Trước khi trực tiếp tìm hiểu các khái niệm liên quan đến pin axit chì, chúng ta hãy bắt đầu với lịch sử của nó. Vì vậy, một nhà khoa học người Pháp tên là Nicolas Gautherot vào năm 1801 đã quan sát thấy rằng trong thử nghiệm điện phân, tồn tại một lượng dòng điện tối thiểu ngay cả khi pin chính bị ngắt kết nối. Trong khi đó vào năm 1859, một nhà khoa học tên là Gatson đã phát triển pin axit chì và đây là pin đầu tiên được sạc lại thông qua dòng điện ngược. Đây là phiên bản ban đầu của loại pin này trong khi Faure sau đó đã bổ sung nhiều cải tiến cho loại pin này và cuối cùng, loại pin axit chì thực tế được Henri Tudor phát minh vào năm 1886. Chúng ta hãy cùng thảo luận chi tiết hơn về loại pin này ắc quy , làm việc, các loại, cấu tạo và lợi ích.
Pin axit chì là gì?
Pin axit chì được phân loại là pin có thể sạc lại và pin thứ cấp. Mặc dù tỷ lệ năng lượng so với thể tích và năng lượng so với trọng lượng tối thiểu của pin, nó vẫn có khả năng cung cấp dòng điện tăng lên. Điều này tương ứng với việc các tế bào axit chì sở hữu một lượng điện năng cao so với tỷ lệ trọng lượng.
Đây là những loại pin sử dụng chì peroxide và chì bọt biển để chuyển hóa năng lượng thành năng lượng điện. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các trạm biến áp và hệ thống điện vì lý do chúng làm tăng mức điện áp tế bào và chi phí tối thiểu.
Xây dựng
bên trong cấu tạo pin axit chì , các tấm và hộp đựng là những thành phần quan trọng. Phần dưới đây cung cấp mô tả chi tiết về từng thành phần được sử dụng trong xây dựng. Các sơ đồ pin axit chì Là
Thùng đựng hàng
Phần bình chứa này được làm bằng ebonit, gỗ phủ chì, thủy tinh, cao su cứng làm từ nguyên tố bitum, vật liệu gốm hoặc nhựa rèn được đặt trên cùng để loại bỏ bất kỳ loại phóng điện nào. Trong khi đó ở phần đáy của thùng chứa, tồn tại bốn đường gân, trong đó hai đường được đặt trên bản dương và các đường còn lại trên bản âm.
Ở đây, lăng kính hoạt động như một cơ sở cho cả hai tấm và ngoài ra nó còn bảo vệ các tấm khỏi hiện tượng đoản mạch. Các thành phần được sử dụng để xây dựng thùng chứa phải không có axit sulfuric, chúng không được uốn cong hoặc thấm và không chứa bất kỳ loại tạp chất nào dẫn đến hư hỏng chất điện phân.
Tấm
Các tấm trong pin axit chì được cấu tạo theo một cách khác và tất cả đều được tạo thành từ các loại lưới tương tự được cấu tạo từ các thành phần hoạt tính và chì. Lưới là rất quan trọng để thiết lập độ dẫn của dòng điện và để lan truyền lượng dòng điện bằng nhau đến các thành phần hoạt động. Nếu có sự phân bố không đồng đều, thì sẽ có sự lỏng lẻo của thành phần hoạt động. Các tấm trong pin này có hai loại. Đó là của các tấm trồng cây / đã hình thành và các tấm Faure / đã dán.
Các tấm hình thành chủ yếu được sử dụng cho pin tĩnh và chúng cũng nặng và đắt tiền. Nhưng chúng có độ bền lâu và chúng không dễ bị mất các thành phần hoạt động ngay cả trong quá trình sạc và xả liên tục. Chúng có công suất tối thiểu theo tỷ lệ trọng lượng.
Trong khi quá trình dán chủ yếu được sử dụng để chế tạo các tấm âm hơn là các tấm dương. Thành phần hoạt động tiêu cực hơi phức tạp và chúng trải qua một chút sửa đổi trong quá trình sạc và xả.
Thành phần hoạt động
Thành phần tích cực tham gia vào các quá trình phản ứng hóa học xảy ra trong pin chủ yếu tại thời điểm sạc và xả được gọi là thành phần hoạt động. Các thành phần hoạt động là:
- Chì peroxide - Nó tạo thành một thành phần hoạt động tích cực.
- Chì xốp - Vật liệu này tạo thành thành phần hoạt tính tiêu cực
- Axit sunfuric loãng - Chất này chủ yếu được sử dụng làm chất điện phân
Dấu phân cách
Đây là những tấm mỏng được làm bằng cao su xốp, gỗ phủ chì và sợi thủy tinh. Các dải phân cách được đặt ở giữa các tấm để cung cấp cách nhiệt chủ động. Chúng có hình dạng rãnh ở một mặt và hoàn thiện mịn ở các cạnh khác.
Cạnh pin
Nó có các cạnh âm và dương có đường kính 17,5 mm và 16 mm.
Nguyên lý làm việc của pin axit chì
Vì axit sulfuric được sử dụng làm chất điện phân trong pin, khi nó bị hòa tan, các phân tử trong đó sẽ bị phân tán dưới dạng SO4-(ion âm) và 2H + (ion dương) và chúng sẽ chuyển động tự do. Khi nhúng các điện cực này vào dung dịch và cung cấp nguồn điện một chiều, khi đó các ion dương sẽ có chuyển động và di chuyển theo hướng của cạnh âm của pin. Theo cách tương tự, các ion âm sẽ có sự chuyển động và di chuyển theo hướng của cạnh dương của pin.
