Kaj je svinčena kislina: vrste, delovanje in njene uporabe

Preden neposredno začnemo spoznavati koncepte, povezane s svinčeno kislinsko baterijo, začnimo z njeno zgodovino. Tako je francoski znanstvenik z imenom Nicolas Gautherot leta 1801 ugotovil, da pri testiranju elektrolize obstaja minimalna količina toka, tudi če pride do odklopa glavne baterije. Medtem ko je leta 1859 znanstvenik po imenu Gatson razvil svinčenokislinsko baterijo in je bila to prva, ki se napolni s prehodom povratnega toka. To je bila prvotna različica tovrstne baterije, medtem ko je Faure temu dodal številne izboljšave in nazadnje je Henri Tudor izumil praktično vrsto svinčeve baterije leta 1886. O tej vrsti podrobneje razpravljajmo. baterija , delo, vrste, gradnja in koristi.

Kaj je svinčena kislina?

Svinčenokislinska baterija spada pod klasifikacijo polnilnih in sekundarnih baterij. Kljub minimalnim razmerjem med energijo in prostornino in težo baterije ima baterija zmožnost oddajanja povečanih prenapetostnih tokov. To ustreza dejstvu, da imajo svinčeve kislinske celice veliko razmerje med močjo in maso.

To so baterije, ki s svinčevim peroksidom in spužvastim svincem pretvarjajo kemično energijo v električno. Ti so večinoma zaposleni v podstanicah in elektroenergetskih sistemih zaradi povečane ravni napetosti v celicah in minimalnih stroškov.

Gradnja

V konstrukcija svinčeve baterije , plošče in posode so ključni sestavni deli. Spodnji odsek vsebuje podroben opis vsake komponente, uporabljene v konstrukciji. The diagram svinčeve baterije je

Diagram svinčeve baterije

Zabojnik

Ta del posode je izdelan iz ebonita, lesa, prevlečenega s svincem, stekla, trde gume iz bitumenskega elementa, keramičnih materialov ali kovane plastike, ki so nameščeni na vrhu, da odstranijo kakršno koli odvajanje elektrolitov. Medtem ko v spodnjem delu posode obstajajo štiri rebra, kjer sta dve nameščeni na pozitivni plošči, druga pa na negativni plošči.

Tu prizma deluje kot podlaga za obe plošči in poleg tega varuje plošče pred kratkim stikom. Sestavni deli, ki se uporabljajo za izdelavo posode, ne smejo vsebovati žveplove kisline, ne smejo se upogibati ali prepuščati in ne smejo vsebovati nečistoč, ki lahko povzročijo poškodbe elektrolitov.

Plošče

Plošče v svinčevem akumulatorju so izdelane na drugačen način in vse so sestavljene iz podobnih vrst mreže, ki je sestavljena iz aktivnih komponent in svinca. Mreža je ključnega pomena za določanje prevodnosti toka in za širjenje enakih količin tokov na aktivne komponente. Če pride do neenakomerne porazdelitve, bo prišlo do rahljanja aktivne komponente. Plošče v tej bateriji so dve vrsti. To so iz nasadnih / oblikovanih plošč in Faure / lepljenih plošč.

Oblikovane plošče se v glavnem uporabljajo za statične baterije, imajo pa tudi težko in drago. Imajo pa dolgo življenjsko dobo in tudi v postopkih neprekinjenega polnjenja in praznjenja ne izgubijo aktivnih komponent. Ti imajo minimalno razmerje med težo in težo.

Medtem ko se lepljeni postopek večinoma uporablja za izdelavo negativnih plošč kot tistih pozitivnih plošč. Negativna aktivna komponenta je nekoliko zapletena in v postopkih polnjenja in praznjenja se nekoliko spremenijo.

Aktivna komponenta

Sestavni del, ki aktivno sodeluje v kemijskih reakcijskih procesih, ki se v bateriji dogajajo predvsem v času polnjenja in praznjenja, se imenuje aktivna komponenta. Aktivne komponente so:

• Svinčev peroksid - tvori pozitivno aktivno komponento.
• Spužvasti svinec - ta material tvori negativno aktivno komponento
• Razredčena žveplova kislina - Ta se v glavnem uporablja kot elektrolit

Ločila

Gre za tanke pločevine, izdelane iz porozne gume, prevlečenega svinčevega lesa in steklenih vlaken. Ločila so nameščena med ploščami, da zagotavljajo aktivno izolacijo. Na eni strani imajo žlebasto obliko, na drugih robovih pa gladko površino.

Robovi akumulatorja

Ima pozitivne in negativne robove s premeroma 17,5 mm in 16 mm.

Načelo delovanja svinčeve kisline

Ker se žveplova kislina uporablja kot elektrolit v bateriji, se molekule v njej, ko se raztopi, razpršijo v obliki SO_4.^-(negativni ioni) in 2H + (pozitivni ioni) in ti bodo imeli prosto gibanje. Ko so te elektrode potopljene v raztopine in zagotavljajo enosmerno napajanje, se bodo pozitivni ioni premikali in se pomikali proti smeri negativnega roba baterije. Na enak način se bodo negativni ioni premikali in se pomikali proti smeri pozitivnega roba baterije.

