المعرفة الأساسية للبطاريات الرصاص الحمضية الصيانة المجانية
الاسم العادي للبطارية التي لا تحتاج إلى صيانة والتي يقولها الناس غالباً ما يسمى ببطارية الرصاص الحمضية المختومة بتنظيم الصمام. تحتوي بطارية الرصاص الحمضية المختومة بتنظيم الصمام على غلاف وغطاء صمام وكتلة طرفية كما هو ظاهر من الخارج. تكون مادة الإغلاق حول الأطراف حمراء وسوداء (أو أزرق) للإشارة إلى الأقطاب الموجبة والسالبة. تنقسم بطارية 12V إلى ست خلايا مستقلة معزولة ، كل منها يحتوي على مجموعة لوحة موجبة ومجموعة صفيحة سالبة متصلة ببعضها بواسطة الموصلات. تشبه لوحة بطارية الرصاص الحمضية بنية خرسانية مسلحة. يتم تشكيلها عن طريق طلاء (أو لف) مادة نشطة على الهيكل العظمي الشبيه بالشبكة لسلك السبائك: المواد الموجودة على لوحة القطب الموجب هي ثاني أكسيد الرصاص (PbO2) ، ولوح القطب السالب والمادة على ذلك هي الرصاص المخملي ( الرصاص). يتخلل كل من الصفائح الموجبة والسالبة مادة ميكروفايبر مسامية (مملوءة أيضًا بمواد هلام السيليكا) ، حيث يتم امتصاص الكهارل (H2SO4) بالكهرباء ، ويتم تفاعل المادة الليفية (أو مادة هلام السيليكا) كهروكيميائيًا. عملية نقل الطور السائل ونقل الطور الغازي في العملية ، والتي يتم تجميعها بإحكام مع مجموعات اللوحات الإيجابية والسلبية لتشكيل خلية بطارية 2V. بما أن بطاريات الرصاص الحمضية تولد حتمًا الهيدروجين والأكسجين أثناء الشحن ، فإنها تولد ضغطًا في الخلايا عندما تكون كثيرة جدًا ومتأخرة جدًا لتكوين وتشكيل المياه. من أجل ضمان التشغيل العادي والآمن للبطارية ، كل خلية لديها صمام الفائض الخاص بها ، والذي يسمح للغاز للهروب تلقائيا عندما يكون الضغط المفرط. بالمقارنة مع البطارية السائلة الغنية المملوءة بجسم الإلكتروليت في خزان البطارية ، تحتوي بطارية الرصاص الحمضية المختومة بتنظيم صمام فقط على كمية صغيرة من المنحل بالكهرباء داخلها ، وهي بطارية سائلة ضعيفة. ومع ذلك ، وبسبب التكرار المحدد للكهرباء المتضمنة والاستخدام المعقول لضغط الصمام الفائض ، فإن فقدان الماء الناجم عن هروب الغاز صغير للغاية ، بحيث يكون المنحل بالكهرباء للبطارية الخاضعة للتحكم في الصمام أساسًا في الحياة معالجة. لا حاجة لتجديد ، لذلك بطاريات الرصاص الحمضية مختومة بتنظيم الصمام أصبحت أيضا بطاريات خالية من الصيانة.
كم تبلغ طاقة البطارية طبيعية؟
كثيرا ما يقال أن هذا الجهد البطارية هو 12V. تشير 12 فولت المذكورة هنا إلى المعلمة الأساسية للبطارية - الإمكانات الاسمية (الوحدة v). بطارية الرصاص الحمضية لديها إمكانات اسمية 2 فولت ، والإمكانية الاسمية لست بطاريات من سلسلة واحدة هي 12 فولت. تتألف وحدة تزويد الطاقة المستخدمة في السيارات الكهربائية بشكل عام من بطاريات من 2 إلى 5 12 فولت موصولة في سلسلة لتشكيل حزم بطارية 24 فولت و 36 فولت و 48 فولت و 60 فولت. هنا ، يتم تحديد القيم النظرية التي تحددها خصائص المواد الفعالة المستخدمة في البطاريات. في الواقع ، هناك اختلافات في الجهد والإمكانات الاسمية للبطارية في ظل ظروف مختلفة. على سبيل المثال ، بطارية الرصاص الحمضية العادية ذات الإمكانات الاسمية 12 فولت هي في نهاية عملية الشحن ، يصل استقطاب الشحن إلى أقصى قيمة ، ويمكن أن يصل الجهد إلى 14.4 فولت أو أعلى ؛ في نهاية التفريغ ، يصل استقطاب التفريغ إلى أقصى قيمة. يمكن أن تكون الجهد منخفضة مثل 9v. بعد إيقاف الشحن أو التفريغ وتركهما لبضع ساعات ، يختفي جهد الاستقطاب (خطة التركيز) تمامًا. يمكن أن تكون سعة هذه البطارية 12 فولت بين 13.8 فولت (بعد الملء) و 11 فولت (بعد التفريغ). ينتج ذلك عن تغيير في حالة المادة النشطة داخل البطارية.
