Mis on pliiakud: tüübid, töö ja selle rakendused

Enne pliiakuga seotud mõistete tundmaõppimist alustame selle ajaloost. Niisiis täheldas Prantsuse teadlane, kelle nimi oli Nicolas Gautherot aastal 1801, et elektrolüüsi testimisel on minimaalne voolutugevus isegi siis, kui põhiaku on lahti ühendatud. Kui aastal 1859 arendas Gatsoni nimeline teadlane pliiakut ja see oli esimene, mis laaditi üles vastupidise voolu kaudu. See oli sellise patarei esialgne versioon, samas kui Faure lisas sellele palju täiendusi ja lõpuks leiutas Henri Tudor 1886. aastal praktilise pliiakude tüübi. Olgem üksikasjalikum arutelu sellist tüüpi patareide üle aku , töö, tüübid, ehitus ja eelised.

Mis on pliiakude?

Pliiakud kuuluvad laetavate ja teiseste patareide kategooriasse. Hoolimata aku minimaalsest proportsioonist energia ja mahu ning energia ja kaalu vahel, on see võimeline pakkuma suurenenud pingevoolusid. See vastab sellele, et pliihappelistel rakkudel on suur võimsuse ja kaalu proportsioonid.

Need on patareid, mis kasutavad plii peroksiidi ja käsna pliid keemilise energia muundamiseks elektrienergiaks. Neid kasutatakse enamasti alajaamades ja elektrisüsteemides põhjusel, et neil on elementide pingetasemed ja minimaalsed kulud.

Ehitus

Aastal pliiakude ehitus , plaadid ja mahutid on üliolulised komponendid. Järgnevas jaotises on üksikasjalikult kirjeldatud kõiki ehituses kasutatud komponente. The pliiakude skeem on

Pliiakude skeem

Konteiner

Anuma osa on valmistatud eboniidist, pliiga kaetud puidust, klaasist, bituumenelemendist valmistatud kõvakummist, keraamilistest materjalidest või sepistatud plastist, mis asetatakse ülaosale igasuguse elektrolüüdi väljutamise kõrvaldamiseks. Konteineri põhjaosas on neli ribi, kus kaks asetatakse positiivsele ja teised negatiivsele plaadile.

Siin toimib prisma mõlema plaadi alusena ja lisaks kaitseb see plaate lühise eest. Mahuti ehitamiseks kasutatavad komponendid ei tohiks sisaldada väävelhapet, need ei tohiks olla painutatud ega läbilaskvad ega sisalda mingeid lisandeid, mis võivad põhjustada elektrolüüdi kahjustusi.

Plaadid

Pliiakus olevad plaadid on valmistatud erineval viisil ja kõik koosnevad sarnast tüüpi võrestikust, mis on valmistatud aktiivsetest komponentidest ja pliist. Võrgustik on ülioluline voolu juhtivuse kindlakstegemiseks ja võrdsete koguste voolude jaotamiseks aktiivsetele komponentidele. Kui jaotumine on ebaühtlane, toimub aktiivse komponendi lõtvumine. Selle aku plaate on kahte tüüpi. Need on plante / vormitud plaadid ja Faure / kleebitud plaadid.

Moodustatud plaate kasutatakse peamiselt staatiliste patareide jaoks ning need on ka raskekaalulised ja kallid. Kuid neil on pikk vastupidavus ja need pole kergesti altid aktiivsete komponentide kaotamisele isegi pideva laadimise ja tühjendamise protsessides. Nende osakaal kaalu osas on minimaalne.

Kui kleebitud protsessi kasutatakse enamasti negatiivsete plaatide ehitamiseks kui positiivsete plaatide ehitamiseks. Negatiivne aktiivkomponent on mõnevõrra keeruline ja nad kogevad laadimis- ja tühjendusprotsessides kerget modifikatsiooni.

Aktiivne komponent

Komponenti, mis osaleb aktiivselt keemilistes reaktsioonides, mis toimuvad akus peamiselt laadimise ja tühjendamise ajal, nimetatakse aktiivseks komponendiks. Aktiivsed komponendid on:

• Plii peroksiid - see moodustab positiivse aktiivse komponendi.
• Käsna plii - see materjal moodustab negatiivse aktiivse komponendi
• Lahjendatud väävelhape - seda kasutatakse peamiselt elektrolüüdina

Eraldajad

Need on õhukestest lehtedest, mis on valmistatud poorsest kummist, kaetud pliipuust ja klaaskiust. Aktiivse isolatsiooni tagamiseks on eraldajad paigutatud plaatide vahele. Neil on ühel küljel sooneline kuju ja teistel servadel sile viimistlus.

Aku servad

Sellel on positiivsed ja negatiivsed servad läbimõõduga 17,5 mm ja 16 mm.

Pliiakude tööpõhimõte

Kuna väävelhapet kasutatakse akus elektrolüüdina, dispergeeritakse selle lahustumisel selle molekulid SO-na₄^-(negatiivsed ioonid) ja 2H + (positiivsed ioonid) ning neil on vaba liikumine. Kui need elektroodid on lahustesse kastetud ja annavad alalisvoolu, siis positiivsed ioonid liiguvad ja liiguvad aku negatiivse serva suunas. Samamoodi liiguvad negatiivsed ioonid ja liiguvad aku positiivse serva suunas.

