Antes de saltar directamente a conocer los conceptos relacionados con la batería de plomo-ácido, comencemos por su historia. Entonces, un científico francés llamado Nicolas Gautherot en el año 1801 observó que en las pruebas de electrólisis, existe una cantidad mínima de corriente incluso cuando hay una desconexión de la batería principal. Mientras que en el año 1859 un científico llamado Gatson desarrolló una batería de plomo y ácido y esta fue la primera que se recarga mediante el paso de corriente inversa. Esta fue la versión inicial de este tipo de batería, mientras que Faure luego agregó muchas mejoras y finalmente, el tipo práctico de batería de plomo-ácido fue inventado por Henri Tudor en 1886. Tengamos una discusión más detallada sobre este tipo de batería. batería , funcionamiento, tipología, construcción y prestaciones.
¿Qué es la batería de plomo ácido?
La batería de plomo-ácido se incluye en la clasificación de baterías recargables y secundarias. A pesar de las proporciones mínimas de la batería en energía a volumen y energía a peso, tiene la capacidad de generar mayores corrientes de sobretensión. Esto corresponde a que las células de plomo-ácido poseen una gran cantidad de energía en proporciones de peso.
Estas son las baterías que utilizan peróxido de plomo y plomo esponjoso para convertir la energía química en energía eléctrica. Estos se emplean principalmente en subestaciones y sistemas de energía debido a que tienen niveles de voltaje de celda elevados y un costo mínimo.
Construcción
En el construcción de batería de plomo ácido , los platos y contenedores son los componentes cruciales. La siguiente sección proporciona una descripción detallada de cada componente utilizado en la construcción. los diagrama de batería de plomo ácido es
Diagrama de la batería de plomo ácido
Envase
Esta parte del contenedor está construida con ebonita, madera con recubrimiento de plomo, vidrio, caucho duro del elemento bituminoso, materiales cerámicos o plástico forjado que se colocan en la parte superior para eliminar cualquier tipo de descarga de electrolito. Mientras que en la parte inferior del contenedor existen cuatro nervaduras donde dos se colocan en la placa positiva y las otras en la placa negativa.
Aquí, el prisma actúa como base para ambas placas y además protege las placas de cortocircuitos. Los componentes que se utilizan para la construcción del contenedor deben estar libres de ácido sulfúrico, no deben doblarse ni ser permeables y no deben contener ningún tipo de impureza que conduzca al daño del electrolito.
Platos
Las placas en la batería de plomo-ácido están construidas de una manera diferente y todas están hechas de tipos similares de rejilla que está construida con componentes activos y plomo. La red es crucial para establecer la conductividad de la corriente y para distribuir cantidades iguales de corrientes a los componentes activos. Si hay una distribución desigual, entonces habrá un aflojamiento del componente activo. Las placas de esta batería son de dos tipos. Los que son de placas plante / formadas y placas Faure / pegadas.
Las placas formadas se emplean principalmente para baterías estáticas y también son pesadas y caras. Pero tienen una larga durabilidad y no son propensos a perder fácilmente sus componentes activos incluso en procesos continuos de carga y descarga. Estos tienen una capacidad mínima de proporción de peso.
Mientras que el proceso de pegado se usa principalmente para la construcción de placas negativas que el de placas positivas. El componente activo negativo es algo complicado y experimentan una ligera modificación en los procesos de carga y descarga.
Componente activo
El componente que participa activamente en los procesos de reacción química que ocurren en la batería principalmente en el momento de la carga y descarga se denomina componente activo. Los componentes activos son:
- Peróxido de plomo: forma un componente activo positivo.
- Plomo esponjoso: este material forma el componente activo negativo
- Ácido sulfúrico diluido: se utiliza principalmente como electrolito.
Separadores
Se trata de láminas delgadas construidas con caucho poroso, madera de plomo revestida y fibra de vidrio. Los separadores se colocan entre las placas para proporcionar un aislamiento activo. Tienen una forma estriada en un lado y un acabado liso en los otros bordes.
Bordes de batería
Tiene bordes positivos y negativos con diámetros de 17,5 mm y 16 mm.
Principio de funcionamiento de la batería de plomo ácido
Como el ácido sulfúrico se usa como electrolito en la batería, cuando se disuelve, las moléculas que contiene se dispersan como SO4–(iones negativos) y 2H + (iones positivos) y estos tendrán libre movimiento. Cuando estos electrodos se sumergen en las soluciones y proporcionan un suministro de CC, los iones positivos se moverán y se moverán hacia la dirección del borde negativo de la batería. De la misma manera, los iones negativos tendrán un movimiento y se moverán hacia la dirección del borde positivo de la batería.
