سیال الکترولیتی باتری سرب اسید
سیال الکترولیتی سلول باتری سرب اسید یک محلول از اسید سولفوریک و آب مقطره است. چگالی مخصوص اسید سولفوریک خالص حدود ۱.۸۴ است و این اسید خالص با آب مقطره تا زمانی که چگالی مخصوص محلول به ۱.۲ تا ۱.۲۳ برسد، تنزل داده میشود. با این حال، در برخی موارد، چگالی مخصوص اسید سولفوریک تنزل داده شده توسط سازنده باتری با توجه به نوع باتری، فصل و شرایط اقلیمی توصیه میشود.
واکنش شیمیایی باتری سرب اسید
سلولهای باتری میتوانند با معکوس کردن جهت جریان تخلیه، در باتری شارژ شوند. این کار با اتصال، ترمینال مثبت منبع جریان مستقیم (DC) با ترمینال مثبت باتری و به همین ترتیب، ترمینال منفی منبع جریان مستقیم (DC) با ترمینال منفی باتری انجام میشود.
(توجه: DC مخفف "Direct Current" یا "جریان مستقیم" است)
شارژر باتری نوع مستقیم با ظرفیت مناسب به عنوان منبع DC برای شارژ باتری استفاده میشود. به دلیل جریان شارژ (معکوس جریان تخلیه)، صفحات مثبت به پروسید سرب و صفحات منفی به سرب خالص تغییر میکنند.
همچنین، هنگامی که بار به ترمینالهای باتری متصل میشود، جریان تخلیه شروع میشود و باتری شروع به تخلیه میکند.
در طول فرآیند تخلیه، اسیدیته محلول الکترولیت کاهش مییابد و سولفات سرب روی هر دو صفحه مثبت و منفی تودهای میشود. در این فرآیند تخلیه، مقدار آب در محلول الکترولیت افزایش مییابد و چگالی مخصوص الکترولیت کاهش مییابد.
از نظر نظری، این فرآیند تخلیه تا زمانی ادامه دارد که صفحات مثبت و منفی حاوی بیشترین مقدار سولفات سرب باشند و در آن نقطه هر دو نوع صفحه به صورت الکتریکی مشابه میشوند که به این معناست که هیچ تفاوت پتانسیل بین الکترودهای سلول وجود ندارد. اما در عمل، هیچ سلول باتریای به این نقطه تخلیه نمیشود.
سلولهای باتری مجاز به تخلیه شدن تا ولتاژ و چگالی مخصوص سلول محدوده تعیین شده هستند. یک سلول باتری سرب اسید کاملاً شارژ شده ولتاژ و چگالی مخصوص ۲.۲ V و ۱.۲۵۰ را دارد و این سلول معمولاً مجاز به تخلیه شدن تا زمانی که مقادیر متناظر به ۱.۸ V و ۱.۱ برسند است.
نگهداری باتری سرب اسید
اگر سلولها بیش از حد شارژ شوند، خاصیت فیزیکی سولفات سرب به تدریج تغییر میکند و ممکن است سخت شود که تبدیل آن توسط فرآیند شارژ دشوار میشود. بنابراین، چگالی مخصوص الکترولیت کاهش مییابد که نرخ واکنش شیمیایی مختل میشود.
سلولهای سولفات شده میتوانند به راحتی با مشاهده تغییر رنگ صفحات شناخته شوند. رنگ صفحات سولفات شده روشنتر میشود و سطح آنها خشن و سنگین میشود. این سلولها در حالت شارژ گاز میدهند و ظرفیت کاهش مییابد.
اگر سولفات شدن برای مدت طولانی ادامه یابد، دشوار میشود سلولها را اصلاح کرد. برای جلوگیری از این وضعیت، توصیه میشود که سلولهای باتری سرب اسید برای مدت طولانی با نرخ کم جریان شارژ شوند.
همیشه احتمال بالایی وجود دارد که اتصالات ترمینال سلولهای باتری فرسوده شوند. فرسودگی عموماً اتصالات بولتی بین سلولها در یک ردیف را تحت تأثیر قرار میدهد. این مسئله میتواند به راحتی با بررسی و اصلاح محکمی بولتها و پوشاندن هر اتصال بولتی با لایه نازکی از ژل پترولیومی جلوگیری شود. اگر هر یک از سلولها فرسوده شده باشد، باید فوراً جایگزین شود.
چگالی مخصوص الکترولیت ممکن است به طور دائم به دلیل تاثیرات زمانی کاهش یابد. این مشکل معمولاً در سلولهای باتری قدیمی پیدا میشود. این موضوع عمدتاً به دلیل،
تأثیر رسوب در قاعده ظرف سلول.
به دلیل از دست دادن اسید در حین پاشیدن در حالت شارژ.
درمان ناکافی پس از حذف کوتاه مدار.
به دلیل سولفات شدن مفرط روی صفحات.
اگر کاهش چگالی مخصوص به دلیل سولفات شدن یا کوتاه مدار نباشد، میتوان اسید سولفوریک غلیظ را اضافه کرد تا مقدار عادی چگالی مخصوص بازیابی شود.
کوتاه مدار ممکن است بین صفحات مثبت و منفی به دلیل درختی شدن یا خم شدن صفحات اتفاق بیفتد. درختی شدن معمولاً به دلیل گازدهی مفرط است که موجب انداختن مواد فعال از صفحات میشود.
ذرات مواد فعال به الکترولیت میافتند و ممکن است به صورتی روی صفحات منفی تجمع کنند که فضای بین صفحات مثبت و منفی را پشتیبانی کنند. این درختی شدن میتواند با استفاده از یک چوب مقیاسبرداری از ابینیت حذف شود.
با این چوب، میتوان فضا بین این دو نوع صفحه سلول را بررسی کرد و مواد فعال یا درختی شدن را حذف کرد.
اگر کوتاه مدار به دلیل خم شدن صفحات باشد، این میتواند با قرار دادن جداکننده اضافی یا با خم کردن مکانیکی صفحات حذف شود.
پس از حذف کوتاه مدار، باید دقت کرد که چگالی مخصوص الکترولیت با شارژ مداوم با جریان بالا به حالت عادی بازگردد.
نگهداری اتاق باتری سرب اسید
احتمال بالایی وجود دارد که اسید و گازها در حین شارژ باتری پاشیده شوند. این موارد میتوانند اتمسفر اطراف باتری را آلوده کنند. بنابراین، فضای کافی و تهویه خوب در داخل اتاق باتری ضروری است.
این گازها میتوانند منفجر شوند و بنابراین نباید شعلههای برهنه را به داخل اتاق باتری بیاورید و سیگار کشیدن در اتاق باتری ممنوع است. باید حداقل یک مروارید مناسب در اتاق باتری نصب شود تا اتمسفر از این گازها و رطوبت داخل اتاق پاک شود.
دمای داخل اتاق باتری باید همیشه بالای ۱۰oC نگهداری شود. دیوارها، سقفها، درها، قابهای پنجره، تهویهکنندهها، قسمتهای فلزی و دیگر تجهیزات در اتاق باتری باید به طور منظم با پوشش ضد اسید رنگ آمیزی شوند. تأسیسات برق داخل اتاق باید در مجرای فلزی و تجهیزات روشنایی باید با ساختار آتشباز مقاوم باشند.