Batería de plomo-ácido - dispositivo y principio de funcionamiento, variedades

El diseño y el funcionamiento de una batería de plomo-ácido clásica se basa en las reacciones electroquímicas reversibles de plomo y dióxido de plomo con una solución acuosa de ácido sulfúrico: cuando la batería se descarga a una carga, el óxido de plomo en el cátodo y el plomo en el ánodo, interactuando con los aniones sulfúricos, se convierten en sulfato de plomo ( el dióxido de plomo se reduce en el cátodo, el plomo se oxida en el ánodo).

Cuando la batería se está cargando, el sulfato de plomo en las placas se descompone en iones, el óxido de plomo se forma en el cátodo y el plomo metálico nuevamente en el ánodo. En este caso, la concentración de la solución de ácido sulfúrico aumenta, ya que los iones de ácido sulfúrico reunidos con hidrógeno nuevamente forman ácido sulfúrico. Por lo tanto, es posible usar la misma batería una y otra vez, simplemente recargándola de vez en cuando.

En el proceso de descarga de la batería, la concentración de ácido sulfúrico disminuye, la densidad del electrolito disminuye. Y cuando, al final de la carga, la cantidad de sulfato de plomo en los electrodos está casi agotada, el proceso de electrólisis del agua comienza a tomar el control. Este fenómeno se puede observar en forma de una gran cantidad de burbujas de oxígeno e hidrógeno, que es una señal de sobrecarga de una batería de plomo-ácido, y muchos automovilistas lo saben de primera mano.

Es mejor no permitir tal fenómeno, porque en este caso, en primer lugar, el agua se consume irreversiblemente y, en segundo lugar, existe el peligro de explosión. Por lo tanto todo normal cargadores reduzca la corriente de carga al alcanzar un cierto voltaje en los terminales de la batería recargable. En cuanto a las pérdidas de agua, se reponen tradicionalmente agregando agua destilada a la batería.

De hecho, dentro de la caja de una batería de plomo-ácido de 12 voltios, hay una batería de seis celdas conectadas en serie entre sí: celdas. Una celda (el voltaje máximo de una de esas celdas es 2,17 voltios) consta de dos electrodos y placas de separación: separadores, que no interactúan químicamente con el electrolito, pero que interfieren con el contacto entre los electrodos.

Los electrodos son redes de plomo puro, además, el polvo de dióxido de plomo se presiona en la red anódica y el polvo de plomo se presiona en la red catódica. Aquí se utilizan polvos para maximizar el área de interacción de los electrodos con el electrolito, y así obtener la mayor capacidad eléctrica posible de la batería, ya que los electrodos están sumergidos en el electrolito. Las baterías de 3, 6 o 12 celdas dan 6, 12 y 24 voltios en los terminales de la batería, respectivamente.

Batería de arranque del automóvil (con electrolito líquido)

Baterías de automóviles clásicos: baterías ácidas, con electrolito líquido, para un voltaje nominal de 12 voltios. La tapa de dicha batería tiene 6 orificios con tapones para facilitar el mantenimiento: puede verificar la densidad del electrolito con un hidrómetro, si es necesario, agregue agua destilada. El rango de capacidades es de 35 a 230 A * h; proporcionan corrientes de arranque de 330 a 1500 A.

La tarea de dicha batería es arrancar el motor de arranque al momento de encender el automóvil, así como alimentar la red de a bordo (faros, dispositivos, consumidores de a bordo a través del encendedor de cigarrillos, etc.) Las baterías de este formato en electrolito líquido se están convirtiendo gradualmente en algo del pasado, dando paso a baterías más modernas con electrolito espesado. .

Baterías de gel (GEL) para UPS, sistemas de seguridad, etc.

En fuentes de alimentación ininterrumpida domésticas (UPS, UPS) (ver - ¿Cómo se organizan y funcionan los UPS?), en los circuitos de alimentación de los sistemas de alarma y otras aplicaciones similares, hay baterías selladas de plomo-ácido con un electrolito espesado - baterías de gel.

El electrolito ácido líquido aquí se espesa hasta una consistencia similar a una pasta con una solución acuosa alcalina de silicatos de sodio (Na2Si2O4). Las baterías de este tipo no requieren mantenimiento y se reponen con agua destilada. Las baterías de gel están disponibles en capacidades de 1 a 100 A * h.

Tecnología AGM

Una mejor versión de la batería de gel es una batería de plomo-ácido libre de mantenimiento con separadores porosos de fibra de vidrio (Absorbent Glass Mat), que permite condiciones de carga y operación más severas. Una característica distintiva de la tecnología AGM es el uso de compartimentos de relleno porosos rellenos de agregado poroso impregnados en fibra de vidrio.

Los microporos de dicho material no están completamente llenos de electrolitos, y el volumen libre de electrolitos se usa aquí para la recombinación de gases. La batería, fabricada por tecnología AGM, tiene varias ventajas: resistencia a la vibración, rendimiento normal en cualquier posición (lo principal es no tener al revés, ya que hay válvulas de emergencia en la parte superior).