Savas akkumulátorok és jellemzőik

Az akkumulátor egy olyan áramforrás, amelyben a kémiai reakció energiája kisülés közben elektromos energiává alakul, és fordítva töltés közben. Fő különbsége a hagyományos akkumulátortól az, hogy újratöltéssel képes energiát visszanyerni. A töltéshez egyenáramot kell rávezetni a kisüléssel ellentétes irányban.

Az ólomakkumulátorokat a 19. században találták fel, és alacsony költségük és magas hatásfokuk miatt világszerte a legnépszerűbb akkumulátorok. A készülék egy házból és két ellentétes polaritású elektródából áll, amelyeket elektrolitba – egy savas oldatba – merítenek, innen ered az ólomakkumulátorok (AKB - Rechargeable Acid Batteries) elnevezés. Az ólomakkumulátorokat ólomakkumulátoroknak is nevezik, az elektródák anyaga miatt.

Hogyan működnek?

Az akkumulátor az ólom és az ólom-dioxid vizes kénsavoldatban történő reakciójának elektrokémiai folyamatán működik. Amikor az elektródákra terhelést alkalmazunk, kémiai reakció megy végbe az ólom-dioxid és a kénsav (H2) között.₂ÍGY₄, valamint az ólom ólom-szulfáttá történő oxidációs reakciója. Kisülés során az ólom-dioxid redukálódik a katódon ("-"), az ólom pedig oxidálódik az anódon ("+"). Töltés során fordított kémiai reakciók és víz elektrolízis megy végbe, melynek során oxigén szabadul fel az anódon és hidrogén a katódon.

Az akkumulátorban lejátszódó kölcsönhatási reakciók két képlettel írhatók le:

1. PbO₂ + Ólom + 2H₂ÍGY₄ → 2PbSO4₄ + 2 óra₂O — kisülés.
2. 2PbSO4₄ + 2 óra₂O → PbO₂ + Ólom + 2H₂ÍGY₄ — díj.

A kisülés során az anód és a katód aktív tömegeiben ólom-szulfát képződése, valamint a kénsav H fogyasztása zajlik le.₂ÍGY₄ és az elektrolit sűrűségének csökkenése. Töltés során fordított reakciók mennek végbe, kénsav képződik, és az elektrolit sűrűsége növekszik. A töltési folyamat végét az jellemzi, hogy az anyagok átalakulása befejeződik az elektródákon, és az elektrolit-változások megszűnnek. Ha a töltés folytatódik, nemkívánatos vízbomlási reakció (elektrolízis) megy végbe, amelynek során oxigén és hidrogénbuborékok szabadulnak fel az elektrolitban, ami a forrás illúzióját eredményezi. Ha ez bekövetkezik, desztillált vizet kell adni az akkumulátorhoz az elektrolit helyreállításához.

Tervezés

A savas akkumulátorok alapvető belső kialakítása több mint száz éve változatlan maradt.

            Az akkumulátorok kialakítása a következőket tartalmazza:

1. Az elektródák lapos, ólomból készült rácsok formájában vannak, amelyek celláiba ólom-dioxid port (PbO) préselnek.₂) az anódon, fémes ólompor (Pb) a katódon.
2. Az elválasztó egy porózus dielektrikum, amely elválasztja az elektródákat egymástól, megakadályozva a rövidzárlatot.
3. Az elektrolit vízzel hígított (desztillált) kénsav H₂ÍGY₄, elektródákat és egy elválasztót helyeznek bele. A maximális elektromos vezetőképességet 20 °C hőmérsékleten érik el.^ÓC-on a kénsav koncentrációja 35%, ami 1,26 g/cm³ elektrolitsűrűséget jelent. A belső ellenállás minimális, és a készüléken belüli veszteségek jelentősen csökkennek. Alacsony hőmérsékletű éghajlaton az oldat sűrűsége 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³-re nőhet. A savoldat koncentrációjának növelése megakadályozza az elektrolit megfagyását, ami jégképződést okoz a burkolaton belül, ami károsíthatja az elektródákat és megrepesztheti az akkumulátort.