ما هو معنى سعة البطارية (آه)؟
السعة المقدرة للبطارية ، c ، هي نتاج تيار التفريغ (A) ووقت التفريغ (h). نظرًا لأن Ah تم الحصول عليها باستخدام معلمات تفريغ مختلفة للبطارية نفسها تختلف ، من أجل تسهيل وصف وقياس ومقارنة سعة البطارية ، يجب تحديد شروط موحدة مسبقًا. في الممارسة العملية ، يتم تعريف سعة البطارية كمقدار الكهرباء المعطى من قبل المجموعة الحالية لتفريغ البطارية إلى مجموعة الجهد. يمكن القول أيضاً أن سعة البطارية هي نتاج الوقت المنقضي بين تفريغ البطارية والجهد المحدد مع التيار الحالي والتيار. من أجل تحديد شروط موحدة ، أولا ، وفقا للاختلاف في خصائص بناء البطارية واستخدامها ، يتم تعيين العديد من معدلات وقت التفريغ. الأكثر شيوعا هي 20 ساعة و 10 ساعات ، وبطارية السيارة الكهربائية هي 2 ساعة. هو مكتوب باسم C20. C10 و C2 ، حيث يمثل C سعة البطارية ، متبوعًا بعدد يشير إلى عدد الساعات التي يتم فيها تفريغ البطارية إلى مجموعة فولتية مع تيار ذو شدة معينة. وبالتالي ، يتم الحصول على تيار التفريغ المُقنن عن طريق قسمة عدد الساعات حسب السعة. وهذا يعني أن البطاريات بنفس السعة ومعدلات التصريف المختلفة لها تيار تصريف إسمي مختلف جداً. على سبيل المثال ، تحتوي إحدى الدراجات الكهربائية على سعة بطارية 10 أمبير ومعدل تفريغ يصل إلى ساعتين. يتم كتابته كـ 10 Ah2 ، ويكون تيار التفريغ المصنف هو 10 (Ah) / 2 (h) = 5 A؛ وبطارية لبدء تشغيل سيارة تبلغ طاقتها 54 آه. معدل التفريغ هو 20 ساعة ، كما هو مكتوب 54Ah20 ، تيار التفريغ المقنن هو فقط 54 (Ah) / 20 (h) = 2.7A! وبعبارة أخرى ، إذا تم تفريغ البطاريات مع 5A و 2.7 A على التوالي ، فيجب أن تستمر لساعتين و 20 ساعة لتقع على الجهد المحدد. تشير مجموعة الجهد المذكورة أعلاه إلى جهد الإنهاء (الوحدة V). يمكن فهم جهد الإنهاء ببساطة على أنه: انخفاض جهد البطارية أثناء التفريغ إلى أدنى قيمة لا تسبب أي ضرر. قيمة الجهد إنهاء ليست ثابتة. يتناقص مع زيادة تصريف التيار. كلما كان تيار التفريغ للبطارية نفسها أكبر ، يمكن أن يكون جهد الإنهاء أقل والعكس صحيح. بمعنى أنه عندما يتم تفريغ التيار الكبير ، يسمح لجهد البطارية بالانخفاض إلى قيمة أقل ، وتصريف تيار صغير غير ممكن ، وإلا قد يحدث تلف. وكثيرا ما يعبر عن كثافة التيار أثناء التشغيل في كثير من الأحيان من حيث التكبير ، مكتوبة باسم NCh. N مضاعف ، C هو عدد ساعات السعة ، و h هو عدد الساعات المحددة بمعدل التفريغ. هنا ، يتم استخدام قيمة h فقط للتذكير بأن البطارية ذات الصلة تنتمي إلى معدل وقت التفريغ ، وبالتالي فإن البطارية التي تصف معدل وقت معين بشكل محدد هو أن التكبير غالباً ما يكون مكتوبًا على شكل NC بدون كتابة المعيار . يساوي ضرب N المتعدد بواسطة السعة C القيمة الحالية A. على سبيل المثال ، يستخدم 20Ah تصريف معدل 0.5c ، 0.5 × 20 = 10A. على سبيل المثال زاوية أخرى: سيارة بطارية بدءا 54Ah ، قياس الانتاج الحالي هو 5.4A ، ثم معدل التفريغ N هو 5.4 / 54 = 0.1C.
