Zuuraccu's en hun kenmerken

Een batterij is een energiebron waarbij de energie van een chemische reactie tijdens het ontladen wordt omgezet in elektrische energie, en omgekeerd tijdens het opladen. Het belangrijkste verschil met een conventionele batterij is het vermogen om energie terug te winnen door op te laden. Om op te laden, moet een gelijkstroom in de tegenovergestelde richting van de ontlading worden aangelegd.

Loodaccu's werden in de 19e eeuw uitgevonden en zijn vanwege hun lage kosten en hoge efficiëntie nog steeds de populairste accu's ter wereld. Het apparaat bestaat uit een behuizing en twee elektroden met tegengestelde polariteit, ondergedompeld in een elektrolyt – een zure oplossing – vandaar de naam loodaccu (AKB - Rechargeable Acid Batteries). Loodaccu's worden ook wel loodzuuraccu's genoemd, vanwege het materiaal waarvan de elektroden zijn gemaakt.

Hoe werken ze?

De batterij werkt op basis van het elektrochemische proces waarbij lood en looddioxide reageren in een waterige zwavelzuuroplossing. Wanneer er een belasting op de elektroden wordt aangesloten, vindt er een chemische reactie plaats tussen het looddioxide en het zwavelzuur (H).₂DUS₄evenals de oxidatiereactie van lood tot loodsulfaat. Tijdens de ontlading wordt looddioxide gereduceerd aan de kathode ("-") en wordt lood geoxideerd aan de anode ("+"). Tijdens het opladen vinden omgekeerde chemische reacties en waterelektrolyse plaats, waarbij zuurstof vrijkomt aan de anode en waterstof aan de kathode.

De interactiereacties die in de batterij plaatsvinden, kunnen worden beschreven met twee formules:

1. PbO₂ + Pb + 2H₂DUS₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O — ontlading.
2. 2PbSO₄ + 2H₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂DUS₄ - aanval.

Tijdens de ontlading vindt in de actieve massa's van de anode en kathode de vorming van loodsulfaat plaats, en wordt zwavelzuur (H₂) verbruikt.₂DUS₄ en een afname van de elektrolytdichtheid. Tijdens het laden vinden omgekeerde reacties plaats, ontstaat zwavelzuur en neemt de elektrolytdichtheid toe. Het einde van het laadproces wordt gekenmerkt door de voltooiing van de stofomzetting aan de elektroden en het stoppen van de elektrolytveranderingen. Als het laden doorgaat, treedt een ongewenste waterontledingsreactie (elektrolyse) op, waarbij zuurstof- en waterstofbellen in de elektrolyt vrijkomen, wat de illusie van koken wekt. Als dit gebeurt, moet gedestilleerd water aan de batterij worden toegevoegd om de elektrolyt te herstellen.

Ontwerp

Het interne basisontwerp van loodzuuraccu's is al meer dan honderd jaar onveranderd gebleven.

            Het ontwerp van de batterijen omvat:

1. De elektroden hebben de vorm van platte roosters van lood, waarin looddioxidepoeder (PbO) is geperst.₂) op de anode, metallisch loodpoeder (Pb) op de kathode.
2. De separator is een poreus diëlektrisch materiaal dat de elektroden van elkaar scheidt en zo kortsluiting voorkomt.
3. Elektrolyt is zwavelzuur verdund met water (gedestilleerd) H₂DUS₄Er worden elektroden en een separator in geplaatst. De maximale elektrische geleidbaarheid wordt bereikt bij een temperatuur van 20^OBij C bedraagt ​​de zwavelzuurconcentratie 35%, wat zich vertaalt in een elektrolytdichtheid van 1,26 g/cm³. De interne weerstand is minimaal en de verliezen in het apparaat worden aanzienlijk verminderd. In koude klimaten kan de dichtheid van de oplossing toenemen tot 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³. Het verhogen van de zuurconcentratie voorkomt dat de elektrolyt bevriest en ijsvorming in de behuizing veroorzaakt, wat de elektroden zou kunnen beschadigen en de batterij zou kunnen doen barsten.

