Baterías ácidas y sus características

Una batería es una fuente de energía en la que la energía de una reacción química se convierte en energía eléctrica durante la descarga y viceversa durante la carga. Su principal diferencia con una batería convencional es su capacidad de recuperar energía mediante la recarga. Para cargar, se debe aplicar una corriente continua en dirección opuesta a la de la descarga.

Las baterías de plomo-ácido se inventaron en el siglo XIX y siguen siendo las más populares a nivel mundial gracias a su bajo coste y alta eficiencia. El dispositivo consta de una carcasa y dos electrodos de polaridad opuesta, sumergidos en un electrolito (una solución ácida), de ahí el nombre de baterías de plomo-ácido (AKB, baterías de ácido recargables). Las baterías de plomo-ácido también se conocen como baterías de plomo-ácido, debido al material del que están hechos los electrodos.

¿Cómo funcionan?

La batería funciona mediante el proceso electroquímico de la reacción del plomo y el dióxido de plomo en una solución acuosa de ácido sulfúrico. Al aplicar una carga a los electrodos, se produce una reacción química entre el dióxido de plomo y el ácido sulfúrico (H).₂ENTONCES₄, así como la reacción de oxidación del plomo a sulfato de plomo. Durante la descarga, el dióxido de plomo se reduce en el cátodo ("-") y el plomo se oxida en el ánodo ("+"). Durante la carga, se producen reacciones químicas inversas y la electrólisis del agua, liberando oxígeno en el ánodo e hidrógeno en el cátodo.

Las reacciones de interacción que ocurren en la batería se pueden describir mediante dos fórmulas:

1. PbO₂ + Pb + 2H₂ENTONCES₄ → 2PbSO₄ + 2 horas₂O — descarga.
2. 2PbSO₄ + 2 horas₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂ENTONCES₄ - cargar.

Durante la descarga, se produce el proceso de formación de sulfato de plomo en las masas activas del ánodo y del cátodo, y el consumo de ácido sulfúrico H₂ENTONCES₄ y una disminución de la densidad del electrolito. Durante la carga, se producen reacciones inversas, se forma ácido sulfúrico y aumenta la densidad del electrolito. El final del proceso de carga se caracteriza por la finalización de la transformación de sustancias en los electrodos y el cese de los cambios en el electrolito. Si la carga continúa, se produce una reacción indeseable de descomposición del agua (electrólisis), que libera burbujas de oxígeno e hidrógeno en el electrolito, lo que produce la ilusión de ebullición. Si esto ocurre, se debe agregar agua destilada a la batería para restaurar el electrolito.

Diseño

Las baterías ácidas han permanecido inalteradas en su diseño interno básico durante más de cien años.

            El diseño de las baterías incluye:

1. Los electrodos tienen forma de rejillas planas hechas de plomo, con polvo de dióxido de plomo (PbO) prensado en las celdas.₂) en el ánodo, polvo de plomo metálico (Pb) en el cátodo.
2. El separador es un dieléctrico poroso que separa los electrodos entre sí, evitando cortocircuitos.
3. El electrolito es ácido sulfúrico diluido con agua (destilada) H₂ENTONCES₄Se colocan electrodos y un separador. La conductividad eléctrica máxima se alcanza a una temperatura de 20^OhC, la concentración de ácido sulfúrico es del 35%, lo que se traduce en una densidad del electrolito de 1,26 g/cm³. La resistencia interna es mínima y las pérdidas dentro del dispositivo se reducen significativamente. En climas de baja temperatura, la densidad de la solución puede aumentar a entre 1,29 g/cm³ y 1,31 g/cm³. Aumentar la concentración de la solución ácida evita que el electrolito se congele y forme hielo dentro de la carcasa, lo que podría dañar los electrodos y romper la batería.

Características principales, parámetros

1. Capacidad (nominal) - la cantidad de energía eléctrica que pueden proporcionar las baterías ácidas, la medición ocurre en el momento de la descarga, bajo una carga con una pequeña corriente de consumo, unidades de medida - A*h.
2. Corriente de arranque: muestra la capacidad de la batería para proporcionar corrientes altas a una temperatura de - 18^OhPor medio minuto.
3. Capacidad (reserva): muestra el período de tiempo durante el cual las baterías de ácido entregan una corriente de 25 A hasta un voltaje de 10,5 V.
4. El valor de voltaje más bajo de una batería descargada es 1,75 – 1,8 V.
5. Rango de temperatura de funcionamiento — — 40^Ohdesde - + 40^OhCON.

Variedades

Según su modo de funcionamiento, las baterías ácidas se pueden dividir en tres grupos:

1. Modo cíclico: funciona en un ciclo de descarga y carga completas, desconectando periódicamente la batería de la fuente de alimentación. Considerado el modo más severo, el número de ciclos de descarga al 100 % es limitado.
2. El modo de búfer es un modo ampliamente utilizado que respeta la batería, no permite una descarga completa y se caracteriza por una conexión constante a una fuente de energía.
3. Mixto: una combinación de modos cíclico y de búfer, pero la mayor parte del tiempo de funcionamiento se pasa en el modo de búfer.

Las baterías de plomo-ácido más comunes disponibles en el mercado se pueden dividir en los siguientes tipos:

Vista	Servicio	Descripción	Voltaje, V
Plomo-ácido	Servicio	Las baterías de automóvil vienen en los siguientes tipos: bajo en antimonio, antimonio, ácido-calcio e híbridas.	612
Junta General Anual de Válvulas VRLA	Libre de mantenimiento	Los separadores están fabricados en fibra de vidrio, en modo de funcionamiento cíclico y tampón.	24612
VRLA	Libre de mantenimiento	Carcasa sellada, a veces hecha de calcio, no emite gases y se utiliza en modo tampón.	24612
GEL VLRA	Libre de mantenimiento	El electrolito es gel de sílice, que prolonga la vida útil de la batería, y la batería funciona en modo buffer.	24612243648
OPzV	Libre de mantenimiento	Los electrodos son de diseño tubular, resistentes a la descarga completa y tienen una vida útil de aproximadamente 22 años.	2

Solicitud

1. Automotriz: las baterías de ácido se utilizan como baterías de arranque.
2. Equipos informáticos - sistemas de alimentación ininterrumpida (Unión Postal Universal) le permiten guardar información en caso de un corte de energía.
3. Producción industrial: las baterías de ácido se utilizan como fuentes de energía de respaldo.

Carga y recomendaciones generales

1. La carga debe realizarse a una temperatura de 20^OhCON.
2. La corriente de carga no debe superar el 10% de la capacidad nominal de la batería.
3. Para uso en vehículos baterías ácidas A bajas temperaturas, es mejor utilizarlo con un sistema de calentamiento eléctrico interno, porque capacidadLa eficiencia del dispositivo se pierde en un 1% cuando la temperatura disminuye en 1^OhCON.
4. No se recomienda almacenar baterías ácidas a temperaturas superiores a 30^OhCon las baterías ya descargadas, es necesario primero cargarlas completamente.
5. Es mejor almacenar la batería en un lugar frío durante el invierno, ya que el proceso de autodescarga será mínimo y es necesario aplicar grasa al terminal positivo previamente.
6. Antes de usar, baterías ácidas Debe llevarse a una habitación con una temperatura de 20^OhDe 8 a 10 horas para ponerlo en condiciones de funcionamiento.