- Kurşun Asit Akü Yapısı
- Kurşun Asit Akünün Çalışması
- Kurşun Asit Akü Şarjı
- Kurşun Asit Akü Boşalması
- Risk Faktörü ve Elektrik Derecelendirmeleri
- Kurşun asitli akü bakım kuralları
Hemen hemen her taşınabilir ve el tipi cihaz bir bataryadan oluşur. Pil, ihtiyaç duyulduğunda gücü sağlamak için enerjinin depolandığı bir depolama cihazıdır. Bu modern elektronik dünyasında farklı tipte piller vardır, bunların arasında Kurşun Asitli pil yaygın olarak yüksek güç kaynağı için kullanılır. Genellikle Kurşun Asitli aküler sert ve ağır yapısıyla daha büyük boyuttadır, yüksek miktarda enerji depolayabilirler ve genellikle otomobillerde ve inverterlerde kullanılırlar.
Li-ion pillerle rekabete girdikten sonra bile, Kurşun asit piller Li-ion pillere kıyasla daha ucuz ve kullanımı kolay olduğundan gün geçtikçe artmaktadır. Bazı pazar araştırmalarına göre, Hindistan Kurşun Asit Akü Pazarının 2018-24 döneminde CAGR'de% 9'un üzerinde büyümesi bekleniyor. Bu nedenle Otomasyon, Otomotiv ve Tüketici Elektroniği alanlarında büyük bir pazar talebi var. Elektrikli aracın çoğu Lithion-ion pillerle birlikte gelir, ancak yine de araca güç sağlamak için Kurşun Asit battries kullanan birçok elektrikli iki tekerlekli araç vardır.
Önceki eğitimde Lityum-iyon pilleri öğrendik, burada Kurşun Asit Pillerin Çalışmasını, yapısını ve uygulamalarını anlayacağız . Ayrıca Kurşun Asitli Bataryaların şarj / deşarj derecelendirmeleri, gereksinimleri ve güvenliği hakkında bilgi edineceğiz.
Kurşun Asit Akü Yapısı
Kurşun Asitli Akü nedir? Kurşun Asitli batarya adını bozarsak Kurşun, Asit ve Batarya elde ederiz. Kurşun kimyasal bir elementtir (sembol Pb'dir ve atom numarası 82'dir). Yumuşak ve dövülebilir bir elementtir. Asit nedir biliyoruz; tepki verirken bir proton bağışlayabilir veya bir elektron çiftini kabul edebilir. Bu nedenle Kurşun ve susuz plumbik asitten (bazen yanlışlıkla kurşun peroksit olarak adlandırılır) oluşan bir aküye Kurşun Asitli Akü denir.
Şimdi, iç yapı nedir?
Bir Kurşun Asitli Batarya aşağıdaki şeylerden oluşur, bunu aşağıdaki resimde görebiliriz:
Bir Kurşun Asit Akü, Plakalar, Ayırıcı ve sert kauçuk bir muhafaza ile Elektrolit, Sert Plastikten oluşur.
Pillerde plakalar pozitif ve negatif olmak üzere iki tiptedir. Pozitif olan Kurşun dioksitten, negatif olan ise Kurşun Süngerinden oluşur. Bu iki plaka, bir yalıtım malzemesi olan bir ayırıcı kullanılarak ayrılır. Bu toplam yapı, bir elektrolit ile sert plastik bir kutuda tutulur. Elektrolit, su ve sülfürik asittir.
Sert plastik kasa tek hücredir. Tek bir hücre deposu tipik olarak 2.1V. Bu nedenle, 12V kurşun asit akü 6 hücreden oluşur ve tipik olarak 6 x 2.1V / Hücre = 12.6V sağlar.
Şimdi, şarj depolama kapasitesi nedir?
Aktif malzemeye (Elektrolit miktarı) ve plakanın boyutuna oldukça bağlıdır. Lityum pil depolama kapasitesinin mAh veya miliamper-saat olarak tanımlandığını görmüş olabilirsiniz, ancak Kurşun Asit pil durumunda bu Amp saattir. Bunu daha sonraki bölümde açıklayacağız.
