Bateria de chumbo-ácido - dispositivo e princípio de funcionamento, variedades

O design e o funcionamento de uma bateria de chumbo-ácido clássica são baseados nas reações eletroquímicas reversíveis de chumbo e dióxido de chumbo com uma solução aquosa de ácido sulfúrico: quando a bateria é descarregada em uma carga, o óxido de chumbo no catodo e o chumbo no ânodo, interagindo com os ânions sulfúricos, se transformam em sulfato de chumbo ( o dióxido de chumbo é reduzido no cátodo, o chumbo é oxidado no ânodo).

Quando a bateria está carregando, o sulfato de chumbo nas placas se decompõe em íons, a formação de óxido de chumbo no cátodo e o chumbo metálico novamente no ânodo. Nesse caso, a concentração da solução de ácido sulfúrico aumenta, uma vez que os íons de ácido sulfúrico que se reúnem no hidrogênio formam novamente o ácido sulfúrico. Assim, é possível usar a mesma bateria repetidamente, simplesmente recarregando-a de vez em quando.

No processo de descarga da bateria, a concentração de ácido sulfúrico diminui - a densidade do eletrólito diminui. E quando, no final do carregamento, a quantidade de sulfato de chumbo nos eletrodos está quase esgotada, o processo de eletrólise da água começa a assumir o controle. Esse fenômeno pode ser observado na forma de uma abundância de bolhas de oxigênio e hidrogênio, que é um sinal de sobrecarga de uma bateria de chumbo-ácido, e muitos motoristas sabem em primeira mão sobre isso.

É melhor não permitir esse fenômeno, porque neste caso, primeiro, a água é consumida irreversivelmente e, em segundo lugar, existe o risco de explosão. Portanto, tudo normal carregadores reduza a corrente de carga ao atingir uma certa tensão nos terminais da bateria recarregável. Quanto às perdas de água, elas são tradicionalmente reabastecidas adicionando água destilada à bateria.

De fato, no caso de uma bateria de chumbo-ácido de 12 volts, há uma bateria de seis células conectadas em série umas às outras - células. Uma célula (a voltagem máxima de uma célula é 2,17 volts) consiste em dois eletrodos e placas de separação - separadores, que não interagem quimicamente com o eletrólito, mas impedem o contato entre os eletrodos.

Os eletrodos são redes de chumbo puro, com pó de dióxido de chumbo pressionado na rede do ânodo e pó de chumbo pressionado na rede catódica. Os pós são usados ​​aqui para maximizar a área de interação dos eletrodos com o eletrólito e, assim, obter a maior capacidade elétrica possível da bateria, uma vez que os eletrodos estão imersos no eletrólito. Baterias de 3, 6 ou 12 células produzem 6, 12 e 24 volts nos terminais da bateria, respectivamente.

Bateria de partida (com eletrólito líquido)

Baterias para carros clássicos - baterias ácidas, com eletrólito líquido, para uma tensão nominal de 12 volts. A tampa dessa bateria possui 6 furos com plugues para facilitar a manutenção - você pode verificar a densidade do eletrólito usando um hidrômetro, se necessário, adicione água destilada. O intervalo de capacidades é de 35 a 230 A * h; eles fornecem correntes de partida de 330 a 1500 A.

A tarefa dessa bateria é acionar o motor de partida no momento da partida do carro e alimentar a rede a bordo (faróis, dispositivos, consumidores a bordo através do isqueiro, etc.) As baterias deste formato em eletrólito líquido estão gradualmente se tornando uma coisa do passado, dando lugar a baterias mais modernas com eletrólito espessado .

Baterias de gel (GEL) para UPS, sistemas de segurança etc.

Em fontes de alimentação ininterruptas domésticas (UPS, UPS) (consulte - Como os no-breaks estão organizados e funcionando?), nos circuitos de fornecimento de energia de sistemas de alarme e outras aplicações similares, são baterias de chumbo-ácido seladas com um eletrólito espessado - baterias de gel.

O eletrólito ácido líquido aqui é espessado até uma consistência pastosa com uma solução alcalina aquosa de silicatos de sódio (Na2Si2O4). As baterias deste tipo não requerem manutenção e complementam com água destilada. As baterias de gel estão disponíveis em capacidades de 1 a 100 A * h.

Tecnologia AGM

Uma versão melhor da bateria de gel é uma bateria de chumbo-ácido, livre de manutenção, com separadores porosos feitos de fibra de vidro (tapete de vidro absorvente), que permite condições mais severas de carga e operação. Uma característica distintiva da tecnologia AGM é o uso de um agregado poroso impregnado de fibra de vidro e agregado poroso.

Os microporos desse material não são completamente preenchidos com eletrólito, e o volume livre de eletrólito é usado aqui para recombinação de gás. A bateria, fabricada pela tecnologia AGM, possui várias vantagens: resistência à vibração, desempenho normal em qualquer posição (o principal é não ter de cabeça para baixo, pois existem válvulas de emergência no topo).