Vsak vodikov in sulfatni ion zbere po en in dvoelektronski in negativni ion s katode in anode in reagira z vodo. Ta tvori vodik in žveplovo kislino. Medtem ko razvite iz zgornjih reakcij reagirajo s svinčevim oksidom in tvorijo svinčev peroksid. To pomeni, da v času postopka polnjenja svinčeni katodni element ostane sam kot svinec, svinčeva anoda pa je tvorjena kot svinčev peroksid, ki je temno rjave barve.

Ko ni DC napajanje in takrat, ko je med elektrodama priključen voltmeter, prikaže potencialno razliko med elektrodama. Ko je med elektrodama žična povezava, bo prišlo do prehoda toka z negativne na pozitivno ploščo prek zunanjega vezja, kar pomeni, da ima celica sposobnost zagotavljanja električne oblike energije.

Torej, to kaže na svinčena kislina deluje scenarij.

Različni tipi

The vrste svinčenih kislin so v glavnem razdeljeni na pet vrst in so podrobno razloženi v spodnjem poglavju.

Poplavljen tip - To je običajni tip vžiga motorja in ima vlečno baterijo. Elektrolit ima prosto gibanje v celičnem odseku. Ljudje, ki uporabljajo to vrsto, imajo dostop do vsake celice in lahko celicam dodajo vodo, ko se baterija izsuši.

Zapečatena vrsta - tovrstna svinčeno-akumulatorska baterija je le manjša sprememba poplavljene baterije. Čeprav ljudje nimajo dostopa do vsake celice v akumulatorju, je notranja zasnova skoraj podobna tisti, ki je poplavljena. Glavna razlika pri tej vrsti je, da obstaja dovolj kisline, ki vzdrži nemoten pretok kemičnih reakcij skozi življenjsko dobo baterije.

Vrsta VRLA - Ti se imenujejo Ventilno regulirane svinčene kisline ki jih imenujemo tudi zaprti tip baterije. Postopek nadzora vrednosti omogoča varen razvoj O_dvain H_dvaplini med polnjenjem.

Vrsta AGM - To je vrsta akumulatorja Absorbed Glass Matte, ki omogoča, da se elektrolit ustavi blizu materiala plošče. Ta vrsta akumulatorja povečuje učinkovitost postopkov praznjenja in polnjenja. Ti se še posebej uporabljajo v aplikacijah za močne športe in vžig motorjev.

Tip gela - To je mokra vrsta svinčeve baterije, kjer je elektrolit v tej celici povezan s silicijevim dioksidom, zaradi česar se material strdi. Vrednosti napetosti polnjenja celice so bile minimalne v primerjavi z drugimi vrstami in imajo tudi večjo občutljivost.

Kemična reakcija svinčeve baterije

Kemična reakcija v akumulatorju se zgodi predvsem med postopki praznjenja in polnjenja, v postopku praznjenja pa je razloženo na naslednji način:

Ko se baterija popolnoma izprazni, sta anoda in katode PbO_dvain Pb. Ko so ti povezani z uporom, se baterija izprazni in elektroni imajo v času polnjenja nasprotno pot. H_dvaioni se premikajo proti anodi in postanejo atom. Dosežen je s PbO_dvain tako tvori PbSO_4.ki je bele barve.

Na enak način se sulfatni ion premika proti katodi in po doseganju se ion oblikuje v SO_4.. Reagira s svincem katoda tako tvori svinčev sulfat.

PbSO_4.+ 2H = PbO + H_dvaALI

PbO + H_dvaTorej_4.= PbSO_4.+ 2H_dvaALI

PbO_dva+ H_dvaTorej_4.+ 2H = PbSO_4.+ 2H_dvaALI

Kemijske reakcije

Med postopkom polnjenja so katoda in anode v povezavi z negativnimi in pozitivnimi robovi enosmernega napajanja. Pozitivni ioni H2 se premikajo v smeri katode in pridobijo dva elektrona in nastanejo kot atom H2. Kemično reagira s svinčevim sulfatom in tvori svinec in žveplovo kislino.

PbSO_4.+ 2H_dvaO + 2H = PbSO_4.+ 2 H_dvaTorej_4.

Kombinirana enačba za oba procesa je predstavljena kot

Postopek praznjenja in polnjenja

Tu puščica navzdol označuje praznjenje, puščica navzgor pa postopek polnjenja.

Življenje

Optimalna funkcionalna temperatura svinčeve baterije je 25⁰C, kar pomeni 77⁰F. Povečanje temperaturnega območja skrajša življenjsko dobo. Pravilo pravi, da z vsakim zvišanjem temperature za 80 ° C zmanjša razpolovno dobo baterije. Medtem ko baterija, regulirana z vrednostjo, deluje na 25⁰C ima a življenjska doba svinčeve baterije 10 let. In ko se ta operira pri 33⁰C, ima življenjsko dobo samo 5 let.

Aplikacije za svinčene kisline

• Ti se uporabljajo v razsvetljavi v sili, da zagotavljajo napajanje črpalk za greznice.
• Uporablja se v elektromotorjih
• Podmornice
• Jedrske podmornice

Ta članek je razložil načelo delovanja svinčeve kisline, vrste, življenjsko dobo, konstrukcijo, kemijske reakcije in uporabo. Poleg tega veste, kaj so prednosti svinčeve baterije in slabosti v različnih domenah?