Kurşun Asit Akünün Çalışması
Kurşun Asitli bataryanın çalışması tamamen kimya ile ilgilidir ve bunu bilmek çok ilginçtir. Kurşun Asit akünün şarj ve deşarj durumunda büyük bir kimyasal süreç söz konusudur. Seyreltilmiş sülfürik asit H 2 SO 4 molekülleri, asit çözüldüğünde iki parçaya ayrılır. Pozitif iyonlar 2H + ve negatif iyonlar SO 4 - oluşturacaktır. Daha önce de söylediğimiz gibi, iki elektrot plaka olarak birbirine bağlanır, Anot ve Katot. Anot negatif iyonları yakalar ve katot pozitif iyonları çeker. Bu anot bağlama SO 4 H2O ile ya da su (Seyreltilmiş sülfürik asit, sülfürik asit + su) ile reaksiyona giren, diğer bir 2H + değiş tokuş elektron ile ve Katot -.
Pilin iki kimyasal reaksiyon durumu vardır: Şarj Etme ve Boşaltma.
Kurşun Asit Akü Şarjı
Bildiğimiz gibi, bir pili şarj etmek için terminal voltajından daha büyük bir voltaj sağlamamız gerekir. Yani 12.6V'luk bir pili şarj etmek için 13V uygulanabilir.
Peki bir Kurşun Asit Aküyü şarj ettiğimizde aslında ne olur?
Daha önce anlattığımız aynı kimyasal reaksiyonlar. Spesifik olarak, pil şarj cihazına bağlandığında, sülfürik asit molekülleri iki iyon, pozitif iyonlar 2H + ve negatif iyonlar SO 4 - şeklinde kırılır. Hidrojen elektronları katot ile değiştirir ve hidrojen olur, bu hidrojen katotta PbSO 4 ile reaksiyona girer ve Sülfürik Asit (H 2 SO 4) ve Kurşun (Pb) oluşturur. Öte yandan, SO 4 - elektronları anotla değiştirir ve radikal SO 4 olur. Bu SO 4, anotun PbSO 4'ü ile reaksiyona girer ve kurşun peroksit PbO 2 ve sülfürik asit (H 2 SO 4). Enerji, sülfürik asidin yerçekimini artırarak ve hücre potansiyel voltajını artırarak depolanır.
Yukarıda açıklandığı gibi, şarj işlemi sırasında Anot ve Katotta aşağıdaki kimyasal reaksiyonlar gerçekleşir.
Katotta
PbSO 4 + 2e - => Pb + SO 4 2-
Anotta
PbSO 4 + 2H 2 O => PbO 2 + SO 4 2- + 4H - + 2e -
Yukarıdaki iki denklemi birleştirerek, genel kimyasal reaksiyon
2PbSO 4 + 2H 2 O => PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4
Kurşun asitli aküyü şarj etmek için uygulanabilecek çeşitli yöntemler vardır. Her yöntem, belirli uygulamalar için belirli kurşun-asit piller için kullanılabilir. Bazı uygulamalar sabit voltaj şarj yöntemini kullanır, bazı uygulamalar sabit akım yöntemi kullanır, oysa gıdıklama şarjı da bazı durumlarda yararlıdır. Normalde pil üreticisi, belirli kurşun asitli pilleri şarj etmek için uygun yöntemi sağlar. Kurşun Asit Akü şarjında sabit akım şarjı tipik olarak kullanılmaz.
Kurşun asit bataryalarda en yaygın kullanılan şarj yöntemi, şarj süresi açısından etkili bir süreç olan sabit voltajlı şarj yöntemidir. Tam şarj döngüsünde, şarj voltajı sabit kalır ve akü şarj seviyesinin artmasıyla akım kademeli olarak azalır.
Kurşun Asit Akü Boşalması
Bir kurşun asit pilin deşarjı yine kimyasal reaksiyonlarla ilgilidir. Sülfürik asit tipik olarak su ve sülfürik asit ile 3: 1 oranında seyreltilmiş formdadır. Yükler plakalara bağlandığında, sülfürik asit tekrar pozitif iyonlara 2H + ve negatif iyonlara SO 4 ayrılır. Hidrojen iyonları PbO 2 ile reaksiyona girer ve PbO ve suyu H 2 O yapar. PbO, H 2 SO 4 ile reaksiyona girmeye başlar ve PbSO 4 ve H 2 O oluşturur.
Diğer tarafta SO 4 - iyonları kökü SO oluşturma, Pb elektronları alışverişi 4 ayrıca kurşun sülfat ile karıştırılan oluşturur 4 Pb reaksiyona sokulması.
