دانش پایه باتری های نگهدارنده اسید سرب
نام معمولی باتری بدون نگهداری که مردم اغلب می گویند باتری با سرب اسید مهر و موم شده با شیر تنظیم می شود. باطری سرب اسید مهر و موم شده دارای سوپاپ دارای یک پوشش، یک پوشش شیر و یک ترمینال است که از خارج دیده می شود. مواد مهر و موم اطراف پایانه های قرمز و سیاه (یا آبی) برای نشان دادن الکترودهای مثبت و منفی است. باتری 12 ولت به شش سلول جدا شده جداگانه تقسیم شده است، هر کدام دارای یک گروه مثبت و یک گروه صفحه منفی هستند که توسط رشته های مربوط به بورد مربوطه متصل می شوند. صفحه باتری اسید سرب مانند یک ساختار بتن مسلح است. این ماده با پوشش (یا نورد) یک ماده فعال بر روی اسکلت مش از سیم آلیاژی تشکیل شده است: مواد روی صفحه الکترودهای مثبت دی اکسید سرب (PbO2) و صفحه الکترودهای منفی است. ماده روی آن سرب مخملی است ( Pb) هر یک از صفحات مثبت و منفی با مواد میکروفیلی متخلخل (همچنین با مواد ژل سیلیکا پر شده)، که در آن یک الکترولیت اسید سولفوریک (H2SO4) جذب شده است، و ماده فیبر (یا ماده سیلیکاژل) واکنش الکتروشیمیایی است. فرآیند انتقال فاز مایع فاز و انتقال گاز فاز در این فرایند، که با گروههای مثبت و منفی صفحات به شکل یک سلول باتری 2V تشکیل می شود، محکم است. از آنجایی که باتریهای سرب اسید در طول شارژ اجتناب ناپذیرند، هیدروژن و اکسیژن تولید می کنند، زمانی که بیش از حد تولید می شوند و خیلی دیر می شوند تا آب تشکیل و تشکیل شوند. به منظور اطمینان از عملکرد نرمال و ایمن باتری، هر سلول سوپاپ خود را دارد که به طور اتوماتیک در هنگام فشار بیش از حد می تواند گاز را فرار کند. در مقایسه با باطری مایع غنی که با بدن الکترولیتی در مخزن باتری پر شده است، باتری دارای سرب اسید مهر و موم شده دارای مقدار کمی از الکترولیت در داخل است که یک باتری مایع ضعیف است. با این حال، با توجه به اضافه بار در مورد الکترولیت درگیر و استفاده مناسب از فشار شیر بیش از حد، از دست دادن آب ناشی از فرار از گاز بسیار کوچک است، به طوری که الکترولیت باتری کنترل باتری اساسا در زندگی است روند. بدون نیاز به دوباره پر کردن، به طوری که باتری های سرب اسید مهر و موم شده با شیر تنظیم شده نیز تبدیل شده اند باتری های بدون تعمیر و نگهداری.
ولتاژ باتری عادی است؟
اغلب گفته می شود که این ولتاژ باتری 12 وات است. 12V اشاره شده در اینجا اشاره به ساده ترین پارامتر باتری - پتانسیل اسمی (واحد V). باتری اسید اسید دارای پتانسیل اسمی 2 ولت است و پتانسیل اسمی شش باتری تک رشته 12 وات است. منبع تغذیه مورد استفاده در خودروهای الکتریکی به طور کلی از 2 تا 5 باتری 12 ولت متصل به سری به شکل 24v، 36v، 48v، 60v باتری است. در اینجا، مقادیر نظری تعیین شده توسط ویژگی های مواد فعال در باتری ها تعیین می شود. در حقیقت، در شرایط مختلف، ولتاژ و پتانسیل اسمی باتری تفاوت دارد. به عنوان مثال، یک باتری معمولی سرب اسید با پتانسیل اسمی 12v در انتهای فرآیند شارژ قرار دارد، قطبش شارژ به حداکثر مقدار می رسد و ولتاژ می تواند 14.4v یا بالاتر برسد؛ در پایان تخلیه، قطبش تخلیه به حداکثر مقدار می رسد. ولتاژ می تواند تا 9 ولت باشد. پس از شارژ یا تخلیه برای چند ساعت متوقف می شود و ولتاژ قطبش (برنامه غلظت) کاملا از بین می رود. پتانسیل این باتری 12V می تواند بین 13.8V (پس از پر کردن) و 11v (پس از تخلیه) باشد. این ناشی از تغییر در وضعیت مواد فعال داخل باتری است.
