Baterie cu plumb-acid. Comparația diferitelor tipuri de baterii

Bateria reîncărcabilă este exact ceea ce se găsește la absolut toate vehiculele moderne. Scopul principal al acestei unități a fost întotdeauna și este astăzi să furnizeze electricitate dispozitivelor electronice ale mașinii, dacă este cazul, ocolind generatorul. În general, primele baterii au apărut în urmă cu câteva sute de ani. Începând cu anii 1800, proiectarea și dezvoltarea tehnică a bateriilor reîncărcabile a dus la crearea unuia dintre cele mai cunoscute tipuri de componente din lume - o baterie cu plumb. Ținând cont de cererea pentru astfel de baterii pentru automobilisti, resursa noastră a decis să le ia în considerare cu precizie mai detaliat.

Istoricul apariției unor astfel de baterii

Primul care a creat și proiectat o adevărată baterie plumb-acid a fost un om de știință francez, Gaston Plante. Această persoană era serios interesată să creeze baterii universale la acea vreme, din moment ce nu avea doar un interes științific, ci și parțial financiar. Conform rapoartelor istorice, producătorii de baterii, dintre care nu existau foarte mulți la acea vreme, au oferit lui Gaston Plante bani considerabili pentru crearea unui nou tip de baterii și încărcarea convenabilă a acesteia.

Drept urmare, savantul francez a reușit parțial să își atingă obiectivul. Pentru a fi mai precis, Plante a creat designul bateriei folosind electrozi cu plumb și o soluție de 10% acid sulfuric. În ciuda inovației bateriei acide din acei ani, a avut un dezavantaj semnificativ - nevoia de a parcurge un număr imens de cicluri de descărcare pentru a încărca complet bateria. Apropo, numărul acestor cicluri a fost atât de mare încât a putut dura câțiva ani până să conțină complet energie electrică în baterie. Acest lucru s-a datorat în mare parte proiectării electrozilor cu plumb și separatoarelor utilizate în baterii, ca urmare a faptului că în următoarele câteva decenii, mintea „afacerii cu baterii” s-a luptat cu această lipsă de baterii.

Deci, în perioada 1880-1900, oameni de știință precum Faure și Volkmar au proiectat aproape perfect între toate tipurile de proiecte de baterii cu plumb. Esența unei astfel de baterii a fost să folosească nu plăci solide de plumb, ci doar oxidul său, combinat cu antimoniu și depus pe plăci speciale. Mai târziu, Sellon a brevetat cel mai de succes design al acestei baterii, introducând în ea o rețea metalică împletită cu plumb și oxizi de antimoniu, care în final:

• a crescut capacitatea bateriei de mai multe ori;
• creșterea interesului comercial din partea companiilor din baterie;
• și, în general, a făcut un salt evolutiv în activitatea bateriilor.

Rețineți că, de la începutul anului 1890, bateriile cu plumb au intrat în producție în serie și au început să fie utilizate pe scară largă peste tot.

În anii '70, bateriile au fost sigilate datorită înlocuirii electroliților cu acid standard din ele cu gaze avansate și geluri. Drept urmare, bateria a fost parțial sigilată. Cu toate acestea, nu a fost posibilă realizarea unei sigilări complete, deoarece, în orice caz, la încărcarea și descărcarea bateriei, se formează unele gaze, care sunt importante pentru eliberarea din interiorul bateriei pentru binele propriu. De atunci, bateriile sigilate cu plumb au început să fie folosite la scară uriașă și practic nu s-au schimbat, cu excepția unor îmbunătățiri minore ale electroliților și electrozilor folosiți în proiectarea lor.

Dispozitiv cu baterie cu plumb acid

Prin designul lor general, bateriile cu plumb sunt neschimbate de mai bine de 110 ani. În general, bateria este alcătuită din următoarele elemente:

• o cutie din plastic sau cauciuc, având forma unei prisme;
• o grilă metalică cu o răspândire adecvată de plumb și subdiviziuni în electrozi negativi pozitivi;
• supapa pentru evacuarea gazelor;
• zone pentru umplerea cu electrolit, altfel - separatoare;
• zone interdimensionale umplute cu mastic;
• capac.

Toate elementele atât ale unei baterii staționare cu plumb, cât și ale unei baterii ne staționare de acest tip sunt un complex sigilat. Etanșarea parțial completă este disponibilă în majoritatea bateriilor moderne, deoarece are sisteme de gaze de evacuare. Etanșarea completă este asigurată structural doar în baterii cu un design special al electrozilor, care elimină necesitatea de a adăuga electrolit în timpul funcționării și nu elimină gazele uzate. În orice caz, faptul că o baterie cu o etanșare parțial completă, aceea cu o izolare completă, se numește în mod obișnuit baterii sigilate cu plumb, prin urmare, în acest sens, nu există diferențe între diferite tipuri de baterii.

Soiuri de baterii și principiul muncii lor

Mai devreme se menționa că bateriile cu plumb sunt împărțite în diferite tipuri. Indiferent de tipul de organizație, acestea lucrează pe principiul reacțiilor chimice electrolitice. Acestea se bazează pe interacțiunea plumbului (sau a unui alt metal), oxidul de plumb (cu antimoniu) și acidul sulfuric (sau un alt electrolit). Acest tip de interacțiune în bateriile acide a fost recunoscut drept cel mai bun, deoarece în timpul hidrolizei acidului, alte combinații ale interacțiunii substanțelor duc fie la o durată de viață scăzută a bateriei (când se adaugă calciu), la „fierbere” excesivă în interiorul părții (în absența antimoniu), fie la o putere insuficientă (atunci când utilizați numai plăci de plumb).

Până în prezent, există trei varietăți principale de baterii cu plumb, sau mai degrabă:

1. Baterii cu plumb 6V. Bazat pe principiul utilizării a 6 elemente, adică bateria din interior este împărțită în 6 unități care lucrează împreună, fiecare dintre acestea, în cazul general, produce aproximativ 2,1 volți de tensiune, ceea ce în final oferă 12,6 volți pe baterie. În momentul de față, bateriile cu plumb 6V sunt cele mai utilizate în industria auto, deoarece sunt fabricate de cea mai înaltă calitate din toate părțile, luând în considerare munca lor;
2. Baterii hibride. Aceste "animale" sunt un amestec în care se folosește un electrod (adesea pozitiv) cu oxid de plumb-antimoniu, iar celălalt (de obicei negativ) cu plumb-calciu. Astfel de baterii datorită utilizării calciului în designul lor sunt mai puțin durabile;
3. Baterii cu gel plumb-acid. Ușor diferit de designul tipurilor de baterii descrise mai sus, deoarece au un electrolit asemănător unui gel, care le permite să fie utilizate în orice poziție. În funcție de caracteristicile lor, bateriile cu gel sunt similare cu bateriile obișnuite cu antimoniu cu plumb și astăzi deja cuceresc activ piața industriei auto din segmentul lor.

După cum arată practica, cele mai reușite modele de baterii cu plumb sunt standard cu prezența de antimoniu pe rețeaua de electrod și gel, relativ tinere. În ceea ce privește cele hibride, datorită caracteristicilor lor ale cererii pe piață, acestea încă nu au, prin urmare, practic nu sunt vândute și le poți întâlni extrem de rar.

Termeni de utilizare

În comparație cu alte tipuri de baterii, bateriile cu plumb sunt mai puțin pretențioase în utilizare. Cerințele generale pentru funcționarea bateriei sunt făcute de organizații speciale și de producătorul lor direct. Apropo, cerințele sunt diferite pentru bateriile staționare și non-staționare. Pentru primele tipuri de baterii, acestea sunt următoarele:

• Inspecție și inspecție - săptămânal de către personal specializat;
• Întreținere - cel puțin o dată la 1 an;
• Recuperarea capitalului - cel puțin o dată la 3 ani și numai dacă este posibil;
• Fixare fiabilă a bateriei în timpul funcționării pe standuri speciale;
• Prezența obligatorie a iluminatului în locul de depozitare;
• Vopsirea suprafeței pe care bateria este în vopsea rezistentă la acid;
• Întreținerea separatoarelor bateriei electrolitului la nivelul corespunzător (verificare / reîncărcare lunară);
• Prezența încărcătoarelor și respectarea regulilor de încărcare;
• Tensiunea nominală din rețea este cu 5% mai mare decât cea a bateriilor încărcate în ea;
• Împiedicarea descărcării bateriei mai mult de 12 ore;
• Temperatura de stocare de la -20 la +45 grade Celsius, pentru bateriile încărcate la 50% - de la -20 la +30. Bateriile neîncărcate nu trebuie depozitate.

În cazul bateriilor non-staționare cu plumb, condițiile de stocare constau numai în reîncărcarea lor în timp util, monitorizarea electrolitului (dacă este necesar) și utilizarea bateriei în scopul prevăzut.

Reguli de încărcare

Încărcarea oricărei baterii este exact procedura care trebuie efectuată în singurul mod corect. În caz contrar, câteva operațiuni incorecte de încărcare a bateriei vor produce o sursă de curent scăzut de curent sau vor „ucide” complet partea. Cunoscând o caracteristică similară a bateriilor reîncărcabile, proprietarii lor pun adesea două întrebări:

1. Cum să încărcați bateria?
2. Care este cel mai bun încărcător de baterii pentru echipamente cu acid plumb?

În ceea ce privește cea de-a doua întrebare, putem spune cu siguranță că este permisă încărcarea bateriei cu orice echipament, principalul lucru este că aceasta să fie funcțională. Și vom vorbi mai detaliat despre cum să încarci o baterie cu plumb. În termeni generali, ordinea corectă de încărcare este următoarea:

1. Bateria este plasată într-un loc special echipat pentru încărcare: suprafața este vopsită în vopsea anti-acid, nu există surse deschise de apă și foc, accesul pe teritoriu este limitat;
2. După aceea, bateria în conformitate cu toate standardele este conectată la încărcător;
3. Apoi, modul de încărcare este setat pe echipamentul de încărcare, în conformitate cu două condiții de bază:
   • tensiunea este constantă și egală cu aproximativ 2,35-2,45 volți;
   • curentul de la începutul încărcării este cel mai mare, spre sfârșit acesta scade treptat și vizibil.

