Happoakut ja niiden ominaisuudet

Akku on virtalähde, jossa kemiallisen reaktion energia muunnetaan sähköenergiaksi purkauksen aikana ja päinvastoin latauksen aikana. Sen tärkein ero perinteiseen akkuun verrattuna on kyky palauttaa energiaa latauksen avulla. Lataamiseksi on käytettävä tasavirtaa purkaussuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan.

Lyijyakut keksittiin 1800-luvulla, ja ne ovat edelleen maailmanlaajuisesti suosituimpia akkuja alhaisten kustannustensa ja korkean hyötysuhteensa ansiosta. Laite koostuu kotelosta ja kahdesta vastakkaisen napaisuuden omaavasta elektrodista, jotka on upotettu elektrolyyttiin – happoliuokseen – mistä johtuu nimi lyijyakut (AKB - Rechargeable Acid Batteries). Lyijyakut tunnetaan myös lyijyakkuina elektrodien valmistusmateriaalin vuoksi.

Miten ne toimivat?

Akku toimii sähkökemiallisessa prosessissa, jossa lyijy ja lyijydioksidi reagoivat rikkihapon vesiliuoksessa. Kun elektrodeihin kohdistetaan kuormitus, lyijydioksidin ja rikkihapon (H2) välillä tapahtuu kemiallinen reaktio.₂NIIN₄sekä lyijyn hapettumisreaktio lyijysulfaatiksi. Purkauksen aikana lyijydioksidi pelkistyy katodilla ("-") ja lyijy hapettuu anodilla ("+"). Latauksen aikana tapahtuu käänteisiä kemiallisia reaktioita ja veden elektrolyysiä, jolloin vapautuu happea anodilla ja vetyä katodilla.

Akussa tapahtuvia vuorovaikutusreaktioita voidaan kuvata kahdella kaavalla:

1. PbO₂ + Pb + 2H₂NIIN₄ → 2PbSO4₄ + 2 tuntia₂O — purkaus.
2. 2PbSO4₄ + 2 tuntia₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂NIIN₄ — veloitus.

Purkauksen aikana anodin ja katodin aktiivisissa massoissa tapahtuu lyijysulfaatin muodostumisprosessi ja rikkihapon H kulutus₂NIIN₄ ja elektrolyyttitiheyden lasku. Latauksen aikana tapahtuu käänteisiä reaktioita, muodostuu rikkihappoa ja elektrolyyttitiheys kasvaa. Latausprosessin lopulle on ominaista aineiden muuttumisen päättyminen elektrodeilla ja elektrolyyttimuutosten loppuminen. Jos lataus jatkuu, tapahtuu ei-toivottu veden hajoamisreaktio (elektrolyysi), jossa elektrolyyttiin vapautuu happea ja vetyä, mikä johtaa kiehumisen illuusioon. Jos näin tapahtuu, akkuun on lisättävä tislattua vettä elektrolyytin palauttamiseksi.

Design

Happoakkujen perusrakenne on pysynyt muuttumattomana yli sadan vuoden ajan.

            Akkujen suunnitteluun kuuluu:

1. Elektrodit ovat litteitä lyijystä valmistettuja verkkoja, joiden kennoihin on puristettu lyijydioksidijauhetta (PbO).₂) anodilla, metallista lyijyjauhetta (Pb) katodilla.
2. Erotin on huokoinen dielektrinen materiaali, joka erottaa elektrodit toisistaan ​​estäen oikosulut.
3. Elektrolyytti on rikkihappoa, joka on laimennettu vedellä (tislattu) H₂NIIN₄, elektrodit ja erotin asetetaan siihen. Suurin sähkönjohtavuus saavutetaan 20 °C:n lämpötilassa^OC:ssa rikkihappopitoisuus on 35 %, mikä vastaa elektrolyyttitiheyttä 1,26 g/cm³. Sisäinen vastus on minimaalinen ja laitteen sisäiset häviöt pienenevät merkittävästi. Matalissa lämpötiloissa liuoksen tiheys voi nousta 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³:iin. Happoliuoksen pitoisuuden nostaminen estää elektrolyytin jäätymisen ja jään muodostumisen kotelon sisään, mikä voi vahingoittaa elektrodeja ja rikkoa akun.

