Baterias ácidas e suas características

Uma bateria é uma fonte de energia na qual a energia de uma reação química é convertida em energia elétrica durante a descarga e vice-versa durante o carregamento. Sua principal diferença em relação a uma bateria convencional é a capacidade de restaurar a energia por meio da recarga. Para carregar, é necessário aplicar uma corrente contínua na direção oposta à da descarga.

As baterias de chumbo-ácido foram inventadas no século XIX e continuam sendo as baterias mais populares em todo o mundo devido ao seu baixo custo e alta eficiência. O dispositivo consiste em um invólucro e dois eletrodos de polaridade oposta, imersos em um eletrólito — uma solução ácida —, daí o nome baterias de chumbo-ácido (AKB - Baterias Recarregáveis ​​de Ácido). As baterias de chumbo-ácido também são conhecidas como baterias de chumbo-ácido, devido ao material de que os eletrodos são feitos.

Como eles funcionam?

A bateria funciona com base no processo eletroquímico de reação entre chumbo e dióxido de chumbo em uma solução aquosa de ácido sulfúrico. Quando uma carga é aplicada aos eletrodos, ocorre uma reação química entre o dióxido de chumbo e o ácido sulfúrico (H).₂ENTÃO₄, bem como a reação de oxidação do chumbo a sulfato de chumbo. Durante a descarga, o dióxido de chumbo é reduzido no cátodo ("-") e o chumbo é oxidado no ânodo ("+"). Durante o carregamento, ocorrem reações químicas inversas e eletrólise da água, liberando oxigênio no ânodo e hidrogênio no cátodo.

As reações de interação que ocorrem na bateria podem ser descritas por duas fórmulas:

1. PbO₂ + Pb + 2H₂ENTÃO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O — descarga.
2. 2PbSO₄ + 2H₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂ENTÃO₄ - cobrar.

Durante a descarga, ocorre a formação de sulfato de chumbo nas massas ativas do ânodo e do cátodo, e o consumo de ácido sulfúrico (H₂O) é observado.₂ENTÃO₄ e uma diminuição na densidade do eletrólito. Durante o carregamento, ocorrem reações inversas, forma-se ácido sulfúrico e a densidade do eletrólito aumenta. O fim do processo de carregamento é caracterizado pela conclusão da transformação das substâncias nos eletrodos e pela cessação das alterações no eletrólito. Se o carregamento continuar, ocorre uma reação indesejável de decomposição da água (eletrólise), liberando bolhas de oxigênio e hidrogênio no eletrólito, resultando na ilusão de ebulição. Caso isso ocorra, deve-se adicionar água destilada à bateria para restaurar o eletrólito.

Projeto

As baterias de ácido permaneceram inalteradas em seu projeto interno básico por mais de cem anos.

            O projeto das baterias inclui:

1. Os eletrodos têm a forma de grades planas feitas de chumbo, com pó de dióxido de chumbo (PbO) prensado nas células.₂) no ânodo, pó de chumbo metálico (Pb) no cátodo.
2. O separador é um dielétrico poroso que separa os eletrodos uns dos outros, evitando curtos-circuitos.
3. O eletrólito é ácido sulfúrico diluído em água (destilada) H₂ENTÃO₄, eletrodos e um separador são colocados nele. A condutividade elétrica máxima é alcançada a uma temperatura de 20^ONa solução C, a concentração de ácido sulfúrico é de 35%, o que resulta em uma densidade do eletrólito de 1,26 g/cm³. A resistência interna é mínima e as perdas dentro do dispositivo são significativamente reduzidas. Em climas de baixa temperatura, a densidade da solução pode aumentar para 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³. O aumento da concentração da solução ácida impede o congelamento do eletrólito, evitando a formação de gelo dentro da carcaça, o que poderia danificar os eletrodos e romper a bateria.

Principais características e parâmetros

1. Capacidade (nominal) - a quantidade de energia elétrica que as baterias de ácido podem fornecer; a medição ocorre no momento da descarga, sob uma carga com baixo consumo de corrente; a unidade de medida é A*h.
2. Corrente de partida - mostra a capacidade da bateria de fornecer altas correntes a uma temperatura de -18°C.^OPor meio minuto.
3. Capacidade (reserva) - indica o período de tempo durante o qual as baterias de ácido fornecem uma corrente de 25 A até uma tensão de 10,5 V.
4. O valor mínimo de tensão de uma bateria descarregada é de 1,75 a 1,8 V.
5. Faixa de temperatura operacional — — 40^Ode - + 40^OCOM.

Variedades

De acordo com seu modo de funcionamento, as baterias de ácido podem ser divididas em três grupos:

1. Modo cíclico — opera em um ciclo de descarga total e carga total, desconectando periodicamente a bateria da fonte de alimentação. Considerado o modo mais severo, o número de ciclos de descarga a 100% é limitado.
2. O modo buffer é um modo amplamente utilizado que não sobrecarrega a bateria; ele não permite a descarga completa e é caracterizado pela conexão constante a uma fonte de energia.
3. Misto - uma combinação dos modos buffer e cíclico, mas a maior parte do tempo de operação é gasto no modo buffer.

As baterias de chumbo-ácido mais comuns disponíveis no mercado podem ser divididas nos seguintes tipos:

Visualizar	Serviço	Descrição	Tensão, V
Chumbo-ácido	Serviço prestado	As baterias de carro são classificadas nos seguintes tipos: baixo teor de antimônio, antimônio, ácido-cálcio e híbridas.	612
Assembleia Geral Anual da VRLA	Sem necessidade de manutenção	Os separadores são feitos de fibra de vidro e operam em modo cíclico e de amortecimento.	24612
VRLA	Sem necessidade de manutenção	A carcaça selada, às vezes feita de cálcio, não emite gases e é usada no modo de armazenamento de energia.	24612
GEL VLRA	Sem necessidade de manutenção	O eletrólito é gel de sílica, o que prolonga a vida útil da bateria, e a bateria opera em modo de reserva de energia.	24612243648
OPzV	Sem necessidade de manutenção	Os eletrodos têm um design tubular, são resistentes à descarga completa e possuem uma vida útil de aproximadamente 22 anos.	2

Aplicativo

1. Automotivo - as baterias de ácido são usadas como baterias de arranque.
2. Equipamentos de informática - fontes de alimentação ininterrupta (UPS) permitem salvar informações em caso de queda de energia.
3. Na produção industrial, as baterias de ácido são utilizadas como fontes de energia de reserva.

Recomendações gerais e sobre carregamento

1. O carregamento deve ser realizado a uma temperatura de 20^OCOM.
2. A corrente de carregamento não deve exceder 10% da capacidade nominal da bateria.
3. Para uso em veículos baterias de ácido Em baixas temperaturas, é melhor utilizá-lo com um sistema de aquecimento elétrico interno, porque capacidadeA eficiência do dispositivo diminui em 1% quando a temperatura cai em 1%.^OCOM.
4. Não é recomendável armazenar. baterias de ácido em temperaturas acima de 30^OAs baterias, quando usadas ou descarregadas, devem primeiro ser totalmente carregadas.
5. É melhor guardar a bateria em local frio durante o inverno, pois o processo de autodescarga será mínimo, e é necessário aplicar graxa no terminal positivo previamente.
6. Antes de usar, baterias de ácido deve ser levado para uma sala com temperatura de 20^ODe 8 a 10 horas para colocar em condições de funcionamento.