باتری اسید سرب چیست : انواع ، کارکرد و کاربردهای آن

اسید سرب

0

در این بحث از مقاله و پروژه رایگان که در سایت دانشکده ها قرار داده ایم در مورد باتری اسید سرب چیست و انواع ، کارکرد و کاربردهای آن که در قسمت زیر بیان شده است.

قبل از اینکه مستقیماً از مفاهیم مربوط به باتری اسید سرب مطلع شوید ، بگذارید با تاریخچه آن شروع کنیم. بنابراین ، یک دانشمند فرانسوی به نام Nicolas Gautherot در سال ۱۸۰۱ مشاهده کرد که در آزمایش الکترولیز ، حتی در صورت قطع شدن باتری اصلی ، مقدار کمی جریان وجود دارد. در حالی که در سال ۱۸۵۹ دانشمندی به نام گاتسون باتری اسید سرب تولید کرد و این اولین کسی بود که از طریق جریان معکوس شارژ می شود. این نسخه اولیه از این نوع باتری بود در حالی که فوره سپس بسیاری از پیشرفت های به این اضافه شده و در نهایت، نوع عملی سرب باتری های اسید توسط هانری خانواده سلطنتی تودور در سال ۱۸۸۶٫ اختراع شد اجازه بدهید ما را بحث مفصل تر در این نوع از باتری ، کار ، انواع ، ساخت و ساز و مزایا.

باتری اسید سرب چیست؟

باتری اسید سرب در طبقه بندی باتری های قابل شارژ و ثانویه قرار می گیرد. علی رغم حداقل نسبت باتری در انرژی به حجم و انرژی به وزن ، این توانایی را دارد که جریان های متناوب را افزایش دهد. این مطابقت دارد که سلولهای اسیدی سرب دارای مقدار زیادی قدرت نسبت به وزن هستند.

این باتری هایی هستند که از پروکسید سرب و سرب اسفنجی برای تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی استفاده می کنند. اینها بیشتر به دلیل افزایش سطح ولتاژ سلول و حداقل هزینه در پستها و سیستمهای قدرت استفاده می شوند.

ساخت و ساز باتری اسید سرب

در ساخت باتری اسید سرب ، صفحات و ظروف اجزای اساسی هستند. بخش زیر شرح مفصلی از هر جز used مورد استفاده در ساخت را ارائه می دهد. نمودار سرب باتری های اسید است

نمودار باتری اسید سرب
نمودار باتری اسید سرب

کانتینر

این قسمت ظرف با ابنیت ، چوب روکش شده با سرب ، شیشه ، لاستیک سخت ساخته شده از عنصر قیر ، مواد سرامیکی یا پلاستیک جعلی ساخته شده است که برای از بین بردن هر نوع تخلیه الکترولیت در بالا قرار می گیرد. در حالی که در قسمت پایین ظرف ، چهار دنده وجود دارد که دو عدد در صفحه مثبت و دیگران روی صفحه منفی قرار می گیرند.

در اینجا منشور به عنوان پایه برای صفحات عمل می کند و علاوه بر این صفحات را از اتصال کوتاه محافظت می کند. اجزایی که برای ساخت ظرف مورد استفاده قرار می گیرند باید فاقد اسید سولفوریک باشند ، نباید خم شوند یا نفوذ پذیر باشند و هیچ نوع ناخالصی را در بر نداشته و منجر به آسیب الکترولیت شود.

صفحات

صفحات موجود در باتری اسید سرب به روشی دیگر ساخته شده اند و همه از انواع مشابهی از شبکه ساخته شده اند که از اجزای فعال و سرب ساخته شده است. شبکه برای ایجاد هدایت جریان و برای پخش مقادیر مساوی جریان به اجزای فعال بسیار مهم است. اگر توزیع ناهموار وجود داشته باشد ، در نتیجه مولفه فعال شل می شود. صفحات موجود در این باتری دو نوع هستند. این صفحات از صفحات گیاهی / شکل گرفته و صفحات Faure / چسبانده شده هستند.

صفحات تشکیل شده عمدتا برای باتری های ساکن استفاده می شوند و دارای وزن سنگین و گران قیمت نیز هستند. اما دوام طولانی دارند و اینها حتی در فرایندهای شارژ و تخلیه مداوم به راحتی مستعد از بین رفتن اجزای فعال خود نیستند. این نسبت حداقل نسبت به وزن دارند.