كيف تعمل بطاريات الرصاص الحمضية
1. توليد طاقة البطارية الرصاص الحمضية
بعد شحن بطارية الرصاص الحمضية ، فإن ثنائي أكسيد الرصاص الموجب (PB02) ، وعمل جزيئات الماء في محلول حامض الكبريتيك ، وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الرصاص والماء لتكوين مادة غير مستقرة قابلة للانفصال - يؤدي هيدروكسيد (Pb (OH) ) 4) أيون الهيدروكسيد في المحلول ، ويظل أيون الرصاص (Pb4) على لوحة القطب الموجب ، وبالتالي فإن الإلكترونات غائبة على لوحة القطب الموجب. بعد شحن بطارية الرصاص الحمضية ، تكون لوحة القطب السالب هي الرصاص (Pb) ، وحمض الكبريتيك في المنحل بالكهرباء (H2S04) ويتحول التفاعل إلى أيونات الرصاص (Pb2) ، ويتم نقل أيونات الرصاص إلى الإلكتروليت ، تاركاً اثنين من الإلكترونات (2E) المتبقية على لوحة سلبية. البرامج التعليمية ، عندما لا تكون الدائرة الخارجية موصلة (الدائرة المفتوحة للبطارية) ، بسبب العمل الكيميائي ، لا يوجد إلكترون على لوحة المحرك ، واللوحة السلبية بها المزيد من الإلكترونات ، ويتم توليد فرق محتمل معين بين الصفيحتين. هذه هي القوة الكهربائية للبطارية.
2. تفاعل كهروكيميائي من بطارية الرصاص الحمضية أثناء التفريغ
يتم وضع بطارية الرصاص الحمضية على التلفزيون ، ويعمل فرق الجهد في البطارية على الكاثود. تدخل الإلكترونات الموجودة على الصفيحة السلبية الصفيحة الإيجابية خلال الحمل لتشكيل تيار. في نفس الوقت ، يتم تكوين تفاعل كيميائي داخل البطارية. بعد أن ينبعث إلكترونان من كل ذرة من الرصاص على لوحة القطب السالب ، تتفاعل أيونات الرصاص المتولدة (Pb2) مع أيون الكبريت (S04-2) في الإلكتروليت لتشكيل سلفات الرصاص غير القابل للذوبان (PbS04) على لوحة الإلكترود. تتفاعل أيونات الأكسجين (0-2) المحملة بواسطة لوحة القطب الموجب مع أيونات الهيدروجين (H) في المحلول الإلكتروليتي لتشكيل مادة ثابتة من الماء. في إطار عمل الحقل الكهربائي لأيون الكبريت وأيون الهيدروجين الموجود في المنحل بالكهرباء ، يتم نقل الأقطاب الإيجابية والسلبية للبطارية على التوالي لتشكيل تيار داخل البطارية ، وتتشكل الدائرة بأكملها ، والبطارية تفريغها باستمرار إلى الخارج. يتناقص تركيز H2S04 بشكل مستمر أثناء التفريغ ، وكبريتات الرصاص (PbS04) على الإلكترودات الموجبة والسالبة ، تزداد المقاومة الداخلية للبطارية (لا تؤدي سلفات الرصاص بالكهرباء) ، ينخفض تركيز الإلكتروليت ، وتقل قوة البطارية الكهربائية. النقصان.