În mod direct, procesul de încărcare a bateriei în modul standard durează aproximativ 3-6 ore, cu excepția cazurilor care folosesc echipamente ieftine și slabe, precum și la restabilirea încărcării unei baterii „moarte”.

Recuperarea bateriei

La sfârșitul materialului de astăzi, vom acorda atenție procesului de recuperare a bateriilor cu plumb. În general, se acceptă faptul că, cu o descărcare profundă, acest tip de baterie fie „moare” complet, fie are o încărcare foarte slabă. De fapt, situația este diferită.

Conform numeroaselor studii, bateriile cu plumb nu își pot pierde capacitatea nominală nici după 2-4 descărcări complete. Pentru aceasta, este suficientă o procedură competentă pentru recuperarea lor. Cum să restaurați această baterie? În următoarea ordine:

1. Bateria este plasată într-un loc special pregătit, cu o temperatură a aerului de aproximativ 5-35 grade Celsius;
2. Bateria și încărcătorul sunt conectate;
3. La sfârșit, indicatori precum:
   • tensiune - 2,45 volți;
   • rezistența curentă - 0,05 SA.
4. O încărcare ciclică apare cu întreruperi scurte de ordinul a 2-3 ori;
5. Bateria restabilită.

Rețineți că nu în orice situație, o astfel de procedură se încheie cu succes, dar dacă se respectă regulile pentru restabilirea bateriei și bateria în sine este fabricată din materiale de calitate, atunci nu există nicio îndoială cu privire la succesul evenimentului.

În acest sens, probabil, cele mai importante informații despre bateriile cu plumb au ajuns la final. Sperăm că materialul de astăzi a fost util pentru dvs. și a dat răspunsuri la întrebările dvs.

Dacă aveți întrebări, lăsați-le în comentariile de mai jos din articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem.

K  ATEGORY:

Echipamente electrice ale mașinilor

Baterii cu plumb acid

Principiul bateriei plumb-acid

O baterie este un dispozitiv electric care, atunci când este încărcat din surse de curent continuu, acumulează energie electrică, iar atunci când este descărcat, îl oferă consumatorilor, fiind în acest caz o sursă de curent.

La mașini, bateriile cu plumb sunt utilizate cel mai frecvent. Pe lângă acestea, pot fi utilizate și baterii alcaline de fier-nichel.

Cea mai simplă baterie de acid cu plumb (element) este un borcan de sticlă sau de plastic cu două plăci de plumb coborâte în el și umplute cu o soluție de electroliți de acid sulfuric puternic puternic chimic și apă distilată. Acidul sulfuric, care acționează asupra plăcilor de plumb, le oxidează, iar suprafața plăcilor este acoperită cu o acoperire cu sulfat de plumb. Densitatea soluției scade și apa aproape pură rămâne în electrolit.

Pentru ca bateria să dea curent, trebuie mai întâi să fie reîncărcată, adică trebuie să treacă un curent electric constant. Datorită trecerii curentului electric prin electrolit de la placa pozitivă la negativ, apare o reacție chimică în baterie. În acest caz, sulfatul de plumb de pe placa pozitivă este transformat în peroxid de plumb, iar pe negativ - în plumb spongios pur, acidul sulfuric apare din nou în electrolit și densitatea soluției crește.

Când conversia chimică a compoziției napolitanei este completă, bateria se va încărca. Dacă continuați să treceți curent electric prin baterie, apa electrolitului va începe să se descompună în părțile sale constitutive - hidrogen și oxigen, care sub formă de bule vor fi eliberate din electrolit. Eliberarea rapidă a bulelor (electrolitul la fierbere) indică sfârșitul încărcării bateriei.

Când poli ai unei baterii încărcate sunt închise de un circuit extern, o reacție chimică inversă va avea loc în ea, în care plăcile din compoziția lor vor reveni la starea inițială. Drept urmare, bateria va fi descărcată și va furniza energie electrică stocată pentru a alimenta consumatorii. În timpul descărcării, un curent electric în circuitul extern va curge de la placa pozitivă la negativă, adică în direcția opusă celei în timpul încărcării. În acest caz, plăcile pozitive și negative ale bateriei vor fi din nou acoperite cu sulfat de plumb, iar densitatea electrolitului va scădea și se va transforma în apă aproape pură. Când reacția chimică este completă, bateria va fi descărcată și nu va putea produce mai mult curent electric. Pentru lucrări suplimentare, bateria trebuie reîncărcată.

Dispozitiv cu baterie

Bateria reîncărcabilă este asamblată din elemente individuale - acumulatori într-un rezervor comun monobloc.

Monoblocul bateriei automobilului este împărțit pe partiții în camere de baterii separate. Fiecare cameră este închisă deasupra cu un capac de ebonit cu un orificiu de umplutură învelit într-o plută. În cameră este instalat un set de plăci (pozitive și negative) separate prin separatoare.

Monoblocul este realizat din pas de asfalt sau cauciuc dur. Inserțiile de plastic rezistente la acizi cu pereți subțiri (clorură de polivinil sau plastic vinilic) sunt de obicei presate în camerele monoblocului cu asfalt, care protejează pereții monoblocului de coroziunea acidă, ceea ce îi crește semnificativ durata de funcționare.

Pentru a crește capacitatea bateriei, adică capacitatea de a absorbi mai multă energie electrică la încărcare, mai multe plăci pozitive și negative ale unui design special sunt instalate în fiecare cameră, ca urmare a creșterii suprafeței de lucru a plăcilor.

Fig. 1. Schema de acțiune a unei baterii plumb-acid

Baza fiecărei plăci este o turnare de grilă din plumb pur cu un amestec mic (6-8%) de antimoniu pentru a crește rezistența mecanică. Masa activă este presată în zăbrele, apoi este uscată. Această masă este preparată din oxizi de plumb sub formă de pulbere - plumb miniu și plumb, amestecat cu acid sulfuric puternic chimic pur. Masa activă a plăcilor pozitive include, de obicei, minime de plumb până la 75% și, prin urmare, plăcile au o nuanță roșiatică. Masa activă a plăcilor negative conține mai mult plumb, plăcile sunt gri sau albăstrui.

Fig. 2. Baterie reîncărcabilă cu plumb-kpslotnaya: a - trei celule; b - șase elemente

În plus față de acești oxizi de plumb, plumbul praf este utilizat și ca ambalaj pentru plăci, care este oxidat în timpul măcinării și este amestecat cu acid sulfuric.

După fabricarea și asamblarea plăcii este supusă modelării, adică a mai multor procese de încărcare prin curent electric și descărcare.

Toate plăcile cu același nume sunt conectate prin sudarea într-un bloc cu un jumper comun - o flanșă cu un știft. În fiecare cameră, plăcile pozitive sunt aranjate negativ. Blocurile de plăci au doi pini de ieșire (bor) - pozitiv (pozitiv) și negativ (minus). Plăcile negative din fiecare bloc sunt setate la una mai mult decât la cele pozitive. Prin urmare, fiecare placă pozitivă este închisă pe ambele părți de plăci negative, rezultat al căreia se folosește întreaga sa suprafață și se elimină posibilitatea de deformare a curentului de descărcare ridicat.

Pentru a elimina contactul direct al unei plăci cu alta sau pentru a le scurta cu o masă activă în scădere, se instalează garnituri rezistente la acid - separatoare. Separatoarele sunt compuse din două tipuri:
  1) din lemn sau componente combinate - din lemn și clorură de vinil sau din lemn și fibră de sticlă;
  2) din ebonit microporos (mipore) și plastic microporos (miplast) sau combinate din miplast și clorovinil, sau miplast și pâslă de sticlă.

Plăcile cu separatoare sunt instalate în camere separate ale monoblocului și sunt sprijinite pe marginile inferioare ale fundului, ceea ce împiedică părțile inferioare ale plăcii să scurteze masa activă care se va cădea în timp și să se acumuleze între coastele din camera nămolului. În partea de sus a fiecărei camere este bine închisă cu un capac de plastic. Marginile camerelor monobloc din joncțiunea cu capacul sunt umplute cu mastic rezistent la acid. Pe suprafața capacului fiecărei camere ies pinii negativi și pozitivi ai blocurilor (borna) plăcilor. Pinii sunt sigilați cu bucșe de plumb cu nervuri sigilate în coperte. Butoanele sunt lipite pe ace împreună cu salturile cu elementele. La unele tipuri de baterii, știfturile cu capace sunt sigilate cu o masă rezistentă la acid. Ultimii doi pini din baterie - plus și minus - sunt echipate cu punți de prindere la care sunt conectate cablurile de rețea externe folosind cleme și șuruburi de cuplare. În fiecare cameră de deasupra plăcilor, scuturile de protecție sunt confecționate din clorură de vinil sau alt material rezistent la acid, care servesc la protejarea marginilor separatoarelor și plăcilor de deteriorarea mecanică. În capacul fiecărei camere există o gaură de umplere închisă pe garnitura de etanșare cu un dop 9 cu o gaură de ventilație care servește la ieșirea gazelor. În pluta de sub orificiu este instalată o placă reflector, care elimină pulverizarea electrolitului. În bateriile noi, un disc de etanșare este plasat sub mufa, care este îndepărtat în timpul funcționării bateriei. În unele tipuri de acumulatori, gaura capacului pentru umplerea electrolitului este închisă pe garnitură cu un dop gol cu \u200b\u200bun manșon de etanșare din cauciuc în interior, iar pentru ieșirea gazelor există o montare specială de ventilație cu un reflector în interior. Un astfel de dispozitiv al orificiului de umplere permite mai convenabil să se ridice electrolitul la nivelul dorit.

Bateriile reîncărcabile sunt disponibile cu plăci turnate, dar de obicei se usucă fără electrolit. Prin urmare, bateriile noi trebuie să fie umplute cu electrolit și încărcate.

Bateriile reîncărcabile sunt disponibile cu trei sau șase celule într-o unitate; în ultimul caz, sunt disponibile cu un aranjament transversal sau longitudinal al elementelor. Bateriile proiectate pentru camioane sunt de obicei instalate într-o cutie din lemn cu capac. Bateriile utilizate pentru vehiculele de fond sunt echipate cu dopuri sigilate (hidrostatice), care elimină posibilitatea de intrare a apei în baterie la fordarea mașinilor.

