Opieka i konserwacja ogniw kwasowo-ołowiowych
Elektrolit ogniwka kwasowo-owodniowego
Elektrolitem ogniwka kwasowo-owodniowego jest roztwór kwasu siarkowego i wody destylowanej. Gęstość właściwa czystego kwasu siarkowego wynosi około 1,84, a ten czysty kwas rozcieńczany jest wodą destylowaną do momentu, gdy gęstość właściwa roztworu osiąga 1,2 do 1,23. W niektórych przypadkach jednak producent ogniwka kwasowo-owodniowego zaleca inną gęstość właściwą roztworu kwasu siarkowego, zależnie od typu ogniwka, pory roku i warunków klimatycznych.
Oddziaływanie chemiczne ogniwka kwasowo-owodniowego
Ogniwe można naładować, odwracając kierunek prądu rozładowania, w ogniwku. Jest to realizowane poprzez połączenie dodatniego zacisku źródła prądu stałego z dodatnim zaciskiem ogniwka oraz ujemnego zacisku źródła prądu stałego z ujemnym zaciskiem ogniwka.
(Uwaga: DC to skrót od „Direct Current”, czyli „prąd stały“)
Jako źródło prądu stałego do ładowania ogniwka służy ładowarka typu prostownik o odpowiedniej mocy. Dzięki prądowi ładowania (odwróconemu prądowi rozładowania) płytki dodatnie przekształcają się w tlenek ołowiu, a płytki ujemne w czysty ołów.
Natychmiast po podłączeniu obciążenia do zacisków ogniwka, prąd rozładowania zaczyna płynąć przez obciążenie, a ogniwko zaczyna się rozładowywać.
W trakcie procesu rozładowania kwasowość roztworu elektrolitu maleje, a siarczan ołowiu osadza się na obu płytkach, dodatniej i ujemnej. W tym procesie rozładowania ilość wody w roztworze elektrolitu wzrasta, a gęstość właściwa elektrolitu maleje.
Teoretycznie, ten proces rozładowania trwa do momentu, aż płytki ujemne i dodatnie zawierają maksymalną ilość siarczanu ołowiu, a wtedy oba rodzaje płyt stają się elektrycznie podobne, co oznacza, że nie ma różnicy potencjałów między elektrodami komórki. Jednak praktycznie, żadna komórka ogniwka nie jest dopuszczana do rozładowania do tego punktu.
Dozwolone jest rozładowanie ogniwka do określonego minimalnego napięcia komórki napięcia i gęstości właściwej. Pełnie naładowane ogniwko kwasowo-owodniowe ma napięcie i gęstość właściwą, odpowiednio 2,2 V i 1,250, a ta komórka jest normalnie dozwolona do rozładowania do wartości 1,8 V i 1,1 odpowiednio.
Utrzymanie ogniwka kwasowo-owodniowego
Jeśli komórki są przeladowane, fizyczne właściwości siarczanu ołowiu stopniowo zmieniają się, a może on stać się twardy, co utrudnia jego przekształcenie w procesie ładowania. Dlatego gęstość właściwa elektrolitu maleje, co hamuje tempo reakcji chemicznej.
Sulfatowane komórki ogniwka można łatwo rozpoznać, patrząc na zmieniony kolor płyt. Kolor sulfatowanej płytki staje się jaśniejszy, a jej powierzchnia staje się szorstka i kruchawa. Takie komórki wydzielają gazy przedwcześnie podczas ładowania i mają zmniejszoną pojemność.
Jeśli sulfatacja jest tolerowana przez długi czas, staje się trudno naprawić komórki. Aby uniknąć tej sytuacji, zaleca się ładowanie ogniwka kwasowo-owodniowego przez dłuższy czas przy niskim natężeniu prądu ładowania.
Zawsze istnieje duże prawdopodobieństwo, że zaciski końcowe komórek ogniwka mogą być korodowane. Korozja głównie wpływa na śrubowe połączenia między komórkami w rzędzie. Można to łatwo uniknąć, jeśli odpowiednio sprawdzi się szczelność każdej śruby i nakładki, a także pokryje cienką warstwą smaru kaflowego każde połączenie śrubowe. Jeśli którakolwiek z komórek jest korodowana, należy ją natychmiast zastąpić.
Gęstość właściwa elektrolitu może być permanentnie zmniejszona z powodu efektów starzenia. Ten problem występuje zwykle w starszych komórkach ogniwka. Głównie jest to spowodowane:
Działaniem osadu na dnie kontenera komórki.
Z powodu utraty kwasu przez rozpryskiwanie podczas ładowania.
Niedostatecznym leczeniem po usunięciu zwarcia.
Z powodu nadmiernej sulfatacji na płytach.
Jeśli obniżenie gęstości właściwej nie jest spowodowane sulfatacją lub zwarciami, można dodać skoncentrowany kwas siarkowy, aby przywrócić normalną wartość gęstości właściwej.
Zwarcie może wystąpić między płytą dodatnią a ujemną, zarówno z powodu drzewienia, jak i z powodu zagięcia płyt. Drzewienie jest zwykle wynikiem nadmiernego gazowania, które tendencjonuje do luźnego uwolnienia materiałów aktywnych z płyt.
Cząsteczki materiałów aktywnych opadają do elektrolitu i mogą nagromadzić się na płytach ujemnych w taki sposób, aby mostować przestrzeń między płytami dodatnimi i ujemnymi. To drzewienie można usunąć za pomocą drążka skalującego wykonanego z ebonitu.
Z tym drążkiem możliwe jest zbadanie przestrzeni między tymi dwoma rodzajami płyt komórki i usunięcie luźnych materiałów lub drzewienia.
Jeśli zwarcie jest wynikiem zagięcia płyt, można je usunąć, wstawiając dodatkową separatorę lub usuwając i prostując płytki mechanicznie.
Po usunięciu zwarcia należy zadbać o przywrócenie gęstości właściwej elektrolitu do normy poprzez ciągłe ładowanie wysokim prądem.
Utrzymanie pomieszczenia z ogniwkami kwasowo-owodniowymi
Istnieje duże prawdopodobieństwo rozprysków kwasu i gazów podczas ładowania ogniwka. Mogą one zanieczyszczać atmosferę wokół ogniwka. Dlatego niezbędna jest odpowiednia przestrzeń i dobra wentylacja wewnątrz pomieszczenia z ogniwkami.
Te gazy mogą eksplodować, dlatego nie należy wnosić gołych płomieni do pomieszczenia z ogniwkami, a palenie jest surowo zabronione wewnątrz pomieszczenia. Powinien być co najmniej jeden odprowadzający wiatrak odpowiednich rozmiarów, zamontowany w pomieszczeniu z ogniwkami, aby utrzymać atmosferę wolną od tych gazów i wilgoci wewnątrz pomieszczenia.
Temperatura wewnątrz pomieszczenia z ogniwkami powinna zawsze być utrzymywana powyżej 10oC. Ściany, sufity, drzwi, ramy okienne, wentylatory, części metalowe i inne urządzenia w pomieszczeniu z ogniwkami powinny być regularnie malowane antykwasowym lakierem. Przewód elektryczny wewnątrz pomieszczenia powinien być w metalowej rurze, a urządzenia oświetleniowe powinny mieć konstrukcję ogniotrwałą.