Yukarıda açıklandığı gibi, boşaltma işlemi sırasında Anot ve Katotta aşağıdaki kimyasal reaksiyonlar gerçekleşir. Bu reaksiyonlar, şarj reaksiyonlarının tam tersidir:
Katotta
Pb + SO 4 2- => PbSO 4 + 2e -
Anotta:
PbO 2 + SO 4 2- + 4H - + 2e - => PbSO 4 + 2H 2 O
Yukarıdaki iki denklemi birleştirerek, genel kimyasal reaksiyon
PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 => 2PbSO 4 + 2H 2 O
Anot ve katot arasındaki elektron değişimi nedeniyle, plakalar arasındaki elektron dengesi etkilenir. Elektronlar daha sonra yük boyunca akar ve pil boşalır.
Bu deşarj sırasında seyreltik sülfürik asit ağırlığı azalır. Aynı zamanda hücrenin potansiyel farkı azalır.
Risk Faktörü ve Elektrik Derecelendirmeleri
Kurşun Asit batarya, güvenli bir şekilde muhafaza edilmezse zararlıdır. Akü, kimyasal işlem sırasında Hidrojen gazı ürettiğinden, havalandırılan alanda kullanılmaması çok tehlikelidir. Ayrıca, yanlış şarj etme de pile ciddi şekilde zarar verir.
Kurşun Asit akünün standart derecelendirmeleri nelerdir?
Her kurşun asitli akü, standart şarj akımı ve deşarj akımı için veri sayfasıyla birlikte sağlanır. Tipik olarak, otomotiv uygulaması için geçerli olan bir 12V kurşun-asit akü, 100Ah ile 350Ah arasında değişebilir. Bu derece, 8 saatlik bir zamanlama periyoduna sahip deşarj derecesi olarak tanımlanır.
Örneğin, 160Ah'lik bir batarya, yüke 8 saatlik aralıkta 20A besleme akımı sağlayabilir. Daha fazla akım çekebiliriz ancak bunu yapmak tavsiye edilmez. 8 saatlik maksimum deşarj akımından daha fazla akım çekilmesi pil verimine zarar verir ve pilin iç direnci de değiştirilebilir, bu da pil sıcaklığını daha da artırır.
Öte yandan şarj aşamasında şarj cihazı polaritesine dikkat etmeli, akü kutupları ile düzgün bağlanmalıdır. Kurşun asitli akü şarjı için ters polarite tehlikelidir. Hazır şarj cihazı, kontrol seçeneği olan bir şarj voltajı ve şarj akımı ölçer ile birlikte gelir. Aküyü şarj etmek için akü voltajından daha yüksek voltaj sağlamalıyız. Maksimum şarj akımı, 8 saatlik deşarj oranlarında maksimum besleme akımı ile aynı olmalıdır. Aynı 12V 160Ah örneğini alırsak, maksimum besleme akımı 20A'dır, dolayısıyla maksimum güvenli şarj akımı 20A'dır.
Isıya ve artan gaz üretimine neden olacağından, şarj akımını artırmamalı veya sağlamamalıyız.
Kurşun asitli akü bakım kuralları
- Sulama, su basmış kurşun-asit akülerin en ihmal edilen bakım özelliğidir. Aşırı şarj suyu azalttığı için sık sık kontrol etmemiz gerekir. Daha az su, plakalarda oksidasyon oluşturarak pilin ömrünü kısaltır. Gerektiğinde distile veya iyonize su ekleyin.
- Havalandırma deliklerini kontrol edin, lastik kapaklarla mükemmelleştirilmeleri gerekir, genellikle lastik kapaklar deliklere çok sıkı yapışır.
- Kurşun asitli pilleri her kullanımdan sonra yeniden şarj edin. Tekrar şarj etmeden uzun bir süre plakalarda sülfatlaşma sağlar.
- Pili dondurmayın veya 49 santigrat dereceden fazla şarj etmeyin. Soğuk ortamlarda, akülerin donma açısından boş akülerden daha güvenli tam şarj olması nedeniyle tam olarak şarj edilmesi gerekir.
- Pili hücre başına 1,7 V'tan daha az derin deşarj etmeyin.
- Bir kurşun asit aküyü saklamak için, tamamen şarj edilmesi ve ardından elektrolitin boşaltılması gerekir. Daha sonra pil kuruyacak ve uzun bir süre saklanabilecektir.