Tärkeimmät ominaisuudet, parametrit

1. Kapasiteetti (nimellinen) - happoparistojen tuottaman sähköenergian määrä, mittaus tapahtuu purkaushetkellä, pienellä kulutusvirralla kuormitetussa tilassa, mittayksikkönä A*h.
2. Käynnistysvirta - näyttää akun kyvyn tuottaa suuria virtoja -18 °C:n lämpötilassa^OPuolen minuutin ajan.
3. Kapasiteetti (varakapasiteetti) - näyttää ajanjakson, jonka aikana happoakut syöttävät 25 A virtaa 10,5 V jännitteeseen asti.
4. Tyhjentyneen akun alempi jännitearvo on 1,75–1,8 V.
5. Käyttölämpötila-alue — — 40^Oalkaen - + 40^OKANSSA.

Lajikkeet

Toimintatapansa mukaan happoakut voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

1. Syklinen tila – toimii täyden purkauksen ja täyden latauksen sykleissä, irrottaen akun säännöllisesti virtalähteestä. Tätä pidetään vakavimpana tilana, jossa 100 %:n purkausjaksojen määrä on rajoitettu.
2. Puskuritila on laajalti käytetty ja akkua säästävä tila; se ei salli täyttä purkausta ja sille on ominaista jatkuva yhteys virtalähteeseen.
3. Sekoitettu - puskuri- ja syklisten tilojen yhdistelmä, mutta suurin osa käyttöajasta vietetään puskuritilassa.

Markkinoilla saatavilla olevat yleisimmät lyijyakut voidaan jakaa seuraaviin tyyppeihin:

Näytä	Palvelu	Kuvaus	Jännite, V
Lyijy-happoakku	Huollettu	Auton akkuja on seuraavanlaisia: vähäantimonisia, antimoniakkuja, happo-kalsium-akkuja ja hybridi-akkuja.	612
Yhtiökokous VRLA	Huoltovapaa	Erottimet on valmistettu lasikuidusta, ja niillä on syklinen ja puskurikäyttötila.	24612
VRLA	Huoltovapaa	Suljettu kotelo, joka on joskus valmistettu kalsiumista, ei päästä kaasuja ja sitä käytetään puskuritilassa.	24612
GEELI-VLRA	Huoltovapaa	Elektrolyytti on silikageeliä, joka pidentää akun käyttöikää, ja akku toimii puskuritilassa.	24612243648
OPzV	Huoltovapaa	Elektrodit ovat putkimaisia, kestävät täydellistä purkausta ja niiden käyttöikä on noin 22 vuotta.	2

Hakemus

1. Autoissa - happoakkuja käytetään käynnistysakkuina.
2. Tietokonelaitteet - keskeytymättömät virtalähteet (UPS-laite) avulla voit tallentaa tietoja sähkökatkon sattuessa.
3. Teollinen tuotanto - happoparistoja käytetään varavirtalähteinä.

Lataus ja yleiset suositukset

1. Lataus on suoritettava 20 asteen lämpötilassa^OKANSSA.
2. Latausvirran ei tulisi ylittää 10 % akun nimelliskapasiteetista.
3. Käyttöön ajoneuvoissa happoakut Alhaisissa lämpötiloissa on parempi käyttää sitä sisäisen sähkölämmitysjärjestelmän kanssa, koska kapasiteettiLaitteen hyötysuhde laskee 1 %, kun lämpötila laskee 1^OKANSSA.
4. Ei ole suositeltavaa säilyttää happoakut yli 30 asteen lämpötiloissa^OAkut on ensin ladattava täyteen joko tyhjänä tai tyhjänä.
5. Akkua on parempi säilyttää kylmässä paikassa talvella, koska itsepurkautuminen on silloin vähäistä, ja positiiviseen napaan on tarpeen levittää rasvaa etukäteen.
6. Ennen käyttöä, happoakut on tuotava huoneeseen, jonka lämpötila on 20^O8-10 tuntia käyttökuntoon saattamiseksi.