardoor loodsulfaat wordt gevormd.
PbSO4+ 2H = PbO + HtweeOF
PbO + HtweeZO4= PbSO4+ 2HtweeOF
PbOtwee+ HtweeZO4+ 2H = PbSO4+ 2HtweeOF
Chemische reacties
Tijdens het oplaadproces staan de kathode en anodes in verbinding met de negatieve en positieve flanken van de gelijkstroomvoeding. De positieve H2-ionen bewegen in de richting van de kathode en krijgen twee elektronen en vormen een H2-atoom. Het ondergaat een chemische reactie met loodsulfaat en vormt lood en zwavelzuur.
PbSO4+ 2HtweeO + 2H = PbSO4+ 2 HtweeZO4
De gecombineerde vergelijking voor beide processen wordt weergegeven als
Ontlaad- en oplaadproces
Hier geeft de neerwaartse pijl het ontladen aan en een opwaartse pijl het oplaadproces.
Leven
De optimale functionele temperatuur voor loodzuurbatterijen is 250C wat 77 betekent0F. De toename van het temperatuurbereik verkort de levensduur. Volgens de regel verkort dit voor elke temperatuurstijging van 80 ° C de halfwaardetijd van de batterij. Terwijl een waarde gereguleerde batterij die functioneert op 250C heeft een loodzuur batterij leven van 10 jaar. En wanneer deze wordt bediend op 330C, het heeft een levensduur van slechts 5 jaar.
Loodzuuraccu-toepassingen
- Deze worden gebruikt bij noodverlichting om stroom te leveren aan pomppompen.
- Gebruikt in elektromotoren
- Onderzeeërs
- Nucleaire onderzeeërs
In dit artikel worden het werkingsprincipe, de typen, de levensduur, de constructie, de chemische reacties en de toepassingen van loodzuuraccu's uitgelegd. Weet bovendien wat de lead acid batterij voordelen en nadelen in verschillende domeinen?
