Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Электрик Инфо » Автоэлектрика » Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности
Количество просмотров: 8540
Комментарии к статье: 2


Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности


Свинцово-кислотные аккумуляторы наиболее часто использовались в различных системах хранения энергии более века, и в этой роли они не имели себе равных до рубежа XX и XXI веков, когда стали доступны литий-ионные батареи

В основе устройства и функционирования классического свинцово-кислотного аккумулятора лежат обратимые электрохимические реакции свинца и диоксида свинца с водным раствором серной кислоты: когда аккумулятор разряжается на нагрузку, оксид свинца на катоде и свинец на аноде, взаимодействуя с анионами серной кислоты, превращаются в сульфат свинца (диоксид свинца на катоде восстанавливается, свинец на аноде окисляется).

Мощный аккумулятор для погрузчиков

Когда аккумулятор заряжается — сульфат свинца на пластинах распадается на ионы, на катоде образуется оксид свинца, а на аноде — снова металлический свинец. При этом концентрация раствора серной кислоты увеличивается, поскольку ионы серной кислоты воссоединяясь с водородом снова образуют серную кислоту. Таким образом реализуется возможность снова и снова использовать один и тот же аккумулятор, просто время от времени перезаряжая его.

Химические процессы в аккумуляторе

В процессе разрядки аккумулятора концентрация серной кислоты снижается - плотность электролита падает. А когда по окончании зарядки количество сульфата свинца на электродах практически исчерпывается, начинает брать верх процесс электролиза воды. Данное явление можно наблюдать в виде обилия пузырьков кислорода и водорода, что является признаком перезаряда свинцово-кислотного аккумулятора, и многие автолюбители знают о нем не понаслышке.

Лучше такого явления не допускать, ибо при этом, во-первых, необратимо расходуется вода, а во-вторых, возникает угроза взрыва. Поэтому все нормальные зарядные устройства понижают ток заряда по достижении определенного напряжения на клеммах заряжаемого аккумулятора. Что же касается потерь воды, то их традиционно восполняют доливкой в аккумулятор дистиллированной воды.

Схема работы аккумулятора

Фактически внутри корпуса свинцово-кислотного аккумулятора на 12 вольт располагается батарея из шести последовательно соединенных друг с другом элементов — ячеек. Одна ячейка (максимальное напряжение одной такой ячейки составляет 2,17 вольт) состоит из двух электродов и разделительных пластин — сепараторов, химически не взаимодействующих с электролитом, но препятствующих контакту между электродами.

Электроды представляют собой решетки чистого свинца, причем в анодную решетку впрессован порошок диоксида свинца, а в катодную — порошок свинца. Порошки используются здесь для того, чтобы максимально увеличить площадь взаимодействия электродов с электролитом, и тем самым получить возможно большую электроемкость аккумулятора, поскольку электроды погружены в электролит. Батареи из 3, 6 или 12 ячеек дают 6, 12 и 24 вольта на клеммах аккумулятора соответственно.

Стартерная батарея автомобиля (с жидким электролитом)

Стартерная батарея автомобиля

Классические автомобильные аккумуляторы — аккумуляторы кислотные, с жидким электролитом, на номинальное напряжение 12 вольт. В крышке такого аккумулятора имеется 6 отверстий с пробками для удобства обслуживания — можно проверить плотность электролита при помощи ареометра, если нужно — долить дистиллированной воды. Диапазон емкостей — от 35 до 230 А*ч, обеспечивают пусковые токи от 330 до 1500 А.

Задача такого аккумулятора — провернуть стартер в момент запуска автомобиля, а также питать бортовую сеть (фары, приборы, бортовые потребители через прикуриватель и т. д.) Аккумуляторы данного формата на жидком электролите постепенно уходят в прошлое, уступая место более современным аккумуляторам с загущенным электролитом.

Гелевые аккумуляторы (GEL) для ИБП, охранных систем и т. д.