Mỗi ion hydro và sunfat thu một và hai điện tử và các ion âm từ cực âm và cực dương và chúng có phản ứng với nước. Điều này tạo thành hydro và axit sulfuric. Trong khi các chất phát triển từ các phản ứng trên lại phản ứng với oxit chì và tạo thành peroxit chì. Điều này có nghĩa là tại thời điểm của quá trình sạc, phần tử cực âm chì vẫn ở dạng chì trong khi cực dương chì được hình thành dưới dạng peroxit chì có màu nâu sẫm.
Khi không có Cung cấp DC và sau đó tại thời điểm khi một vôn kế được kết nối giữa các điện cực, nó sẽ hiển thị hiệu điện thế giữa các điện cực. Khi có sự kết nối của dây dẫn giữa các điện cực, sẽ có dòng điện đi từ bản cực âm sang bản dương qua mạch ngoài, điều này cho thấy tế bào có khả năng cung cấp một dạng năng lượng điện.
Vì vậy, điều này cho thấy pin axit chì hoạt động kịch bản.
Các loại khác nhau
Các pin axit chì các loại chủ yếu được phân loại thành năm loại và chúng được giải thích chi tiết trong phần bên dưới.
Loại ngập - Đây là kiểu đánh lửa động cơ thông thường và có loại pin kéo. Chất điện phân có chuyển động tự do trong phần tế bào. Những người đang sử dụng loại này có thể có khả năng tiếp cận cho từng ô và họ có thể thêm nước vào các ô khi pin cạn.
Loại kín - loại ắc quy axít chì này chỉ là một thay đổi nhỏ đối với loại ắc quy ngập nước. Mặc dù mọi người không có quyền truy cập vào từng ô trong pin, thiết kế bên trong gần như tương tự như loại ngập nước đó. Sự thay đổi chính của loại này là tồn tại đủ lượng axit có thể chịu được để xảy ra các phản ứng hóa học trơn tru trong suốt thời gian sử dụng pin.
Loại VRLA - Chúng được gọi là Van ắc quy axit chì được điều chỉnh mà còn được gọi là một loại pin kín. Quy trình kiểm soát giá trị cho phép sự phát triển an toàn của Ohaivà Hhaikhí tại thời điểm sạc.
Loại AGM - Đây là loại pin hấp thụ thủy tinh mờ cho phép chất điện phân dừng lại gần vật liệu của tấm. Loại pin này làm tăng hiệu suất của quá trình xả và sạc. Chúng đặc biệt được sử dụng trong các ứng dụng thể thao sức mạnh và khởi động động cơ.
Loại gel - Đây là loại pin axit-chì ướt mà chất điện phân trong tế bào này có liên quan đến silica làm cho vật liệu cứng lại. Giá trị điện áp sạc lại của tế bào tối thiểu khi so sánh với các loại khác và nó cũng có độ nhạy cao hơn.
Phản ứng hóa học của pin axit chì
Phản ứng hóa học trong pin chủ yếu xảy ra trong quá trình phóng điện và sạc lại và trong quá trình phóng điện nó được giải thích như sau:
Khi pin phóng điện hoàn toàn thì cực dương và cực âm là PbOhaivà Pb. Khi chúng được kết nối bằng cách sử dụng điện trở, pin sẽ bị phóng điện và các electron có đường đi ngược lại tại thời điểm sạc. Hhaicác ion chuyển động về phía cực dương và chúng trở thành nguyên tử. Nó đến với PbOhai, do đó hình thành PbSO4có màu trắng.
Theo cách tương tự, ion sunfat chuyển động về phía cực âm và sau khi tới được, ion này được tạo thành SO4. Nó phản ứng với chì cực âm do đó tạo thành chì sunfat.
PbSO4+ 2H = PbO + HhaiHOẶC LÀ
PbO + HhaiVÌ THẾ4= PbSO4+ 2HhaiHOẶC LÀ
PbOhai+ HhaiVÌ THẾ4+ 2H = PbSO4+ 2HhaiHOẶC LÀ
Phản ứng hoá học
Trong quá trình sạc lại, cực âm và cực dương được kết nối với các cạnh âm và dương của nguồn điện một chiều. Các ion H2 dương di chuyển theo hướng của catốt và chúng nhận được hai electron và tạo thành nguyên tử H2. Nó trải qua một phản ứng hóa học với chì sulfat và tạo thành chì và axit sulfuric.
PbSO4+ 2HhaiO + 2H = PbSO4+ 2 giờhaiVÌ THẾ4
Phương trình kết hợp cho cả hai quá trình được biểu diễn dưới dạng
Quy trình xả và nạp tiền
Ở đây, mũi tên hướng xuống cho biết quá trình xả và mũi tên lên cho biết quá trình sạc lại.
Đời sống
Nhiệt độ chức năng tối ưu cho pin axit chì là 250C có nghĩa là 770F. Sự gia tăng trong khoảng nhiệt độ làm giảm tuổi thọ. A theo quy tắc, cứ tăng nhiệt độ 80C, nó sẽ làm giảm thời gian bán thải của pin. Trong khi pin được điều chỉnh giá trị hoạt động ở 250C có một tuổi thọ pin axit chì trong 10 năm. Và khi điều này được vận hành ở 330C, nó chỉ có thời gian sử dụng là 5 năm.
Ứng dụng pin axit chì
- Chúng được sử dụng để làm sáng khẩn cấp để cung cấp năng lượng cho máy bơm bể phốt.
- Được sử dụng trong động cơ điện
- Tàu ngầm
- Tàu ngầm hạt nhân
Bài viết này đã giải thích nguyên lý hoạt động của pin axit chì, các loại, tuổi thọ, cấu tạo, phản ứng hóa học và ứng dụng. Ngoài ra, biết những gì là ưu điểm của pin axit chì và những bất lợi trong các lĩnh vực khác nhau?