معنی ظرفیت باتری (Ah) چیست؟
ظرفیت امتیاز باتری، c، محصول جریان تخلیه (A) و زمان تخلیه (h) است. از آنجایی که Ah با استفاده از پارامترهای مختلف تخلیه برای یک باتری مشابه متفاوت است، برای تسهیل توصیف، اندازه گیری و مقایسه ظرفیت باتری، شرایط یکنواخت باید پیش از آن تعیین شود. در عمل، ظرفیت باتری به عنوان مقدار برق داده شده توسط جریان تنظیم شده برای تخلیه باتری به ولتاژ تنظیم تعریف شده است. همچنین می توان گفت که ظرفیت باتری محصول زمانی است که بین تخلیه باتری به ولتاژ تنظیم شده با جریان و جریانی تنظیم می شود. برای تعیین شرایط یکسان، در ابتدا، با توجه به تفاوت ویژگی های ساخت و ساز باتری و استفاده از آن، چندین بار تخلیه تنظیم می شود. رایج ترین آنها 20 ساعت و 10 ساعت و باتری خودرو الکتریکی 2 ساعت است. این به عنوان C20 نوشته شده است. C10 و C2، جایی که C نشان دهنده ظرفیت باتری است و به دنبال آن تعدادی است که نشان دهنده تعداد ساعت هایی است که باتری به ولتاژ تنظیم با جریان با شدت مشخص تخلیه می شود. بنابراین، جریان تخلیه امتیاز با تقسیم تعداد ساعت ها با ظرفیت به دست می آید. به عبارت دیگر، باتری های با ظرفیت مشابه و نرخ تخلیه های مختلف دارای جریان تخلیه اسمی بسیار متفاوت هستند. به عنوان مثال، یک دوچرخه الکتریکی با ظرفیت باتری 10 Ah و میزان تخلیه 2 ساعته است. آن به صورت 10 Ah2 نوشته شده است و جریان تخلیه آن 10 (Ah) / 2 (h) = 5 A است؛ و یک باتری برای شروع یک ماشین ظرفیت 54 آه است. نرخ تخلیه 20 ساعت است، به عنوان 54Ah20 نوشته شده است، جریان تخلیه فقط 54 (Ah) / 20 (h) = 2.7A است! به عبارت دیگر، اگر دو باتری با 5A و 2.7A تخلیه شوند، باید به مدت 2 ساعت و 20 ساعت به ولتاژ پایینی برسد. ولتاژ بالا ذکر شده به ولتاژ خاتمه (واحد V) اشاره دارد. ولتاژ خاتمه می تواند به آسانی قابل درک باشد: ولتاژ باتری در هنگام تخلیه به حداقل مقدار می رسد که باعث آسیب نمی شود. مقدار ولتاژ خاتمه ثابت نیست. آن را به عنوان افزایش جریان تخلیه کاهش می یابد. جریان جریان تخلیه همان باتری بزرگتر، ولتاژ خازن پایین تر می تواند باشد، و بالعکس. بدین معنی است که وقتی جریان بزرگ تخلیه می شود، ولتاژ باتری اجازه می دهد تا به مقدار کمتری برسد و تخلیه فعلی کوچک امکان پذیر نیست، در غیر این صورت ممکن است آسیب ایجاد شود. شدت فعلی باتری در طول عملیات نیز اغلب با توجه به بزرگنمایی، به عنوان NCh نوشته شده است. N چند است، C تعداد ساعت ظرفیت است، و h ساعت ساعت مشخص شده توسط میزان تخلیه است. در اینجا مقدار h تنها به عنوان یادآوری استفاده می شود که باتری مربوطه به این مقدار زمان تخلیه تعلق دارد، بنابراین باتری که به طور خاص یک نرخ زمان مشخصی را توصیف می کند، این بزرگنمایی است که اغلب در قالب NC نوشته می شود بدون اینکه استاندارد شود . ضرب چند N با ظرفیت C برابر با A می باشد. برای مثال، 20Ah با استفاده از تخلیه نرخ 0.5c، مقدار 0.5 × 20 = 10A است. برای یک مثال دیگر زاویه: ماشین شروع باتری 54Ah، جریان خروجی اندازه گیری 5.4A، و سپس نرخ تخلیه N برابر 5.4 / 54 = 0.1C است.