Гелевый аккумулятор для ИБП

В бытовых источниках бесперебойного питания (ИБП, UPS) (смотрите - Как устроены и работают ИБП), в цепях питания систем охранных сигнализаций и других подобных применениях, служат герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы с загущенным электролитом — гелевые аккумуляторы.

Жидкий кислотный электролит здесь загущен до пастообразной консистенции водным щелочным раствором силикатов натрия (Na2Si2O4). Аккумуляторы данного типа не требуют обслуживания и доливки дистиллированной воды. Выпускаются гелевые аккумуляторы на емкости от 1 до 100 А*ч.

Технология AGM

Более совершенная версия гелевого аккумулятора — необслуживаемый свинцово-кислотный аккумулятор с пористыми сепараторами из стеклоткани (Absorbent Glass Mat), допускающий более жесткие режимы заряда и эксплуатации. Отличительная особенность технологии AGM заключается в использовании пропитанного жидким электролитом пористого заполнителя отсеков корпуса из стекловолокна.

Микропоры такого материала заполнены электролитом не полностью, и свободный от электролита объем используется здесь для рекомбинации газов. Аккумулятор, произведённый по технологии AGM, имеет ряд преимуществ: устойчивость к вибрации, нормальная работоспособность в любом положении (главное - не располагать вверх дном, так как сверху находятся аварийные клапаны).

Андрей Повный





Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как рассчитать параметры зарядного устройства для аккумулятора
  • Признаки неисправности стартерной аккумуляторной батареи
  • Что такое саморазряд аккумулятора
  • Про гелевые аккумуляторы и их правильное использование
  • Устройство и принцип работы аккумулятора
  • Категория: Автоэлектрика

    Аккумулирование энергии, Зарядка аккумулятора, Аккумуляторная батарея, Бесперебойное питание

      Комментарии:

    #1 написал: Яков | [цитировать]

    В основном свинцово–кислотные аккумуляторы используются в качестве автомобильных аккумуляторных батарей. Также применяются в резервном питании, цепи сигнала и регулирования. Электролит таких батарей имеет отрицательный температурный коэффициент, поэтому перепад температуры приводит к увеличению сопротивления и уменьшению тока. Из-за этого все испытывают проблему с запуском транспортных средств в очень холодную погоду. 

      Комментарии:

    #2 написал: Дмитрий Коновалов | [цитировать]

    Хотя существует много типов свинцово-кислотных аккумуляторов (гелевые, AGM, усовершенствованные свинцово-кислотные), все они используют одну и ту же пару химических реакций заряда/разряда, как описано в статье. Во время разряда свинец в отрицательной пластине окисляется от свободного до степени окисления +2, образуя сульфат свинца, в то время как свинец в положительной пластине восстанавливается от степени окисления +4 до +2, переходя с диоксида свинца на сульфат свинца. Во время разряда расходуется содержащаяся в электролите серная кислота. Хотя это не является прямым результатом вышеуказанных реакций, перенос заряда внутри элемента (внутренний перенос заряда) осуществляется за счет переноса ионов водорода в электролите. Реакция перезаряда в свинцово-кислотных аккумуляторах - это электролиз воды в электролите. Это приводит к (незначительной) потере воды и ускоренной коррозии положительной пластины из-за высокой концентрации кислорода в элементе. Потери воды могут быть компенсированы путем периодического добавления деминерализованной воды в аккумуляторы для влажных аккумуляторов или, в аккумуляторах с закрытыми клапанами, посредством цикла рекомбинации кислорода. В случае дисбаланса в состоянии заряда в цепочке батарей ее можно исправить, подключив удлиненный заряд к цепочке. В элементах с высоким зарядом будет происходить реакция перезарядки, и недостаточно заряженные элементы будут перезаряжаться. 

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Популярные статьи:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Яндекс Дзен

     

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки

    Copyright © 2009-2021 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный (о сайте и авторах статей)
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.