در حالی که فرایند چسباندن بیشتر از ساخت صفحات مثبت برای ساخت صفحات منفی استفاده می شود. جز active فعال منفی تا حدودی پیچیده است و در فرآیندهای شارژ و تخلیه تغییر جزئی می کنند.

مonلفه فعال

جز component فعال درگیر در فرآیندهای واکنش شیمیایی که عمدتا در زمان شارژ و تخلیه در باتری اتفاق می افتد ، به عنوان یک جز active فعال نامیده می شود. اجزای فعال عبارتند از:

  • پراکسید سرب – این یک جز active فعال مثبت است.
  • سرب اسفنجی – این ماده جز active فعال منفی را تشکیل می دهد
  • اسید سولفوریک رقیق – این به طور عمده به عنوان الکترولیت استفاده می شود

جدا کننده ها

اینها از ورقهای نازک هستند که از لاستیک متخلخل ، چوب سرب پوشش داده شده و الیاف شیشه ساخته شده اند. جدا کننده ها در بین صفحات قرار می گیرند تا عایق فعال ایجاد کنند. آنها از یک طرف دارای شکل شیاردار و از لبه های دیگر دارای یک پایان صاف هستند.

لبه های باتری

دارای لبه های مثبت و منفی است که قطر آنها ۵/۱۷ و ۱۶ میلی متر است.

اصل کار باتری اسید سرب

از آنجا که از اسید سولفوریک به عنوان الکترولیت در باتری استفاده می شود ، وقتی حل می شود ، مولکول های موجود در آن به صورت SO ۴ – (یون های منفی) و ۲H + (یون های مثبت) پراکنده می شوند و اینها حرکت آزاد خواهند داشت. وقتی این الکترودها در محلول ها غوطه ور می شوند و منبع تغذیه DC را تأمین می کنند ، در این صورت یون های مثبت حرکتی خواهند داشت و به سمت لبه منفی باتری حرکت می کنند. به همین ترتیب ، یونهای منفی نیز حرکتی خواهند داشت و به سمت لبه مثبت باتری حرکت می کنند.

هر یون هیدروژن و سولفات یک و دو الکترون و یون منفی از کاتد و آند جمع می کند و آنها با آب واکنش نشان می دهند. این هیدروژن و اسید سولفوریک را تشکیل می دهد. در حالی که واکنشهای ایجاد شده از بالا با اکسید سرب واکنش نشان داده و پراکسید سرب را تشکیل می دهند. این بدان معنی است که در زمان فرآیند شارژ ؛ عنصر کاتد سرب به عنوان سرب باقی می ماند در حالی که آند سرب به صورت پراکسید سرب که به رنگ قهوه ای تیره است تشکیل می شود.

هنگامی که منبع تغذیه DC وجود ندارد و سپس در زمان اتصال ولت متر بین الکترودها ، اختلاف پتانسیل بین الکترودها را نشان می دهد. هنگامی که یک اتصال سیم بین الکترودها وجود داشته باشد ، عبور جریان از صفحه منفی به صفحه مثبت از طریق یک مدار خارجی وجود دارد که نشان می دهد سلول توانایی تأمین شکل الکتریکی انرژی را دارد.

بنابراین ، این سناریوی کارکرد باتری اسید سرب را نشان می دهد .

انواع مختلف باتری اسید سرب

انواع باتری های اسید سرب به طور عمده به پنج نوع طبقه بندی شده و آنها را در جزئیات در زیر بخش توضیح داد.

Flooded Type – این نوع احتراق موتور معمولی است و دارای یک نوع باتری کششی است. الکترولیت در قسمت سلول حرکت آزاد دارد. افرادی که از این نوع استفاده می کنند می توانند برای هر سلول دسترسی داشته باشند و با خشک شدن باتری می توانند به سلول ها آب اضافه کنند.

نوع مهر و موم شده – این نوع باتری های اسید سرب فقط یک تغییر جزئی در نوع باتری های پرشده است. حتی اگر مردم دسترسی به هر سلول در باتری را ندارند ، طراحی داخلی تقریباً شبیه به نوع ۱ است. تغییر اصلی در این نوع این است که مقدار کافی اسید وجود دارد که در برابر جریان روان واکنش های شیمیایی در طول عمر باتری مقاومت می کند.