Todos los iones de hidrógeno y sulfato recogen iones negativos de uno y dos electrones del cátodo y el ánodo y reaccionan con el agua. Esto forma hidrógeno y ácido sulfúrico. Mientras que el desarrollado a partir de las reacciones anteriores reacciona con el óxido de plomo y forma peróxido de plomo. Esto significa que en el momento del proceso de carga, el elemento del cátodo de plomo permanece como plomo en sí mismo, mientras que el ánodo de plomo se forma como peróxido de plomo que es de color marrón oscuro.
Cuando no hay Suministro DC y luego, en el momento en que se conecta un voltímetro entre los electrodos, muestra la diferencia de potencial entre los electrodos. Cuando hay una conexión de cable entre los electrodos, habrá un paso de corriente de la placa negativa a la positiva a través de un circuito externo, lo que significa que la celda tiene la capacidad de proporcionar una forma eléctrica de energía.
Entonces, esto muestra el funcionamiento de la batería de plomo ácido guión.
Diferentes tipos
los tipos de baterías de plomo ácido se clasifican principalmente en cinco tipos y se explican en detalle en la siguiente sección.
Tipo inundado - Este es el tipo de encendido de motor convencional y tiene un tipo de batería de tracción. El electrolito tiene movimiento libre en la sección de la celda. Las personas que usan este tipo pueden tener accesibilidad para cada celda y pueden agregar agua a las celdas cuando la batería se seca.
Tipo sellado - este tipo de batería de plomo-ácido es solo un cambio menor en el tipo de batería inundada. Aunque las personas no tienen acceso a cada celda de la batería, el diseño interno es casi similar al tipo uno inundado. La principal variación en este tipo es que existe una cantidad suficiente de ácido que soporta el flujo suave de reacciones químicas a lo largo de la vida de la batería.
Tipo de VRLA - Estos se llaman Baterías de plomo ácido reguladas por válvula que también se denominan un tipo de batería sellada. El procedimiento de control de valor permite la evolución segura de O2y H2gases en el momento de la carga.
Tipo AGM - Este es el tipo de batería Absorbed Glass Matte que permite que el electrolito se detenga cerca del material de la placa. Este tipo de batería aumenta el rendimiento de los procesos de descarga y carga. Estos se utilizan especialmente en deportes de potencia y aplicaciones de iniciación de motores.
Tipo de gel - Este es el tipo húmedo de batería de plomo-ácido donde el electrolito en esta celda está relacionado con la sílice, lo que hace que el material se endurezca. Los valores de voltaje de recarga de la celda son mínimos en comparación con otros tipos y también tiene más sensibilidad.
Reacción química de la batería de plomo ácido
La reacción química en la batería ocurre principalmente durante los métodos de descarga y recarga y en el proceso de descarga se explica a continuación:
Cuando la batería está completamente descargada, entonces el ánodo y los cátodos son PbO2y Pb. Cuando estos se conectan usando resistencia, la batería se descarga y los electrones tienen el camino opuesto en el momento de la carga. El h2los iones tienen un movimiento hacia el ánodo y se convierten en un átomo. Viene al alcance con PbO2, formando así PbSO4que es de color blanco.
De la misma manera, el ion sulfato tiene un movimiento hacia el cátodo y luego de alcanzarlo, el ion se forma en SO4. Reacciona con el plomo cátodo formando así sulfato de plomo.
PbSO4+ 2H = PbO + H2O
PbO + H2ASI QUE4= PbSO4+ 2H2O
PbO2+ H2ASI QUE4+ 2H = PbSO4+ 2H2O
Reacciones químicas
Durante el proceso de recarga, el cátodo y los ánodos están en conexión con los bordes negativo y positivo del suministro de CC. Los iones positivos de H2 se mueven en la dirección del cátodo y ganan dos electrones y se forman como un átomo de H2. Sufre una reacción química con el sulfato de plomo y forma plomo y ácido sulfúrico.
PbSO4+ 2H2O + 2H = PbSO4+ 2 H2ASI QUE4
La ecuación combinada para ambos procesos se representa como
Proceso de descarga y recarga
Aquí, la flecha hacia abajo indica descarga y una flecha hacia arriba indica el proceso de recarga.
Vida
La temperatura de funcionamiento óptima para la batería de plomo ácido es 250C que significa 770F. El aumento en el rango de temperatura acorta la longevidad. Según la regla, por cada aumento de temperatura de 80 ° C, se reduce la vida media de la batería. Mientras que una batería de valor regulado que funciona a0C tiene un duración de la batería de plomo ácido de 10 años. Y cuando esto se opera a los 330C, tiene una vida útil de solo 5 años.
Aplicaciones de baterías de plomo ácido
- Se emplean en iluminación de emergencia para proporcionar energía a las bombas de sumidero.
- Utilizado en motores eléctricos
- Submarinos
- Submarinos nucleares
Este artículo ha explicado el principio de funcionamiento, los tipos, la vida útil, la construcción, las reacciones químicas y las aplicaciones de las baterías de plomo-ácido. Además, sepa cuáles son los ventajas de la batería de plomo ácido y desventajas en varios dominios?