Iga vesiniku ja sulfaadi ioonid koguvad katoodist ja anoodist ühe ja kahe elektroni ning negatiivsed ioonid ja nad reageerivad veega. Nii moodustub vesinik ja väävelhape. Kui ülaltoodud reaktsioonidest väljatöötatud reaktsioon reageerib pliioksiidiga ja moodustab plii peroksiidi. See tähendab, et laadimisprotsessi ajal jääb pliikatoodielement ise pliiks, pliianood aga pliiperoksiidiks, mis on tumepruuni värvi.

Kui pole Alalisvoolu toide ja siis, kui voltmeeter on elektroodide vahele ühendatud, kuvatakse see elektroodide potentsiaalide vahe. Kui elektroodide vahel on traadi ühendus, toimub voolu liikumine negatiivsest positiivsele plaadile välise vooluahela kaudu, mis tähendab, et elemendil on võime pakkuda elektrilist energiavormi.

Niisiis näitab see pliiakud töötavad stsenaarium.

Erinevad tüübid

The pliiakude tüübid liigitatakse peamiselt viide tüüpi ja neid on üksikasjalikult selgitatud allpool jaotises.

Üleujutatud tüüp - See on tavaline mootori süütetüüp ja sellel on veojõu tüüpi aku. Elektrolüüdil on raku sektsioonis vaba liikumine. Inimestel, kes seda tüüpi kasutavad, võib olla juurdepääs kõigile elementidele ja nad saavad rakkudele vett lisada, kui aku kuivab.

Pitseeritud tüüp - selline pliiaku on vaid väike muudatus üleujutatud akutüübiks. Ehkki inimestel pole juurdepääsu igale aku elemendile, on sisemine disain peaaegu sarnane üleujutatud esimese tüübiga. Selle tüübi peamine variatsioon on see, et hapet on piisavalt, mis talub keemiliste reaktsioonide sujuvat voolamist kogu aku tööea jooksul.

VRLA tüüp - Neid nimetatakse Reguleeritavad pliiakud mida nimetatakse ka suletud tüüpi akudeks. Väärtuse kontrollimise protseduur võimaldab O-d ohutult areneda_kaksja H_kaksgaaside laadimise ajal.

AGM-i tüüp - See on absorbeeritud klaasist matt tüüpi aku, mis võimaldab elektrolüüdil plaadi materjali lähedal peatuda. Selline aku suurendab tühjendus- ja laadimisprotsesside toimivust. Neid kasutatakse eriti jõuspordi ja mootori käivitamise rakendustes.

Geeli tüüp - See on märg tüüpi pliiakud, kus selle elemendi elektrolüüt on ränidioksiidiga seotud, mis muudab materjali jäigemaks. Elemendi laadimispinge väärtused olid teiste tüüpidega võrreldes minimaalsed ja ka sellel on rohkem tundlikkust.

Pliiakude keemiline reaktsioon

Keemiline reaktsioon akus toimub peamiselt tühjendus- ja laadimismeetodite käigus ning tühjendusprotsessis selgitatakse seda järgmiselt:

Kui aku on täielikult tühi, on anood ja katoodid PbO_kaksja Pb. Kui need on ühendatud takistuse abil, tühjeneb aku ja elektronidel on laadimise ajal vastupidine tee. H_kaksioonidel on liikumine anoodi poole ja neist saab aatom. See jõuab koos PbO-ga_kaks, moodustades seega PbSO₄mis on valget värvi.

Samamoodi liigub sulfaatioon katoodi suunas ja pärast jõudmist moodustub ioon SO-ks₄. See reageerib pliiga katood moodustades nii pliisulfaadi.

PbSO₄+ 2H = PbO + H_kaksVÕI

PbO + H_kaksNII₄= PbSO₄+ 2H_kaksVÕI

PbO_kaks+ H_kaksNII₄+ 2H = PbSO₄+ 2H_kaksVÕI

Keemilised reaktsioonid

Laadimisprotsessi ajal on katood ja anoodid ühendatud alalisvoolu toite negatiivsete ja positiivsete servadega. Positiivsed H2 ioonid liiguvad katoodi suunas ja nad saavad kaks elektroni ning moodustuvad H2 aatomina. See läbib keemilise reaktsiooni pliisulfaadiga ning moodustab plii ja väävelhappe.

PbSO₄+ 2H_kaksO + 2H = PbSO₄+ 2 H_kaksNII₄

Mõlema protsessi kombineeritud võrrand on esitatud

Tühjendus- ja laadimisprotsess

Siin näitab allapoole suunatud nool tühjenemist ja ülespoole suunatud nool laadimisprotsessi.

Elu

Pliiakude optimaalne funktsionaalne temperatuur on 25 ° C⁰C, mis tähendab 77⁰F. Temperatuurivahemiku suurenemine lühendab pikaealisust. Reeglina vähendab see iga 80 ° C temperatuuri tõusu korral aku poolestusaega. Kuigi väärtusega reguleeritud aku töötab 25 ° C juures⁰C-l on pliiakude tööiga 10 aastat. Ja kui seda juhitakse kell 33⁰C, selle eluiga on ainult 5 aastat.

Pliiakude rakendused

• Neid kasutatakse avariivalgustuses, et anda voolu süvamerepumpadele.
• Kasutatakse elektrimootorites
• Allveelaevad
• Tuumaallveelaevad

Selles artiklis on selgitatud pliiakude tööpõhimõtet, tüüpe, eluiga, ehitust, keemilisi reaktsioone ja rakendusi. Lisaks tea, mis on pliiakude eelised ja puudused erinevates valdkondades?