VRLA Type – این نوع باتری Valve Regulated Lead Acid نامیده می شود که به عنوان نوع مهر و موم شده باتری نیز نامیده می شود. روش کنترل مقدار اجازه تکامل ایمن گازهای O ۲ و H ۲ را در زمان شارژ می دهد.

نوع AGM – این نوع باتری Absorbed Glass Matte است که اجازه می دهد الکترولیت در نزدیکی مواد صفحه متوقف شود. این نوع باتری عملکرد فرایند تخلیه و شارژ را افزایش می دهد. این موارد به ویژه در ورزش های قدرت و برنامه های شروع موتور مورد استفاده قرار می گیرند.

نوع ژل – این نوع مرطوب باتری اسید سرب است که در آن الکترولیت موجود در این سلول مربوط به سیلیس است و باعث سفت شدن مواد می شود. مقادیر ولتاژ شارژ سلول در مقایسه با انواع دیگر حداقل است و حساسیت بیشتری نیز دارد.

واکنش شیمیایی باتری اسید سرب

واکنش شیمیایی در باتری عمدتا در طی روشهای تخلیه و شارژ اتفاق می افتد و در روند تخلیه به شرح زیر توضیح داده می شود:

وقتی باتری کاملاً تخلیه شد ، آنگاه آند و کاتد PbO ۲ و Pb هستند. وقتی اینها با استفاده از مقاومت متصل می شوند ، باتری تخلیه می شود و الکترون ها در زمان شارژ مسیر مخالف دارند. یونهای H ۲ به سمت آند حرکت می کنند و تبدیل به یک اتم می شوند. با PbO ۲ در دسترس قرار می گیرد ، بنابراین تشکیل PbSO ۴ می شود که سفید رنگ است.

در راه همان، یون سولفات یک جنبش به سمت کاتد و پس از رسیدن به، یون به SO تشکیل ۴ . این ماده با کاتد سرب واکنش می دهد بنابراین سولفات سرب تشکیل می شود.

PbSO ۴ + ۲H = PbO + H ۲ O

PbO + H ۲ SO ۴ = PbSO ۴ + ۲H ۲ O

PbO ۲ + H ۲ SO ۴ + ۲H = PbSO ۴ + ۲H ۲ O

واکنشهای شیمیایی
واکنشهای شیمیایی

در طی فرآیند شارژ مجدد ، کاتد و آند در ارتباط با لبه های منفی و مثبت منبع تغذیه هستند. یونهای H2 مثبت در جهت کاتد حرکت می کنند و آنها دو الکترون به دست می آورند و به صورت اتم H2 تشکیل می شوند. با سولفات سرب تحت واکنش شیمیایی قرار گرفته و سرب و اسید سولفوریک ایجاد می کند.

PbSO ۴ + ۲H ۲ O + 2H = PbSO ۴ + ۲ H ۲ SO ۴

معادله ترکیبی برای هر دو فرآیند به صورت زیر نشان داده شده است

باتری اسید سرب
فرآیند تخلیه و شارژ مجدد

در اینجا ، پیکان رو به پایین نشان دهنده تخلیه و پیکان رو به بالا روند شارژ را نشان می دهد.

زندگی

دمای مناسب عملکرد برای باتری اسید سرب ۲۵ ۰ C است که به معنی ۷۷ ۰ F است. افزایش دامنه دما طول عمر را کوتاه می کند. طبق قاعده ، به ازای هر ۸۰ درجه سانتیگراد افزایش دما ، نیمه عمر باتری را کاهش می دهد. در حالی که یک باتری ارزش تنظیم که توابع در ۲۵ ۰ C است زندگی سرب باتری های اسید از ۱۰ سال است. و زمانی که این است که در ۳۳ اداره ۰ C، آن را تا یک دوره زندگی تنها ۵ سال است.

برنامه های باتری اسید سرب

  • اینها در روشنایی اضطراری برای تأمین برق پمپ های مخزن استفاده می شوند.
  • در موتورهای الکتریکی استفاده می شود
  • زیردریایی ها
  • زیردریایی های هسته ای

در این مقاله اصول کار باتری اسید سرب ، انواع ، عمر ، ساختمان ، واکنش های شیمیایی و کاربردها توضیح داده شده است. علاوه بر این ، می دانید مزایا و معایب باتری اسید سرب در حوزه های مختلف چیست؟

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.