باتری های سرب اسید کار می کنند
1. تولید نیروی الکترومغناطیسی باتری سرب
پس از اتمام باتری اسید سرب، دی اکسید سرب الکترودهای مثبت (PB02)، اثر مولکول های آب در محلول اسید سولفوریک، مقدار کمی دی اکسید سرب و آب برای تشکیل یک ماده ناپایدار قابل تجزیه - هیدروکسید سرب (Pb (OH ) 4) یون هیدروکسید در محلول است و یون سرب (Pb4) در صفحه الکترودهای مثبت باقی می ماند، بنابراین الکترون ها در صفحه الکترودهای مثبت وجود ندارد. پس از اتمام باتری اسید اسید، صفحه الکترود منفی سرب (Pb) و اسید سولفوریک در الکترولیت (H2S04) واکنش به یون سرب تبدیل می شود (Pb2) و یون سرب به الکترولیت منتقل می شود، ترک دو الکترون (2e) باقی مانده در صفحه منفی است. Curtainware، هنگامی که مدار خارجی اتصال نمی شود (مدار باز مدار باتری)، به علت عملکرد شیمیایی، الکترون در هیتر موتور وجود ندارد و صفحه ی منفی دارای الکترون های بیشتری است و اختلاف پتانسیلی بین دو صفحه ایجاد می شود. این نیروی الکتریکی نیروی باتری است.
2. واکنش الکتروشیمیایی باتری اسید سرب در هنگام تخلیه
باتری سرب اسید بر روی تلویزیون قرار می گیرد و اختلاف پتانسیل باتری روی کاتد عمل می کند. الکترون هایی که روی صفحه منفی قرار می گیرند، از طریق بار به شکل یک جریان وارد می شوند. در عین حال، در داخل باتری یک واکنش شیمیایی شکل می گیرد. پس از دو الکترون از هر اتم سرب بر روی صفحه الکترود منفی منتشر می شود، یون های سرب تولید شده (Pb2) با الکترولیت یون سولفات (S04-2) واکنش دهند تا سولفات سرب نامحلول (PbS04) را روی صفحه الکترود تشکیل دهند. یون های اکسیژن (0-2) هیدرولیز شده توسط صفحه الکترود مثبت با یون های هیدروژن (H) در محلول الکترولیتیک واکنش نشان می دهند تا آب پایدار را تشکیل دهند. تحت عمل میدان الکتریکی یون سولفات و یون هیدروژن موجود در الکترولیت، الکترودهای مثبت و منفی باتری به ترتیب برای ایجاد جریان در داخل باتری حرکت می کنند و کل مدار تشکیل می شود و باتری به طور مداوم بیرون ریختن غلظت H2SO4 به طور مداوم در طول تخلیه کاهش می یابد، سولفات سرب (PbS04) در الکترود های مثبت و منفی افزایش می یابد، مقاومت داخلی داخل باتری افزایش می یابد (سولفات سرب الکتریکی را انجام نمی دهد)، میزان الکترولیت کاهش می یابد و نیروی الکتریکی باتری کاهش می دهد.