Belangrijkste kenmerken, parameters

1. Capaciteit (nominaal) - de hoeveelheid elektrische energie die loodzuuraccu's kunnen leveren. De meting vindt plaats op het moment van ontlading, onder een belasting met een lage stroomafname. De meeteenheid is Ah.
2. Startstroom - geeft het vermogen van de batterij aan om hoge stromen te leveren bij een temperatuur van -18 °C.^OEen halve minuut lang.
3. Capaciteit (reserve) - geeft de tijdsperiode aan waarin loodzuuraccu's een stroom van 25 A kunnen leveren tot een spanning van 10,5 V.
4. De laagste spanning van een ontladen batterij ligt tussen de 1,75 en 1,8 V.
5. Bedrijfstemperatuurbereik — — 40^Ovan - + 40^OMET.

Variëteiten

Op basis van hun werkingsprincipe kunnen loodzuuraccu's in drie groepen worden verdeeld:

1. Cyclische modus: de batterij werkt in een cyclus van volledig ontladen en volledig opladen, waarbij de batterij periodiek van de stroombron wordt losgekoppeld. Dit wordt beschouwd als de meest extreme modus, waarbij het aantal ontladingscycli van 100% beperkt is.
2. De buffermodus is een veelgebruikte modus die de batterij ontziet; volledige ontlading wordt voorkomen en de batterij blijft constant aangesloten op een stroombron.
3. Gemengd - een combinatie van buffer- en cyclische modus, maar het grootste deel van de werktijd wordt in de buffermodus doorgebracht.

De meest voorkomende loodzuuraccu's die op de markt verkrijgbaar zijn, kunnen worden onderverdeeld in de volgende typen:

Weergave	Dienst	Beschrijving	Spanning, V
Loodzuur	Onderhoud uitgevoerd	Autobatterijen zijn er in de volgende typen: laag-antimoon, antimoon, calcium-zuur en hybride.	612
Algemene ledenvergadering VRLA	Onderhoudsvrij	De scheiders zijn gemaakt van glasvezel en werken in cyclische en buffermodus.	24612
VRLA	Onderhoudsvrij	De afgesloten behuizing, soms gemaakt van calcium, stoot geen gassen uit en wordt gebruikt in de buffermodus.	24612
GEL VLRA	Onderhoudsvrij	De elektrolyt is silicagel, wat de levensduur van de batterij verlengt, en de batterij werkt in een buffermodus.	24612243648
OPzV	Onderhoudsvrij	De elektroden hebben een buisvormig ontwerp, zijn bestand tegen volledige ontlading en hebben een levensduur van ongeveer 22 jaar.	2

Sollicitatie

1. Autoaccu's met loodzuur worden gebruikt als startaccu's.
2. Computerapparatuur - ononderbroken stroomvoorzieningen (UPS) stellen u in staat om informatie op te slaan in geval van een stroomstoring.
3. Industriële productie - loodzuuraccu's worden gebruikt als noodstroomvoorziening.

Opladen en algemene aanbevelingen

1. Het opladen moet plaatsvinden bij een temperatuur van 20 graden.^OMET.
2. De laadstroom mag niet meer dan 10% van de nominale capaciteit van de batterij bedragen.
3. Voor gebruik in voertuigen loodzuuraccu's Bij lage temperaturen is het beter om het apparaat te gebruiken met een intern elektrisch verwarmingssysteem, omdat capaciteitDe efficiëntie van het apparaat neemt met 1% af wanneer de temperatuur met 1 daalt.^OMET.
4. Het wordt afgeraden om het te bewaren. loodzuuraccu's bij temperaturen boven de 30^OZowel volle als ontladen batterijen moeten eerst volledig worden opgeladen.
5. Het is beter om de accu in de winter op een koele plaats te bewaren, omdat de zelfontlading dan minimaal is. Het is ook noodzakelijk om de positieve pool vooraf in te vetten.
6. Voor gebruik, loodzuuraccu's moet in een ruimte met een temperatuur van 20 graden worden gebracht.^OHet duurt 8 tot 10 uur om ze in werkende staat te brengen.