Fő jellemzők, paraméterek

1. Kapacitás (névleges) - a savas akkumulátorok által leadható elektromos energia mennyisége, a mérés a kisülés pillanatában történik, kis fogyasztási áramerősségű terhelés alatt, mértékegység - A*h.
2. Indítóáram - megmutatja az akkumulátor azon képességét, hogy -18 °C hőmérsékleten nagy áramot szállítson^ÓFél percig.
3. Kapacitás (tartalék) - azt az időtartamot mutatja, amely alatt a savas akkumulátorok 25 A áramot adnak le 10,5 V feszültségig.
4. A lemerült akkumulátor alsó feszültségértéke 1,75 - 1,8 V.
5. Üzemi hőmérséklet-tartomány — — 40^Ó-tól + 40^ÓVEL.

Fajták

Működési módjuk szerint a savas akkumulátorok három csoportra oszthatók:

1. Ciklikus mód – teljes kisütés és teljes töltés ciklusaiban működik, rendszeresen leválasztva az akkumulátort az áramforrásról. A legszigorúbb üzemmódnak tekintve a 100%-os kisütési ciklusok száma korlátozott.
2. A puffer mód egy széles körben használt, az akkumulátorral kíméletes üzemmód; nem teszi lehetővé a teljes lemerülést, és jellemző rá az állandó áramforráshoz való csatlakozás.
3. Vegyes - puffer és ciklikus módok kombinációja, de a működési idő nagy részét puffer módban tölti.

A piacon kapható leggyakoribb ólom-savas akkumulátorok a következő típusokra oszthatók:

Kilátás	Szolgáltatás	Leírás	Feszültség, V
Ólom-savas akkumulátorok	Kiszolgálva	Az autóakkumulátorok a következő típusokban kaphatók: alacsony antimontartalmú, antimonos, savas-kalciumos és hibrid.	612
Közgyűlés VRLA	Karbantartásmentes	Az elválasztók üvegszálból készülnek, ciklikus és puffer üzemmódban vannak.	24612
VRLA	Karbantartásmentes	A lezárt ház, amely néha kalciumból készül, nem bocsát ki gázokat, puffer üzemmódban használják.	24612
GÉL VLRA	Karbantartásmentes	Az elektrolit szilikagél, amely meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát, és az akkumulátor puffer üzemmódban működik.	24612243648
OPzV	Karbantartásmentes	Az elektródák cső alakúak, ellenállnak a teljes kisülésnek, és körülbelül 22 év élettartamúak.	2

Alkalmazás

1. Autóipari - savas akkumulátorokat használnak indítóakkumulátorként.
2. Számítógépes berendezések - szünetmentes tápegységek (UPS) lehetővé teszi az információk mentését áramkimaradás esetén.
3. Ipari termelés - savas akkumulátorokat használnak tartalék áramforrásként.

Töltés és általános ajánlások

1. A töltést 20 fokos hőmérsékleten kell végezni^ÓVEL.
2. A töltési áram nem haladhatja meg az akkumulátor névleges kapacitásának 10%-át.
3. Járművekben való használatra savas akkumulátorok Alacsony hőmérsékleten jobb belső elektromos fűtőrendszerrel használni, mert kapacitásA készülék hatásfoka 1%-kal csökken, ha a hőmérséklet 1 fokkal csökken.^ÓVEL.
4. Nem ajánlott tárolni savas akkumulátorok 30 feletti hőmérsékleten^ÓLemerült vagy lemerült állapotban lévő akkumulátorokat először teljesen fel kell tölteni.
5. Télen jobb hideg helyen tárolni az akkumulátort, mivel az önkisülési folyamat minimális lesz, és előtte be kell zsírozni a pozitív pólust.
6. Használat előtt, savas akkumulátorok 20 fokos hőmérsékletű szobába kell vinni^Ó8-10 óra alatt működőképes állapotba hozható.