Indicatori cheie pentru baterie

Principalii indicatori care determină funcționarea bateriei și bateria sunt tensiunea și capacitatea acesteia.

O baterie (element) a bateriei, indiferent de numărul de plăci din ea și de dimensiunea acestora, în stare bună și încărcată oferă o tensiune egală cu o medie de 2 V. Când este complet descărcat, tensiunea din acesta scade la 1,7 volți.

Capacitatea bateriei este capacitatea de a o absorbi la încărcare, apoi dați această sau acea cantitate de energie electrică atunci când este descărcată de un curent constant până la căderea maximă de tensiune admisă.

Capacitatea depinde de numărul de plăci din bancă (cameră) și de dimensiunea acestora și este măsurată în amperi-ore (și ore). Capacitatea este determinată prin înmulțirea curentului de descărcare în amperi cu timpul în ore în care bateria poate fi descărcată la un curent dat. De exemplu, dacă bateria în anumite condiții poate oferi un curent de 4 A în timpul descărcării timp de 5 ore, atunci capacitatea sa este de 20 Ah.

Tensiunea unei baterii nu este suficientă pentru a alimenta echipamentul electric al vehiculului. Pentru a obține mai multă tensiune, mai multe baterii sunt combinate într-un monobloc într-o baterie și conectate una la cealaltă în serie folosind saltele de plumb. În acest caz, ieșirea pozitivă a unui element este conectată la ieșirea negativă a unui alt element etc.

Când bateriile sunt conectate în serie, tensiunea la bornele terminale ale bateriei crește proporțional cu numărul de baterii, iar capacitatea întregii baterii rămâne egală cu capacitatea unei baterii.

Capacitatea indicată în marca bateriei se numește capacitate nominală și este asigurată în condiții de descărcare bine definite: la 10 ore de funcționare și la o temperatură medie a electrolitului de 30 ° (GOST 959-51).

Capacitatea bateriei nu este constantă. Odată cu creșterea curentului de descărcare și scăderea temperaturii electrolitului, capacitatea bateriei scade semnificativ. Acest lucru trebuie luat în considerare la funcționarea bateriei.

La mașinile cu o tensiune de 12 V în rețeaua electrică se introduc baterii de aceeași tensiune, constând din șase baterii sau două baterii de 6 volți conectate în serie. La vehiculele cu o tensiune de 24 V, două baterii cu o tensiune de 12 V sunt conectate în serie (MAZ-500, KrAZ-257). În cazul în care tensiunea de 24 V este utilizată numai la pornirea motorului, se folosesc două baterii cu o tensiune de 12 V, conectate în paralel, cu trecerea automată la conexiunea în serie la momentul pornirii motorului (MAZ -200, KrAZ-214). La mașini, bateria este de obicei amplasată sub capota motorului. În camioane, bateria este adesea instalată fie sub scaunul șoferului, fie pe panou.

În echipamentul electric al mașinilor, se folosește un sistem de cablare cu un singur fir, în care părțile metalice ale mașinii, masa sa, sunt utilizate ca unul dintre fire, astfel încât un terminal al bateriei (de obicei negativ) este scurtcircuitat la pământ, iar celălalt (pozitiv) este conectat la rețea,

La unele modele de mașini, borna negativă a bateriei este conectată la masă printr-un întrerupător special. Acest lucru vă permite să deconectați bateria de la rețea în stare de repaus, care protejează bateria de eventuale scurgeri de curent.

În cazul (fig. 3) a comutatorului de tip VB-318, este instalată o tijă cu buton. Principalele contacte mobile cu arcuri și contactul auxiliar sunt instalate la capătul inferior al tijei. Contactele mobile sunt situate deasupra contactelor fixe fixate în carcasă. Contactul este conectat la masă, iar contactul izolat este conectat la borna la care este atașat firul de la borna negativă a bateriei. Tija cu contacte este împinsă în sus de arcuri. În partea superioară a carcasei este instalată o placă de blocare cu un arc și un buton mic.

Fig. 3. Comutatorul bateriei

Bateria este conectată la rețea apăsând butonul principal. În acest caz, contactele fixe sunt închise mai întâi de un contact mobil auxiliar, apoi de contactele principale, iar bateria este conectată la masă. Când această tijă 6 în poziția de pornire este fixată de placa de blocare 8, care intră sub acțiunea arcului în canelura de pe tijă.

Bateria este oprită apăsând butonul lateral, care mișcă placa de blocare și eliberează tija principală 6. Tija, ridicând cu contactele, deschide circuitul bateriei. Unele închideri și deschideri secvențiale non-simultane ale contactelor auxiliare și principale reduc arderea contactelor.

Bateriile reîncărcabile au un anumit marcaj (în conformitate cu GOST om 959-51). De exemplu, o mașină GAZ -51A are o baterie marca 3-ST-70-VD. Primul număr indică numărul de baterii (celule) din baterie și, prin urmare, tensiunea totală, presupunând că fiecare celulă are o tensiune de 2 V. Al doilea număr indică capacitatea nominală a bateriei în h. Literele CT înseamnă că bateria este de tip charter. Materialul rezervorului este notat cu literele: E - ebonit, P - amestec asfalt-pas cu inserții rezistente la acid, B - amestec asfalt-pas fără inserții rezistente la acid. Materialul separatoarelor este notat cu literele: D - lemn, DS - lemn și fibră de sticlă, M - miplast, MS - miplast și fibră de sticlă, P - mipore. Litera 3 înseamnă că bateria este încărcată la uscat.

Pregătirea bateriei pentru utilizare

Bateriile uscate noi trebuie umplute cu electrolit și încărcate.

Electrolitul este preparat din acidul bateriei și apă distilată. Pentru prepararea electrolitului se folosesc vase rezistente la acid sulfuric - ceramică, ebonit, sticlă. Apa distilată este turnată mai întâi în vase, apoi acidă cu grijă și treptat.

Electrolitul este utilizat pentru a umple bateria cu o anumită densitate (1.27-1.34), în funcție de tipul bateriei, condițiile climatice și perioada anului.

Densitatea de electrolit necesară este setată în conformitate cu instrucțiunile din fabrică.

Densitatea electrolitului este măsurată de un hidrometru special cu o pipetă.

Electrolitul din celulele bateriei trebuie turnat la un nivel de 10-15 mm deasupra scutului de siguranță montat deasupra separatoarelor. Nivelul este verificat cu un tub de sticlă, care este coborât până la scut și, după ce au închis gaura superioară, acestea sunt îndepărtate. Înălțimea coloanei de electrolit localizată în tub determină nivelul acestuia.

În bateriile cu control automat al nivelului, trebuie să deșurubați dopurile și să le puneți strâns cu bucșe de cauciuc pe armăturile de ventilație șterse anterior, apoi turnați electrolitul în celule la un nivel de 15-20 mm sub marginea superioară a gâtului de umplere. La scoaterea dopurilor din fitinguri, electrolitul din celule va fi stabilit la un nivel normal.

După 3-6 ore (în funcție de tipul de baterie) după umplerea electrolitului, bateria este pusă la încărcare, conectând borna pozitivă a bateriei cu polul pozitiv al sursei de curent, iar negativul cu negativul.

Încărcarea se efectuează la un curent normal pentru fiecare tip de baterie specificat în instrucțiunile din fabrică. Încărcarea este continuată până când apare o evoluție abundentă (fierberea) gazului în toate acumulatoarele (celulele) bateriei, iar tensiunea și densitatea electrolitului rămân constante timp de 3 ore.

Când încărcați, asigurați-vă că temperatura electrolitului nu crește peste 45 ° C.

Până la sfârșitul primei încărcări, densitatea electrolitului este verificată și, dacă este necesar, aduceți-o la normal în toate elementele, pentru care o parte din electrolit este aspirată din celulă cu un bec de cauciuc și reumplută cu apă distilată sau electrolit cu densitate crescută.

După prima încărcare, bateriile noi pot fi puse în funcțiune. Pentru a prelungi durata de viață a bateriei în timpul funcționării, este util să efectuați mai multe cicluri de încărcare, descărcând bateria cu un curent nominal de descărcare după încărcare, până când tensiunea unei celule scade la 1,7 volți.

Îngrijirea bateriei și defecțiuni

Principalele elemente de îngrijire includ:
  1) verificarea suporturilor și curățarea bateriei;
  2) curățarea și strângerea bornelor;
  3) verificarea nivelului electrolitului și topping-ul acestuia;
  4) verificarea gradului de încărcare a bateriei;
  5) verificarea curentului de încărcare;
  6) protecția bateriei împotriva descărcărilor rapide și a scurtcircuitelor.

Verificarea montajului bateriei este necesară pentru a evita deteriorarea bateriei

de la agitare cu suporturi libere. Montarea bateriei din slot trebuie să fie strânsă. Pe camioane, garniturile de cauciuc trebuie instalate sub baterie. Periodic este necesar să se verifice dacă există fisuri în monobloc și dacă există scurgeri de electroliți din acesta. De asemenea, ar trebui să verificați integritatea materialului de umplere de pe capac.

Curățarea bateriei este necesară pentru a elimina scurtcircuitul bateriilor (celulelor) de pe suprafața contaminată a bateriei, umedă de obicei de un electrolit stropit. Suprafața bateriei trebuie curățată cu o cârpă curată. Electrolitul vărsat pe suprafața bateriei trebuie șters cu o cârpă curată înmuiată într-o soluție de amoniac sau cenușă de sodă (soluție de 10%). Deschiderile de ventilație trebuie, de asemenea, curățate pentru a preveni deteriorarea conservelor din gazele acumulate.

Curățarea și strângerea bornelor este necesară pentru a asigura un contact bun în terminale. Terminalele trebuie curățate bine, strânse bine și lubrifiate extern cu un strat subțire de vaselină tehnică sau ulei solid pentru a preveni oxidarea acestora. De asemenea, este necesar să strângeți montarea sârmei la sol. Nu permiteți o tensiune puternică a firelor, deoarece acest lucru poate duce la deteriorarea terminalelor de ieșire și formarea fisurilor în mastic.