3. التفاعل الكهروكيميائي لعملية شحن بطارية الرصاص الحمضية
عند الشحن ، يجب توصيل مصدر الطاقة الخارجي (عمود الشحن أو المقوم) خارجيًا لاستعادة المواد الناتجة عن الألواح الإيجابية والسلبية بعد التفريغ إلى المادة النشطة الأصلية ، وتحويل الطاقة الكهربائية الخارجية إلى طاقة كيميائية للتخزين. على لوحة القطب الموجب ، يتم فصل كبريت الرصاص في أيونات الرصاص ثنائية التكافؤ (Pb2) وأيونات سلفات سلبية (SO4-2) تحت تأثير التيار الخارجي. نظرًا لأن مصدر الطاقة الخارجي يستخرج الإلكترونات بشكل مستمر من القطب الموجب ، يتم تلوين الثانية من لوحات القطب الموجب. يؤدي تكافؤ الأيونات Pb2 إلى إطلاق إلكترونين إضافيين ليتم إضافتهما ، ويصبح أيونات الرصاص رباعي التكافؤ (Pb4) ، ويستمر في التفاعل مع الماء ، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج ثنائي أكسيد الرصاص (PbO2) على لوحة القطب الموجب. على لوحة القطب السالب ، يتم فصل كبريت الرصاص في أيونات الرصاص ثنائية التكافؤ (Pb2) وأيونات سلفات سلبية (SO4-2) تحت تأثير التيار الخارجي. بما أن القطب الكهربائي السلبي يحصل بشكل مستمر على الإلكترونات من مصدر الطاقة الخارجي ، فإن الإلكترود الحر بالقرب من لوحة القطب السالب يتم تحييد أيون التكافؤ (Pb2) ليقود (Pb) ويتمسك بلوح القطب السالب كرصاص مخملي. في الإلكتروليت ، يولد القطب الموجب باستمرار أيونات الهيدروجين الحرة (H) وأيونات الكبريت (SO4-2) ، ويولد القطب السالب باستمرار أيونات الكبريت (SO4-2). تحت عمل المجال الكهربائي ، تتحرك أيونات الهيدروجين إلى القطب السالب ، ويتم توليد الكبريتات. تتحرك الأيونات باتجاه القطب الموجب لتشكيل تيار. في نهاية الشحن ، تحت تأثير التيار الخارجي ، سوف يحدث التفاعل الكهرولي للماء في المحلول.
4. تغيير المنحل بالكهرباء بعد شحن وتفريغ بطارية الرصاص الحمضية
يمكن ملاحظة ما سبق أنه عندما يتم تفريغ حمضية الرصاص الحمضية ، يتم تقليل حمض الكبريتيك في المنحل بالكهرباء بشكل مستمر ، يتم زيادة الماء تدريجيا ، ويتم تقليل الجاذبية النوعية للمحلول. ويمكن ملاحظة ما سبق أنه عند شحن بطارية الرصاص الحمضية ، يزداد باستمرار حمض الكبريتيك في المنحل بالكهرباء ، وينخفض الماء تدريجيًا ، وتزداد الجاذبية النوعية للحل. في العمل الفعلي ، يمكن الحكم على شحن بطارية الرصاص الحمضية وفقا لتغير الجاذبية النوعية للكهارل. استخدام وصيانة بطاريات الرصاص الحمضية الخالية من الصيانة في السنوات الأخيرة ، مع تعميق التحول في أنظمة الطاقة في الشبكة ، تم توفير إمدادات طاقة عالية التردد للتبديل وبطاريات الرصاص الحمضية الخالية من الصيانة والمصنوعة باستخدام تكنولوجيا تحويل الطاقة تستخدم على نطاق واسع. ومع ذلك ، نظرًا لعدم كفاية خبرة التشغيل ، فإن صيانة وحدة تزويد التيار المستمر ، خاصةً البطارية ، ليست في مكانها الصحيح ، بحيث لا يمكن ضمان موثوقية مصدر التيار المستمر بشكل فعال.
معنى صيانة بطارية مجانية
الميزة الرئيسية للبطارية الرصاص الحمضية الخاضعة للتنظيم هي أن الأكسجين المتولد على لوحة القطب الموجب أثناء الشحن يتم تقليله إلى الماء على لوحة القطب السالب عن طريق تفاعل إعادة التركيب ، وليس من الضروري إضافة الماء للصيانة خلال فترة محددة عائمة الحياة تهمة. الحفاظ على بطاريات الرصاص الحمضية. يمكن ملاحظة أن عملية الصيانة المجانية تتم فقط مقارنة بالبطارية العادية ، ويتم حذف مشروع إضافة الماء النقي أو الماء المقطر لضبط مستوى السائل المنحل بالكهرباء خلال العملية ، وليس من الضروري إزالة جميع أعمال الصيانة. .