3. واکنش الکتروشیمیایی فرایند شارژ باتری اسید اسید
هنگام شارژ کردن، منبع تغذیه خارجی (قطب شارژ یا یکسو کننده) باید به صورت خارجی وصل شود تا مواد تولید شده توسط صفحات مثبت و منفی پس از تخلیه به مواد اصلی اولیه بازسازی شود و انرژی الکتریکی خارجی را به انرژی شیمیایی برای ذخیره سازی تبدیل کند. در صفحه الکترود مثبت، سولفات سرب تحت تاثیر جریان جاری خارجی به یون های سرب دیواره ای (Pb2) و یون های منفی سولفات (SO4-2) جدا می شود. از آنجا که منبع تغذیه خارجی به طور مداوم الکترونها را از الکترودهای مثبت ترسیم می کند، دومین صفحه الکترودهای مثبت رنگ است. یون Pb2 سرب valence به طور مداوم دو الکترون را اضافه می کند، یون های سرب چهار عنصر (Pb4) را آزاد می کند و همچنان با آب واکنش می دهد و در نهایت دی اکسید سرب (PbO2) را روی صفحه الکترودهای مثبت تولید می کند. در صفحه الکترود منفی، سولفات سرب در اثر جریان خارجی، به یون های سرب دوانیلی (Pb2) و یون های منفی سولفات (SO4-2) جدا می شود. از آنجایی که الکترود منفی به طور پیوسته الکترونها را از منبع قدرت خارجی دریافت می کند، الکترود آزاد در نزدیکی صفحه الکترود منفی، یون سرب valence (Pb2) به سرب (Pb) خنثی می شود و به عنوان صفحه الکترود منفی به عنوان سرب مخملی خم می شود. در الکترولیت، الکترود مثبت به طور مداوم یون های هیدروژن آزاد (H) و یون های سولفات (SO4-2) را تولید می کند و الکترودهای منفی به طور مداوم یون های سولفات (SO4-2) تولید می کنند. تحت عمل میدان الکتریکی، یونهای هیدروژن به الکترود منفی حرکت می کنند و سولفات تولید می شود. یونها به سمت الکترودهای مثبت حرکت می کنند تا جریان ایجاد کنند. در پایان شارژ، تحت عمل جریان خارجی، واکنش الکترولیتی آب در محلول اتفاق می افتد.
4. تغییر الکترولیت پس از شارژ و تخلیه باتری اسید سرب
از بالا می توان دید که با تخلیه باتری اسید اسید، اسید سولفوریک در الکترولیت به طور مداوم کاهش می یابد، آب به تدریج افزایش می یابد و وزن مخصوص محلول کاهش می یابد. از بالا دیده می شود که زمانی که باتری اسید سرب شارژ می شود، اسید سولفوریک در الکترولیت به طور مداوم افزایش می یابد، آب به تدریج کاهش می یابد و وزن مخصوص محلول افزایش می یابد. در کار واقعی، بار باتری اسید سرب بر اساس تغییر گرانش الکترولیت می توان قضاوت کرد. استفاده و نگهداری از باتری های سرب اسید بدون نیاز به تعمیر و نگهداری در سال های اخیر با عمیق تر شدن تبدیل شبکه دوگانه سیستم های قدرت، منبع تغذیه سوئیچینگ با فرکانس بالا و باتری های نگهدارنده اسید سرب تولید شده با استفاده از تکنولوژی تغذیه سوئیچینگ به طور گسترده استفاده می شود. با این حال، با توجه به تجربه عملکرد ناکافی، تعمیر و نگهداری منبع تغذیه دی سی، به ویژه باتری، در جای خود نیست، به طوری که قابلیت اطمینان از منبع تغذیه دی سی را نمی توان به طور موثر تضمین شده است.
معنی باتری آزاد نگهداری
مزیت اصلی باتری سرب-اسید تنظیم شده با شیر این است که اکسیژن تولید شده در صفحه الکترودهای مثبت در طول شارژ به وسیله واکنش نوترکیبی به آب بر روی صفحه الکترود منفی کاهش می یابد و لازم نیست آب برای نگهداری در طی مشخص شده اضافه شود زندگی شارژ شناور نگه داشتن باتری های اسید سرب می توان دید که عملیات تعمیر و نگهداری تنها با باتری های معمول مقایسه می شود و پروژه اضافه کردن آب خالص یا آب مقطر به تنظیم سطح مایع الکترولیت در طول عملیات حذف شده است و لازم نیست تمام کار تعمیر و نگهداری را حذف کنید .