Verificarea nivelului de electrolit este necesară, deoarece nivelul electrolitului poate scădea ca urmare a evaporării și fierberii electrolitului. Când nivelul electrolitului scade, se adaugă apă distilată la băncile bateriilor, deoarece numai apa fierbe.

Verificați periodic densitatea electrolitului cu o baterie complet încărcată și asigurați-vă că este aceeași în toate băncile, aducând densitatea electrolitului, dacă este necesar, la normal.

Gradul de baterie scăzut poate fi verificat prin densitatea electrolitului sau folosind un voltmetru cu un conector de încărcare.

Bateria trebuie încărcată întotdeauna. Dacă în timpul testului, bateria se dovedește a fi încărcată incomplet, este necesar să se ia măsuri pentru a o încărca, identificându-se motivele care încalcă funcționarea normală a bateriei.

Bateria descărcată cu peste 25% iarna și cu peste 50% vara trebuie scoasă și reîncărcată.

Dacă bateria este într-o stare incomplet încărcată pentru o lungă perioadă de timp, aceasta va deteriora plăcile sale. Iarna, electrolitul dintr-o baterie descărcată poate îngheța și distruge bateria.

Controlul mărimii curentului de încărcare și a modului de încărcare a bateriei pot fi efectuate în mod provizoriu în conformitate cu citirile amperometrului disponibile în sistemul electric al vehiculului.

Dacă bateria este încărcată, săgeata amperometrului aproape nu se abate de la poziția din mijloc, chiar și cu un număr crescut de rotații ale arborelui cotit al motorului. În starea descărcată a bateriei, în cazul creșterii numărului de rotații al arborelui motor, săgeata amperometrului se abate semnificativ spre curentul de încărcare datorită creșterii curentului utilizat pentru încărcarea bateriei. Abaterea acului amperometrului atunci când mașina funcționează în direcția opusă sau includerea unei lumini de avertizare indică o baterie scăzută.

Protecția bateriei împotriva descărcărilor rapide și a scurtcircuitelor este necesară pentru a evita denaturarea plăcilor și ciobitarea masei active. Prin urmare, este imposibil pentru o lungă perioadă de timp și de mai multe ori la rând să porniți dispozitivul de pornire, care consumă un curent foarte puternic. Nu este recomandat să porniți demarorul cu un motor foarte rece iarna la temperaturi scăzute. Este necesară preîncălzirea motorului și manivela arborelui cotit de mai multe ori.

Când inspectați bateria, nu aduceți foc deschis, deoarece poate apărea un focar de gaze peste electrolit.

La trecerea de la funcționarea de vară la iarnă sau invers, este necesar să se aducă densitatea electrolitului la valoarea recomandată.

Iarna, bateriile deschise trebuie izolate.

Când instalați o baterie pe o mașină, trebuie să conectați corect bornele sale la masă și la circuit. Conectarea corectă poate fi verificată prin ampermetru. Când bateria este descărcată, săgeata trebuie să devieze în direcția corespunzătoare (spre semnul plus). Polaritatea terminalelor bateriei poate fi determinată de semnele plus și minus de pe terminale, iar în lipsa acestora, prin coborârea firelor din borne în apă acidulată sau folosirea cartofilor crudi. În apa acidifiată de pe firul negativ (minus) se produce o eliberare rapidă de bule de gaz, iar în jurul firului pozitiv (plus) blocat în cartof, va apărea o pată verde.

Stocarea bateriei. Dacă bateria este scoasă din vehicul și introdusă într-o perioadă de depozitare relativ scurtă, aceasta trebuie să fie complet încărcată în prealabil, trebuie verificat nivelul electrolitului, densitatea electrolitului trebuie restabilită la valoarea normală (nu mai mare de 1.280 la 15 ° C), curățată complet prin ștergerea barei de bomboane și a capacului din exterior, dezbrăcați bornele și puneți într-o cameră curată, ventilată, cu o temperatură constantă

Pentru a evita auto-descărcarea internă și pentru a elimina coroziunea crescută a plăcilor pozitive, este de preferat să depozitați bateriile cu electrolit într-o cameră rece la o temperatură constantă nu mai mică de -25 ° С și nu mai mare de 0 ° С. Când depozitați bateriile în astfel de condiții, este necesar să verificați lunar densitatea electrolitului, încărcând bateriile numai dacă densitatea scade sub valoarea admisibilă (sub 1.230 la 15 ° C). În starea normală a bateriilor cu această metodă de stocare, acestea trebuie încărcate numai înainte de punerea în funcțiune.

La stocarea bateriilor la temperaturi peste 0 ° C, acestea trebuie încărcate lunar pentru a restabili capacitatea pierdută ca urmare a descărcării de sine.

Cu aceste metode de stocare, bateriile sunt întotdeauna pregătite pentru utilizare.

În timpul depozitării pe termen lung, de exemplu mai mult de șase luni și, de asemenea, atunci când este imposibil să se facă reîncărcarea frecventă a bateriei, necesară pentru prima metodă de stocare, se practică o metodă de stocare a bateriilor fără electrolit. În acest caz, bateria trebuie descărcată complet cu un curent corespunzător la 1/20 din capacitate până când tensiunea de pe o baterie scade la 1,7 V, apoi, după ce a scos bateria, turnați electrolitul de pe acesta și clătiți complet conservele cu apă distilată. Clătirea trebuie făcută până când apa nu mai este oxidată. După spălarea și uscarea completă a bateriei, este necesar să sigilați bine deschiderile conservelor sale și să o curățați din exterior și în această formă puneți bateria pentru depozitare pe termen lung.

Defecțiuni ale bateriei. Principalele defecțiuni ale bateriei sunt: \u200b\u200bîncărcarea insuficientă, reîncărcarea, sulfarea plăcilor, scăderea capacității, auto-descărcarea internă, schimbarea plăcilor, scurgerea bateriei.

Se obține încărcarea insuficientă a bateriei datorită curentului de încărcare scăzut, fixării slabe a firelor și oxidării bornelor, scurgerilor sau consumului mare de curent atunci când motorul este inactiv, utilizarea ineptă a demarorului. Curentul de încărcare inadecvat poate apărea dacă regulatorul releului nu este reglat corect sau dacă generatorul funcționează slab. Semnele unei încărcări insuficiente a bateriei sunt densitatea scăzută a electrolitului în ea și tensiunea insuficientă a bateriei.

Reîncărcarea bateriei are loc cu un curent de încărcare excesiv de puternic datorită reglării incorecte a regulatorului releului. Un semn de reîncărcare este fierberea frecventă a electrolitului și o scădere rapidă a nivelului său.

Sulfarea plăcilor constă în faptul că plăcile sunt acoperite cu o acoperire albă cristalină, ceea ce împiedică trecerea curentului electric și pătrunderea electrolitului la masa activă a plăcilor. Drept urmare, procesele chimice încetinesc și capacitatea bateriei scade.

Un semn extern de sulfare este o scădere puternică a tensiunii bateriei odată cu încărcarea crescândă. De exemplu, când porniți starterul sau chiar semnalul, becurile care au ars destul de puternic aproape că se sting. Când verificați cu o furcă de încărcare elementele bateriei care a suferit sulfare, tensiunea la poli ai elementelor scade rapid.

Sulfarea apare ca urmare a unei descărcări puternice a bateriei sau a funcționării îndelungate a acesteia într-o stare încărcată incomplet. Pentru a proteja bateriile împotriva sulfării, este necesară monitorizarea și menținerea sistematică a acestora într-o stare încărcată, precum și efectuarea periodică a ciclurilor de control și de antrenament la stația de încărcare. Datorită sulfării puternice, plăcile bateriei nu reușesc și nu pot fi reparate sau restabilite.

Scăderea capacității are loc datorită scăderii suprafeței de lucru a plăcilor, cauzată de cizelarea masei active a plăcilor sau scăderea nivelului electrolitului. Un semn al scăderii capacității este fierberea rapidă a electrolitului în timpul încărcării cu o ușoară creștere a densității acestuia, precum și descărcarea rapidă a bateriei în timpul funcționării sale. Cipularea masei active este obținută ca urmare a unei încărcări puternice a bateriei sau când bateria este descărcată cu curent ridicat, de exemplu, cu utilizarea prelungită a dispozitivului de pornire.

Auto-descărcarea internă a bateriei are loc atunci când se utilizează apă nedistilată pentru electrolit. Un semn al defecțiunii este descărcarea rapidă chiar și a unei baterii moarte. Pentru a elimina această defecțiune, bateria este descărcată și spălată complet cu apă distilată, urmată de umplerea acesteia cu un electrolit de calitate și densitate corespunzătoare și încărcare.

Un scurtcircuit în interiorul cutiei de baterii are loc datorită distrugerii separatoarelor din lemn datorită utilizării unui electrolit cu o densitate prea mare. În acest caz, masa activă care pică închide plăcile. Cu un circuit intern al bateriei, tensiunea sa scade rapid, densitatea electrolitului și capacitatea bateriei scad.

Warpage-ul plăcilor este obținut cu curent de descărcare excesivă în cazul utilizării demarorului pentru o lungă perioadă de timp și cu scurtcircuite în circuit. În acest caz, bateria se defectează.

Defecțiuni ale bateriei

În timpul funcționării în baterie pot apărea următoarele defecțiuni: oxidarea stâlpilor polilor, scurgerea electrolitului prin fisurile rezervorului, auto-descărcarea crescută, scurtcircuitul și sulfarea plăcilor.

Oxidarea stâlpilor polului duce la o creștere a rezistenței în circuitul extern și chiar la o încetare a curentului. Pentru a elimina defecțiunea, este necesar să îndepărtați capetele de sârmă (borne) de pe ace, să dezizolați știfturile și bornele și să fixați acestea din urmă pe ace. După aceea, pinii și bornele din exterior trebuie unse cu un strat subțire de vaselină tehnică.

Scurgerea electrolitului prin fisurile rezervorului este detectată prin inspecție. Pentru a remedia defecțiunea, bateria trebuie reparată. În cazul unei funcționări temporare forțate a unei baterii cu această defecțiune, este necesar să adăugați periodic electrolit în compartimentul defect al rezervorului și nu apă distilată.

Auto-descărcarea bateriei în timpul funcționării și stocării sale se datorează formării curenților locali în masa activă a plăcilor. Curenții locali apar datorită apariției unei forțe electromotoare între oxizii din masa activă și zăbrele plăcii. În plus, în timpul depozitării prelungite, electrolitul din baterie se instalează și densitatea electrolitului în straturile inferioare devine mai mare decât în \u200b\u200bcele superioare. Aceasta duce la apariția unei diferențe de potențial și la apariția curenților de egalizare pe suprafața plăcilor. Auto-descărcarea normală a unei baterii de lucru este de 1-2% pe zi. Motivele pentru descărcarea automată accelerată pot fi: poluarea suprafeței bateriei, utilizarea apei obișnuite (nedistilate) care conțin alcali și sare, particule metalice și alte substanțe care contribuie la formarea perechilor galvanice în interiorul bateriilor. Pentru a remedia problema, ștergeți suprafața bateriei sau înlocuiți electrolitul.

Semnele unui scurtcircuit în interiorul bateriei sunt „fierberea” electrolitului și o scădere accentuată a tensiunii bateriei; cel mai adesea este cauzată de vărsarea masei active și distrugerea separatoarelor. În ambele cazuri, bateria este dezasamblată și eliminată, înlocuind elementele defecte.

Sulfarea plăcilor constă în formarea sulfatului de plumb grosier cristalin sub formă de placă albă. Acest lucru crește rezistența bateriilor. Cristalele mari de sulfat de plumb închid porii masei active, împiedicând pătrunderea electrolitului și formarea masei active în timpul încărcării. Ca urmare, suprafața activă a plăcilor scade, determinând o scădere a capacității bateriei. Un semn de sulfare a plăcilor este că atunci când bateria este încărcată, tensiunea și temperatura electrolitului cresc rapid și apare o evoluție violentă a gazului („fierbere”), iar densitatea electrolitului crește ușor. În timpul descărcării ulterioare, și mai ales la pornirea, bateria se descarcă rapid datorită capacității mici. Principalele cauze ale sulfării sunt: \u200b\u200bdescărcarea bateriei sub 1,7 V per baterie, expunerea plăcilor datorită nivelului mai scăzut de electroliți, stocarea pe termen lung a bateriei fără reîncărcare (în special descărcată), densitatea ridicată a electrolitului, utilizarea prelungită a demarorului în timpul pornirii.

Dacă capacitatea reală este de cel puțin 80% din valoarea nominală, bateria este reîncărcată și instalată pe mașină; dacă capacitatea este mai mică, întregul ciclu se repetă din nou. Ciclul de mai sus este recomandat și după păstrarea bateriei mai mult de 6 luni și înainte de stocarea pe termen lung.

Întreținerea bateriei

Durata de viață și viabilitatea bateriei depind în mare măsură de îngrijirea la timp și corect a acesteia. Bateria trebuie păstrată curată, deoarece contaminarea suprafeței sale duce la creșterea auto-descărcării. În timpul întreținerii, ștergeți suprafața bateriei cu o soluție de 10% amoniac sau cenușă de sodă și apoi ștergeți-o cu o cârpă curată și uscată.

În timpul încărcării, o reacție chimică eliberează gaze care cresc semnificativ presiunea în interiorul bateriilor. Prin urmare, deschiderile de ventilație ale dopurilor trebuie curățate constant cu un fir subțire. Având în vedere că gazul explozibil (un amestec de hidrogen și oxigen) se formează în timpul funcționării bateriei, bateria nu trebuie inspectată cu flacără deschisă pentru a preveni explozia.

Periodic, este necesar să decuplați știfturile și bornele firelor. După 2-2,5 mii de kilometri și în timp cald la fiecare 5-6 zile, verificați nivelul electrolitului prin găurile de umplere ale bateriilor cu un tub de sticlă cu un diametru intern de 3-5 mm. Coloana electrolitului din tub indică înălțimea nivelului său de deasupra scutului de siguranță, care ar trebui să fie de 12-15 mm. În absența unui tub de sticlă, nivelul electrolitului poate fi verificat cu un abanos curat sau un băț din lemn; Nu folosiți o tijă metalică în acest scop. La coborârea nivelului, trebuie adăugată apă distilată, nu electrolitul, deoarece în timpul funcționării bateriei, apa din electrolit se descompune și se evaporă, iar acidul rămâne.

Verificați periodic densitatea electrolitului pentru a determina gradul de încărcare a bateriei. Pentru a face acest lucru, contorul de acid este coborât în \u200b\u200bgaura de umplere a bateriei, electrolitul este aspirat cu un bec de cauciuc, iar densitatea electrolitului este determinată din diviziunile hidrometrului din interiorul becului de sticlă.

Fig. 1. Verificarea stării bateriei:
  a - verificați nivelul electrolitului; b - verificarea densității electrolitului; 1 - contor de acid al becului de cauciuc; 2 - balon de sticlă; 3 - hidrometru

Pentru depozitarea pe termen lung a bateriei pe timp de iarnă, aceasta trebuie scoasă din mașină, încărcată complet și depozitată într-un loc uscat la o temperatură nu mai mare de 0 ° C și nu mai mică de 30 °, ținând cont că cu cât temperatura electrolitului este mai scăzută, cu atât descărcarea automată a bateriei este mai mică. La fiecare trei luni, bateria trebuie reîncărcată pentru a restabili capacitatea pierdută la auto-descărcare. Când stocați bateria direct pe vehicul, deconectați firele de la pinii stâlpilor. Trebuie amintit că temperatura de îngheț a unui electrolit cu o densitate de 1,1 g / cm3 minus 7 ° C, o densitate de 1,22 g / cm3 minus 37 ° C și o densitate de 1,31 g / cm3 minus 66 ° C.

Baterie -o sursă de curent chimic care are capacitatea de a acumula și de a stoca energie electrică de ceva timp și, dacă este necesar, de a o transfera într-un circuit extern.

Bateria în sine nu produce energie electrică. O acumulează doar în timpul unei încărcări: transmisia de curent dintr-o sursă externă (Fig. 4.2. A) este însoțită de conversia energiei electrice în energie chimică, în consecință, bateria în sine devine o sursă de curent.

Când o baterie este descărcată, energia electrică acumulată este consumată într-un circuit extern conectat la ea - energia chimică este transformată în energie electrică (Fig. 4.2. B).

Cu o utilizare corectă, bateria poate rezista la câteva sute de cicluri de încărcare și descărcare.

În funcție de compoziția electrolitului  distinge între:

· Acid

Baterii alcaline.

Figura 4.2.

a) încărcare și b) externare

Cel mai simplu baterie acidă  constă din doi electrozi cu plumb imersați într-o soluție de acid sulfuric.

Descărcare și taxă.  Când bateria este descărcată (Fig. 4.3, a), ionii pozitivi și negativi ai reziduului acid S0 4 - în care moleculele de acid sulfuric se descompun H2 S04   electrolit 3,   trimis în consecință la pozitiv 1   și negativ 2   electrozi și intră în reacții electrochimice cu masa lor activă. O diferență de potențial de aproximativ 2 V apare între electrozi, ceea ce asigură trecerea curentului electric atunci când circuitul extern este închis.

Figura 4.3. Trecerea prin electrolitul ionilor pozitivi și negativi la

a) descărcare și b) încărcați bateria acidă

Ca urmare a reacțiilor electrochimice rezultate din interacțiunea hidrogenului H2 +   cu peroxid de plumb Pb0 2   tip pozitiv și ioni de reziduuri de sulfat S0 4 -   cu plumb Pb electrod negativ, se formează sulfat de plumb PbS0 4 (sulfat de plumb) în care se transformă straturile de suprafață ale masei active a ambilor electrozi. În același timp, în timpul acestor reacții se formează o anumită cantitate de apă, prin urmare, concentrația de acid sulfuric scade, adică. densitatea electrolitilor scade.

Bateria poate fi descărcată teoretic până când masele active ale electrozilor sunt complet convertite în sulfat de plumb și electrolitul este epuizat. Cu toate acestea, practic, descărcarea de gestiune este oprită mult mai devreme. Sulfatul de plumb format în timpul descărcării este o sare albă, slab solubilă în electrolit și având o conductivitate electrică scăzută. Prin urmare, descărcarea nu se realizează până la sfârșit, ci doar în momentul în care aproximativ 35% din masa activă trece în sulfat de plumb. În acest caz, sulfatul de plumb format este distribuit uniform sub formă de cristale minuscule în masa activă rămasă, care păstrează încă o conductibilitate electrică suficientă pentru a asigura o tensiune între electrozii de 1,7-1,8 V.

O baterie descărcată este încărcată, adică conectat la o sursă de curent cu o tensiune mai mare decât tensiunea bateriei.

La încărcare  (Fig. 4.3, b) ioni de hidrogen pozitivi H2 +   treceți la electrodul negativ 2 și ionii negativi ai reziduului de sulfat S0 4 -   - electrod pozitiv 1   și reacționează chimic cu sulfat de plumb PbS0 4, acoperind ambii electrozi. În procesul apariției reacțiilor electrochimice, sulfat de plumb PbSO 4 dizolvă și masele active se formează pe electrozi: peroxid de plumb Pb0 2   pe electrodul pozitiv și plumbul din burete P b   -un negativ. Concentrația acidului sulfuric crește, adică. densitatea electrolitului crește.

Procesele care au loc într-un acumulator de acid pot fi reprezentate de următoarea ecuație:

PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O

PbO 2 -pulbere de peroxid de plumb;

PbSO 4 -sulfat de plumb (sulfat de plumb).

Densitatea electrolitului depinde de temperatura mediului ambiant.

La temperaturi peste + 15 ° C, se folosește soluție de hidroxid de sodiu cu o densitate de 1,17-1,19 grame pe centimetru cub (g / cm 2) de apă curată (distilată, ploaie, zăpadă). Lăsați electrolitul pregătit să stea timp de 6-12 ore, astfel încât impuritățile cele mai nocive (calciu, fier, mangan, etc.) să se așeze pe fundul vasului, după care electrolitul este transferat cu grijă într-un alt vas și apoi în baterii.

Dacă nu există sodă caustică, atunci se poate folosi hidroxid de potasiu. La o temperatură de + 15 ° la -15 ° C, se utilizează o soluție de potasiu caustic cu o densitate de 1,19-1,21 g / cm3, la o temperatură sub -15 ° C, o soluție de potasiu caustic cu o densitate de 1,27-1,3 cm2.

Pentru a crește durata de viață a unei baterii alcaline, adesea se adaugă la electrolit o anumită cantitate de litiu caustic. În acest caz, rezistența bateriei crește ușor și devine mai puțin potrivită pentru lucru în condiții mai potrivite pentru lucrul la temperaturi mai scăzute.

Electrolitul este pregătit într-un vas curat din oțel curată, din fontă, unde se pune mai întâi potasiu caustic, apoi se toarnă apă (la 1 kg de potasiu caustic, 2 litri de apă). Soluția se agită până se dizolvă complet hidroxidul de potasiu. În acest caz, temperatura electrolitului crește. După ce electrolitul s-a răcit, trebuie să-i măsurați densitatea și să-l aduceți la valoarea dorită. Nu este posibil să umpleți bateria cu electrolit fierbinte (temperatură peste 30 ° С), deoarece masa activă se deteriorează.

Electrolitul este turnat în baterie printr-o pâlnie de sticlă. Nivelul acestuia trebuie să fie cu 5-10 mm mai mare decât marginea superioară a plăcilor.

Dezavantajele bateriilor cu plumb:

Nu este permisă stocarea într-o stare descărcată;

Densitate energetică scăzută - greutatea mare a bateriilor limitează utilizarea lor în obiecte staționare și în mișcare;

Doar un număr limitat de cicluri de descărcare completă sunt permise;

Electrolitul acid și plumb au un efect nociv asupra mediului;

Dacă încărcarea este incorectă, este posibilă supraîncălzirea.

O baterie cu acid complet încărcată are emf aproximativ 2,2 V, aproximativ aceeași tensiune la bornele sale, deoarece rezistența internă este foarte mică.

În timpul unei descărcări, tensiunea scade rapid la 1,8-1,7 V, la această tensiune, descărcarea încetează să evite deteriorarea.

Baterii alcaline.

Pe locomotive și trenuri electrice, bateriile alcaline sunt cele mai utilizate (o durată de viață semnificativ mai lungă decât bateriile cu acid).

Cele mai frecvente baterii alcaline cu nichel-fier (NJ) și nichel-cadmiu (NK). În ambele constă masa activă a electrodului pozitiv într-o stare încărcată hidrat de oxid de nichelNiOH la care se adaugă grafit și oxid de bariu.

Grafitul crește conductivitatea masei active, iar oxidul de bariu crește durata de serviciu. Masa activă a electrodului negativ al bateriei de nichel-fier constă din fier pudră cu aditivi, iar bateria nichel-cadmiu dintr-un amestec de cadmiu pulbere și fier. Electrolitul este o soluție de potasiu caustic amestecat cu monohidrat de litiu, ceea ce crește durata de viață a bateriei.

Reacțiile electrochimice care au loc în timpul încărcării și descărcării unei baterii alcaline pot fi reprezentate de următoarele ecuații:

2Ni (OOH) + 2KOH + Fe 2Ni (OH) 2 + 2KOH + Fe (OH) 2

2Ni (OOH) + 2KOH + Cd 2Ni (OH) 2 + 2KOH + Cd (OH) 2

Ni (OOH) -hidrat de oxid de nichel; KOH   - potasiu caustic.

Baterie de nichel-fier Baterie de nichel-cadmiu

tip TZHN-300 tip KN-100

Figura 4.4. Baterii alcaline

1 - masa activă; 2 - benzi perforate din oțel; 3 - bastoane din cauciuc dur; 4 - blocați plăcile pozitive; 5 - constatări de poli; 6 - priza cu un orificiu pentru turnarea electrolitului; 7 - o copertă; 8 - blocați plăcile negative; 9 - masa activă a plăcilor pozitive; 10 - masa activă a plăcilor negative; 11 - izolare (plastic vinilic, ebonit); 12 - plută

Când bateria este încărcată, oxigen cu fier (negativ), placa merge la nichel (pozitiv). În timpul descărcării, apare procesul invers.

O baterie alcalină complet încărcată are emf aproximativ 1.45 V. În timpul descărcării, tensiunea scade repede la 1,3 V, apoi încet la 1 V. Descărcarea sub această tensiune este interzisă.

Avantajele bateriilor alcaline:

· Plumbul rar nu este utilizat la fabricarea lor;

· Au o rezistență mai mare și rezistență mecanică, nu se tem de curenții puternici de descărcare, agitare, șoc și chiar scurtcircuite;

· Cu inacțiunea prelungită, suferă pierderi mici la descărcarea de sine și nu se deteriorează, au o durată de viață lungă;

· În timpul funcționării emite gaze și vapori mai puțin nocivi;

· Au greutate mai mică;

· Mai puțin solicitant în raport cu îngrijiri calificate constant.

Dezavantajele sunt:

· Emf mai mic;

· Eficiență scăzută

· Cost mai mare.

Întrebări de securitate

1. Care este scopul bateriei?

2. Principiul funcționării bateriei acide.

3. Principiul funcționării unei baterii alcaline.

4. Avantajele bateriilor alcaline.

5. Dezavantajele bateriilor alcaline.

6. Ce este emf? baterie complet încărcată?

7. În ce constă cea mai simplă baterie acidă?

8. Care sunt numele dispozitivelor care transformă energia chimică în energie electrică?

9. Ce este electrolitul?

10. Ce este electroliza?

11. Care sunt componentele unei molecule de acid sulfuric?

12. În ce constă o celulă voltaică?

13. Cum polarizează un element?

14. Ce este o celulă uscată?

15. Cum curge curentul electric în conductoarele de lichid?

16. Care este designul bateriilor acide?

17. Povestiți-ne despre designul bateriilor alcaline.

18. Cum se încarcă bateriile?

19. Care este semnul încetării încărcării unei baterii acide?

20. Care este o indicație despre sfârșitul încărcării unei baterii alcaline?

21. Cum se conectează bateriile la o baterie?

Informații similare.

Producție în serie și funcționare în masă baterii cu plumb acid  au fost începute la sfârșitul secolului XIX. La începutul secolului XX, acestea au început să fie utilizate pe scară largă în automobile, dezvoltând în continuare domeniul de aplicare al acestora, au traversat cu ușurință mileniul și continuă să fie fiabile, durabile, fără a necesita costuri de întreținere ridicate și surse de energie relativ ieftine.

O baterie este o sursă de curent chimic capabilă să transforme în mod repetat energia chimică în energie electrică și să o acumuleze, stocând-o mult timp. Simplu, bateria poate fi reprezentată după cum urmează: doi electrozi, sub formă de plăci, sunt plasați într-o soluție de acid sulfuric cu o densitate de 1,27-1,29 g / cm3. În acest caz, electrodul pozitiv este format din dioxid de plumb (PbO 2), iar cel negativ este din plumb (Pb). Odată cu trecerea curentului, reacții redox apar între ele.

În timpul descărcării, apare o reacție chimică, ca urmare a căreia masa activă a ambilor electrozi începe să-și schimbe compoziția chimică, fiind transformată din plumb din burete și din dioxidul său în sulfat de plumb (sulfat de plumb - PbSO 4), iar densitatea electrolitului începe să scadă. Ca urmare, mișcarea direcționată a ionilor se formează în interiorul bateriei și un curent electric curge în circuit. Când bateria este încărcată, se produce procesul invers - direcția curentului se schimbă în sens opus, masele active își restabilesc compoziția chimică inițială, iar densitatea electrolitului crește. Acest proces, numit ciclu, poate fi multiplu. Cantitatea de energie electrică stocată în acest caz depinde de zona de interacțiune activă a electrozilor și electrolitului și de volumul acestuia. Tensiunea nominală generată de o astfel de baterie este de 2 volți. Pentru a obține o valoare mai mare a tensiunii, bateriile unice sunt conectate în serie. De exemplu: o baterie de 12 volți constă din șase baterii conectate în serie într-o carcasă comună.

Prin design, bateriile cu plumb sunt deservit și nesupravegheat. Reparația necesită o anumită îngrijire în timpul funcționării (controlul nivelului și densității electrolitului). Fără întreținere - sunt strânse (mai exact, sigilate), lucrează în orice poziție și nu necesită întreținere.

În interpretarea internațională, denumirea se folosește sub formă de BATERIE DE ACID PORNIT SEALED (baterie sigilată cu plumb) sau prescurtată SLA, precum și baterii VRLA - Lead Acid Lead Acid (plumb-acid cu o supapă reglabilă) care au un electrolit sulfat sub formă de gel sau legat în fibră de sticlă (AGA). Astfel de baterii au parametri electrici și operaționali mai mari.
  Astfel de baterii sunt utilizate ca surse de rezervă  în sisteme de alarmă și securitate și echipamente medicale. Cu toate acestea, acestea sunt cele mai utilizate pe scară largă (UPS), precum și în sisteme de alimentare cu energie autonomă bazate pe surse regenerabile de energie.

Există următoarele tipuri principale de baterii cu plumb care pot fi utilizate în sisteme autonome de alimentare:

Vezi mai jos pentru mai multe informații despre bateriile sigilate.

  Baterii reîncărcabile cu tehnologie AGM

Astfel de baterii au o grosime mai mare a plăcilor cu electrod decât bateriile de pornire, prin urmare, durata lor de funcționare în modul de descărcare lungă este mult mai lungă decât durata bateriilor de pornire.

Bateriile AGM sunt utilizate de obicei în sistemele de alimentare cu rezervă, adică. unde bateriile sunt în mare parte reîncărcate și, uneori, în timpul întreruperilor de energie, acestea renunță la energia stocată.

Cu toate acestea, bateriile AGM au apărut recent, care sunt proiectate pentru descărcări mai profunde și moduri de funcționare ciclice. Desigur, acestea nu „ajung” la cele gel, dar funcționează satisfăcător cu sisteme de alimentare cu energie autonomă, inclusiv și solar. Aruncă o privire. Bateriile AGM au de obicei un curent de încărcare maximă autorizat de 0,3C și o tensiune de încărcare finală de 14,8-15V. Pentru a le încărca, este mai bine să utilizați încărcătoare speciale pentru baterii sigilate.

  Baterii cu gel

Pentru sistemele de alimentare cu energie autonomă, trebuie alese bateriile „cu descărcare profundă” (de exemplu, seria ProSolar D sau DG, sau chiar mai bine bateriile OPzV). Dacă puteți aloca o cameră specială pentru baterii în toate condițiile (ventilație, siguranță la incendiu) și există personal instruit care poate deservi bateriile cu electrolit lichid, puteți utiliza baterii cu descărcare profundă cu electrolit lichid - OPzS, tracțiune pentru mașini electrice sau altele cu o descărcare mai mare admisibilă (de exemplu, role).

Dacă nu sunt îndeplinite astfel de condiții, este mai bine să te oprești pe bateriile sigilate - sunt puțin mai scumpe, dar mult mai ușor de utilizat.

Continuați să citiți

Ce tip de baterie să alegeți - AGM, gel sau electrolit lichid? Factorii determinanți atunci când alegeți bateriile pentru sistemul dvs. sunt prețul, condițiile în care bateria va funcționa (temperatura, condițiile de serviciu, disponibilitatea unei încăperi speciale etc.), precum și durata de viață preconizată ...

Tehnologii pentru stocarea energiei în sisteme de alimentare cu energie autonomă Pe baza materialelor de pe site: modernoutpost.com Această notă conține sfaturi generale privind alegerea bateriilor pentru sisteme cu surse regenerabile de energie. Nota atinge trei tehnologii principale: ion-litiu, hidrură nichel-metal și acid-plumb (AGM sau Gel). Vom încerca ...

Prelegere 3. Baterii

  Concepte de bază. Caracteristicile electrice și clasificarea bateriilor. Baterii cu plumb Baterii alcaline. Baterii de pornire. Baterii cu electrolit topit și solid. Utilizarea bateriilor în transportul feroviar.

1. Conceptele de bază. Caracteristicile electrice și clasificarea bateriilor.

Figura 3.1. Curbele de încărcare și descărcare a bateriei

A kkumulyatory

K electrolit solid alcalin alcalin cu electrolit Ni-Cd, Ni-Fe (S-Na) topit (plumb)

Figura 3.3. Clasificarea bateriei după tipul electrolitului

2. Baterii cu plumb

Bateriile cu plumb sunt în prezent cele mai frecvente, inclusiv în transportul feroviar. Ele constau din două plăci de plumb de zăbrele (pentru a crește suprafața și capacitatea). Electrodul negativ este umplut cu plumb metalic, pozitiv - cu dioxid de plumb PbO 2. Schema electrochimică:

Anod (-) Pb / H 2 SO 4 / PbO 2 (+) Catod

Electrozii sunt cufundați într-o soluție de acid sulfuric - 25-30% cu o densitate de 1,18 - 1,22 g / cm3. Pe lângă electrolit, rețelele electrodului sunt separate prin separatoare poroase. Reacție totală (care formează curent) în baterie:

2 PbSO 4 + 2 H 2 O ↔ Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4.

Reacția directă din această intrare corespunde încărcării bateriei și reacția inversă la descărcare (adică funcționarea ei). La încărcarea bateriei, au loc următoarele reacții: La anodul Pb +2 SO 4 + 2H 2 O - 2e - \u003d Pb +4 O 2 + H 2 SO 4, La catodul Pb +2 SO 4 + 2e - \u003d Pb 0 + SO 4 2 -. Când bateria este descărcată (în timpul funcționării): La anod Pb +4 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2e - \u003d Pb +2 SO 4 + 2H 2 O + SO 4 2-; La catod, Pb 0 + SO 4 2- - 2e - \u003d Pb + 2 SO 4. Când tensiunea scade la ± 1,8 V în timpul descărcării, descărcarea suplimentară nu poate fi efectuată - electrozii sunt acoperiți cu un strat gros de sulfat de plumb, bateria se defectează. Când folosiți o baterie cu plumb acid, trebuie să respectați o serie de caracteristici:

Controlați cu strictețe densitatea electrolitului, ținând cont de condițiile de funcționare ale bateriei; în special, concentrația sa în timpul iernii ar trebui să fie mai mare decât vara. Monitorizați procesul de încărcare a bateriei. Tensiunea în timpul încărcării este mai mare decât EMF (vezi figura 3.1.) Și crește în timpul sarcinii, ceea ce duce la descompunerea apei la sfârșitul încărcării prin reacția 2Н 2 О \u003d 2Н 2 + О 2. Prin urmare, eliberarea bulelor de gaz („fierbere”) este un semn al sfârșitului încărcării.

3. Baterii alcaline

Printre bateriile cu electrolit alcalin, bateriile nichel-cadmiu (Ni-Cd) și nichel-fier (Ni-Fe) sunt cele mai frecvente. Aici, electrodul pozitiv conține hidroxid de nichel (III) Ni (OH) 3 (sau NiOOH), iar electrodul negativ conține cadmiu sau fier. Ca electrolit, se folosește o soluție de 20-23% hidroxid de potasiu KOH, cu o densitate de 1,21 g / cm3. Deci, atunci când bateria Ni-Fe funcționează, ecuația totală

Fe + 2Ni (OH) 3 ↔ Fe (OH) 2 + 2Ni (OH) 2.

La descărcarea la anod, Fe - 2e - \u003d Fe 2+, la catodul Ni (OH) 3 + e - \u003d Ni (OH) 2 + OH -. Avantajele bateriilor alcaline:  durată de viață lungă (până la 10 ani), rezistență mecanică ridicată; deficiențe  - eficiență scăzută și tensiune de descărcare. Recent, bateriile argint-zinc și argint-cadmiu au devenit răspândite. Avantajele lor sunt volumul și greutatea mică, o scădere mică a puterii în timpul lucrului intens; dezavantaje - costuri ridicate și funcționare instabilă la temperaturi scăzute.

4. Baterii de pornire

Bateriile de pornire reîncărcabile sunt asamblate într-un monobloc - un carcasă din plastic multicelular sau carcasă din cauciuc dur. În fiecare celulă, electrozii separați prin separatori sunt asamblați într-un bloc. Fiecare electrod este format dintr-o masă activă și o grilă metalică, care servește ca un cadru și un conductor în jos. Separatoarele sunt fabricate din plastic poros rezistent la acid. În dopul care acoperă orificiul pentru umplerea electrolitului, există o gaură de ventilație (pentru eliberarea de gaze) și un reflector (pentru a preveni stropirea). Recent, la masele de electrod ale acestor baterii s-au adăugat antimoniu și aliaje de plumb și calciu. Acest lucru duce la o evoluție mai scăzută a gazului, rate mai mici de auto-descărcare și consum redus de electroliți. Defecțiuni principale ale bateriilor de pornire.

  Externe - fisuri în monoblocuri, învelitori, deteriorarea dopurilor, oxidarea sau zdrobirea conductoarelor. Intern - distrugerea electrozilor, coroziunea, deplasarea masei active, scurtcircuitul, inversarea polarității electrozilor, sulfarea acestora, creșterea auto-descărcării etc.

5. Baterii cu electrolit topit și solid

În ultimii ani, bateriile au fost dezvoltate cu un electrod negativ de litiu, o soluție de electrolit neapoasă și un electrod pozitiv bazat pe oxizi de carbon, vanadiu, nichel, cobalt și mangan. Un reprezentant al bateriilor cu electrolit topit este o baterie cu clor litiu. Gazul de clor este adsorbit pe o tijă de grafit:

(-) Li / LiCl, KCl / Cl2, C (+)

Procesul electrochimic total: 2Li + Cl2 ↔ 2 LiCl. Avantajele unei astfel de baterii sunt energia specifică ridicată (până la 400 W * h / kg) și puterea (până la 2000 W / kg). Dezavantaje - corozivitate ridicată a electrolitului, toxicitate la clor, explozivitate. În zilele noastre, bateriile sunt considerate promițătoare, unde în loc de litiu pur, se folosesc aliajele sale cu siliciu și aluminiu, iar catodul este format din clorură de telur: (-) Li, Al / LiCl, KCl / TeCl 4 (+). De asemenea, se dezvoltă activ bateriile cu electroliți solizi și neapoși (carbonat de propilenă, CF x fluorocarburi, clorură de tionil SOCl2). Astfel de baterii sunt deja ieftine acum, resursa lor este mai mare de 1000 de cicluri, au energie specifică ridicată, dar până acum funcționează la curenți mici.

6. Utilizarea bateriilor în transportul feroviar

Bateriile cu plumb acid sunt cele mai frecvente și populare pe materialul rulant - asta li se datorează în primul rând bateriilor de pornire proiectate pentru diverse vehicule. Acestea sunt utilizate pentru a porni motoarele cu ardere internă și sunt dispozitive de tracțiune pe locomotive electrice de descărcare, mașini electrice etc. Bateriile sigilate cu plumb (ABN-72, ABN-80 - tencuială anti-blocare) sunt utilizate în condiții de staționare și podea pentru a alimenta automatizarea feroviară, telemecanică și dispozitive de comunicare, precum și pe șinele de cale ferată și sortarea diapozitivelor cu centralizare electrică și expediție. Pe baza lor, cele mai multe baterii de staționare și vagoane sunt echipate. Așadar, locomotivele diesel folosesc în principal baterii de pornire 3-ST-60 și 6-ST-42 („3” sau „6” - numărul de baterii conectate în serie în baterie, „60” sau „42” - capacitate nominală la 10 ore) modul de descărcare continuă). Bateriile alcaline sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă: pe locomotive diesel, autoturisme, mașini electrice, stivuitoare, locomotive electrice pentru mină, în echipamente portabile, pentru alimentarea echipamentelor de comunicații și a echipamentelor electronice. Pentru dispozitivele portabile și portabile și electrocasnice, se folosesc din ce în ce mai mult bateriile cu litiu cu electrolit topit și solid. Au o capacitate de până la 10 Ah și sunt proiectate pentru un mod de descărcare lungă; sunt polivalente: asigură activitatea produselor electronice și de iluminat, dispozitive portabile etc. (radio tranzistor, lanterne, testere, ceasuri electrice, tabele de scor etc.).

Lectură 4. Pilule de combustibil

Concepte de bază. Dispozitivul cu celule de combustibil (TE). Celule hidrogen-oxigen cu electroliți variați. Instalații cu un generator electrochimic. Utilizarea pilelor de combustibil.

1. Concepte de bază

Celulele de combustibil (FC) sunt surse de curent chimic în care electricitatea este generată din cauza unei reacții chimice între un combustibil (agent de reducere) și un agent oxidant. Astfel de elemente pot funcționa mult timp, deoarece agentul oxidant și agentul de reducere sunt depozitate separat, în afara elementului, iar în timpul funcționării sunt alimentați la electrozi - continuu și separat. Ca combustibili se folosesc agenți de reducere a lichidelor și gazelor: hidrogen, metan și alte hidrocarburi, alcool metilic, hidrazină; Principalii agenți de oxidare sunt oxigenul și peroxidul de hidrogen. Energia specifică a celulelor combustibile este mai mare decât cea a celulelor galvanice convenționale. Pentru majoritatea puterii termoelectrice, emf este de 1,0 - 1,5 V. Pentru a reduce rezistența internă a TE, se utilizează electrozi cu conductivitate electrică ridicată. Pentru a reduce polarizarea, se utilizează electrozi cu o suprafață foarte dezvoltată, pe care se aplică diverși catalizatori: platină, paladiu, argint, nichel borură și alții.

Dispozitivul cu celule de combustibil (TE). Celule hidrogen-oxigen cu electroliți variați.

Figura 4.1. Dispozitiv cu celule de combustibil. 1 - anod, 2 - electrolit, 3 - catod.

Schema acestui element:

A (-) H2, M / KOH / M, O2 (+) K

Aici M este un catalizator (conductor de ordinul întâi). Procesul anodului: Н 2 + 2 ОН - - 2е - \u003d 2 Н 2 О; Procesul catodic: О 2 + 2 Н 2 О + 4е - \u003d 4 ОН -. Procesul total: 2 H 2 + O 2 \u003d 2 H 2 O. În circuitul extern, mișcarea electronilor de la anod la catod are loc, iar în soluție - mișcarea ionilor de la catod la anod. În practică, elementul oxigen-hidrazină este de asemenea utilizat pe scară largă, a cărui schemă:

(-) Ni, N 2 H 4 / KOH / О 2, С (+)

Aici anodul este un electrod nichel, iar catodul este o tijă de grafit. În timpul funcționării unui astfel de FC la anodul N 2 H 4 + 4 OH - \u003d N 2 + 4H 2 O + 4 e -, la catodul O 2 + 2H 2 O + 4e - \u003d 4 OH -. Reacția totală este N 2 H 4 + O 2 \u003d N 2 + 2H 2 O. Celulele de combustibil de mai sus pot funcționa chiar și la temperatura camerei (se mai numesc temperaturi scăzute). Alte FC (cu electroliți din acid fosforic, membrane polimerice de schimb de ioni) funcționează la temperaturi de la 100 la 300 0 С. Pentru aceste FC-uri pe anod: 2Н 2 - 4е - \u003d 4 Н +; la catod O 2 + 2H 2 O + 4e - \u003d 4 OH -. Principalele probleme în funcționarea pilelor de combustibil: puritatea combustibilului (care afectează oxidabilitatea acestuia), alegerea catalizatorului (pentru a reduce costul celulelor de combustibil), sporind durata de viață a bateriei. Acum, practic, hidrogenul pentru pilele de combustibil este obținut prin conversia metanului: CH4 + 2H2O \u003d CO 2 + 4H 2.

3. Instalații cu un generator electrochimic

Spre deosebire de celulele galvanice, celulele de combustibil nu pot funcționa fără dispozitive auxiliare. Pentru a crește tensiunea, curentul și puterea, bateriile sunt conectate la baterii. Se numește un sistem care constă dintr-o baterie cu pile de combustibil, dispozitive pentru alimentarea cu combustibil și un agent oxidant (precum și stocarea și prelucrarea acestora), eliminarea produselor de reacție, controlul temperaturii și conversia curentului și tensiunii un generator electrochimic (ECG) sau o instalație electrochimică.   Diagrama ECG este prezentată în figura 4.2.

  Descărcarea de produse de reacție generator de disipare a căldurii Sarcina Alimentarea cu combustibil Baterie TE Alimentarea cu oxidant de combustibil

Sistem de control al temperaturii

Figura 4.2. Schema de instalare cu ECG.

4. Utilizarea pilelor de combustibil

Combustibilul are o importanță deosebită datorită faptului că eficiența lor este aproape de 100% și pot fi utilizate în multe sectoare ale economiei fără a polua mediul înconjurător. În fiecare an, cererea lor este tot mai largă. Principalele domenii de aplicare a pilelor de combustibil: nave spațiale și stații, vehicule electrice și de transport, centrale staționare. În prezent, au fost create ECG-uri cu oxigen-hidrazină cu o putere de 50 kW. Durata de viață a acestora este de 2000 de ore. Acestea produc energie electrică în orice moment al zilei, sunt fiabile în funcționare, au dimensiuni reduse și sunt capabile să reziste la suprasarcini diferite. La navele spațiale și submarinele, ECG-urile furnizează oamenilor nu numai energie electrică, ci și apă. Cel mai frecvent ECG cu electrolit alcalin, au o energie specifică de 400-800 Wh · kg / kg și o eficiență de 70%, cu o capacitate de aproximativ 10 kW. În ultimii ani, a fost acordată tot mai multă atenție dezvoltării pilelor de combustibil pentru diverse dispozitive și dispozitive mobile (laptopuri, camere video etc.), precum și ECG pentru vehiculele electrice care funcționează cu hidrogen sau metanol. Numeroase publicații din presa științifică populară, poveștile TV confirmă că îmbunătățirea suplimentară a celulelor de combustibil este una dintre cele mai promițătoare domenii în dezvoltarea energiei. ECG este încă relativ scumpă, dar se lucrează intens la reducerea lor în vederea utilizării pe scară largă a energiei curate.

Lectură 5. Coroziune.

Probleme teoretice în domeniul coroziunii

  Determinarea coroziunii și semnificația problemei coroziunii. Pierderi de coroziune directe și indirecte. Cauzele coroziunii. Coroziune chimică. Coroziune electrochimică. Efectul indicelui de hidrogen al mediului asupra vitezei de coroziune. Evaluarea rezistenței la coroziune a metalelor.

Determinarea coroziunii și semnificația problemei coroziunii

2. Pierderi de coroziune directe și indirecte.

Există pierderi directe și indirecte de coroziune. Pierderile directe înseamnă costul înlocuirii structurilor corodate sau a unor părți ale acestora. Alte exemple de pierderi directe includ costul structurilor de revopsire pentru a preveni ruginirea sau costurile de exploatare, aplicarea acoperirilor metalice de protecție. Pierderile directe sunt ușor de calculat. Pierderile indirecte sunt mult mai dificil de calculat, chiar și conform estimărilor brute, ele însumează miliarde de dolari în întreaga lume. Deci, în SUA, valoarea totală a pierderilor directe este de 4,2% din produsul național brut. În Rusia, până la 20% din totalul metalului topit este corodat anual. Exemple de pierderi indirecte de coroziune:

Perioada de oprire (de exemplu, înlocuirea unei conducte corodate sau a unei secțiuni a unei căi ferate) - se ia în considerare subproducția produsului în timpul perioadei de oprire. Pierderea produselor finite (scurgeri de petrol, gaze, apă). Pierderea puterii - datorită depunerii produselor coroziunii, deoarece, de exemplu, transferul de căldură este perturbat sau distrugerea utilă a conductelor este redusă. Și ca urmare a coroziunii inelelor pistonului și a pereților cilindrilor motorului, consumul de benzină și ulei crește. Poluarea produsului. Cantități mici de metale ca urmare a coroziunii pot strica un lot de produse - schimba culoarea coloranților, degradează calitatea (în special alimentele). Toleranțe la coroziune. Vorbim despre faptul că, în unele cazuri, este necesar ca grosimea peretelui produselor să fie mai mult decât necesară, pe baza coroziunii, iar acest lucru este un cost.

3. Cauzele coroziunii.

Principala cauză a coroziunii este instabilitatea termodinamică a metalelor și aliajelor din mediu. Marea majoritate a metalelor din scoarța terestră se prezintă sub formă de oxizi, sulfuri și alți compuși. La primirea metalelor în metalurgie, acestea sunt transferate dintr-o stare atât de stabilă într-o formă elementară, care este instabilă. Atunci când un metal vine în contact cu un mediu oxidant extern, apare o forță motrice, care tinde să-l transforme în compuși stabili, similari cu cei găsiți în minereuri. Un exemplu este coroziunea oțelului: fierul este transferat dintr-o stare elementară într-o stare oxidată (divalentă și trivalentă), care corespunde mineralelor precum magnetita Fe 3 O 4 sau limonitei Fe 2 O 3 · H 2 O. Instabilitatea termodinamică a metalelor este evaluată cantitativ prin semnul și valoarea izobarică -potențial izoterm ΔG (energia Gibbs). Acele procese apar spontan care sunt însoțite de o scădere a energiei Gibbs, adică ΔG este mai mică de zero. Metalele din seria de tensiuni până la hidrogen au un potențial mai negativ în comparație cu hidrogenul, starea lor oxidată este mai stabilă termodinamic decât redusă. Pentru metalele situate după hidrogen, starea redusă este termodinamic mai stabilă, adică pentru ei ΔG al procesului de oxidare este mai mare decât zero. Acest grup de metale include aur rezistent la coroziune, argint, platină etc.

Complex educativ-metodic

Scopul principal al predării disciplinei este formarea unei înțelegeri unificate în rândul studenților cu privire la procesul de proiectare a unei întreprinderi de reparații auto (depozit auto sau uzină de reparații auto) ca industrie specializată