Tiểu Luận Đề tài: Ắc quy và công nghệ nạp ắc quy

Đề tài: Ắc quy và công nghệ nạp ắc quy


PHẦN I


GIỚI THIỆU CHUNG ẮC QUY


VÀ CÔNG NGHỆ NẠP ẮC QUY TỰ ĐỘNG


I.1. GIỚI THIỆU VỀ ẮC QUY


Bình ắc quy giúp cho ta có một nguồn điện năng tự chủ. Đó là các bình chứa hay tích trữ điện năng. Nhiệm vụ của nó là : khi cần thiết, năng lượng tích trữ này sẽ được giải phóng và sau đó có thể tích lũy năng lượng trở lại ( quá trình phóng – nạp điện của ắc quy). Bình ắc quy được sửa phổ biến trong nhiều thiết bị điện trong công nghiệp và đời sống hàng ngày.


I.1.1. Khái niệm về ắc quy


Ắc quy là thiết bị điện. Nó được dùng làm nguồn cung điện một chiều cho các thiết bị điện.Ắc quy có khả năng tích trữ điện năng dưới dạng điện điện hóa học và phục hồi năng lượng này dưới một nguồn điện nạp hợp lý. Ắc quy được chế tạo ra theo nhiều loại khác nhau nhưng phổ biến và thường gặp trong thực tế là ắc quy chì (hay ắc quy axit.) và ắc quy nickel (hay ắc quy kiềm).

I.1.2. Các loại bình ắc quy


I.1.2.1. ắc quy chì (hay ắc quy axít)


Hai điện cực cơ bản là chì được nhúng vào trong bình cách điện có chứa chất điện phân. (nước + a xít sunfuric).


Khi nạp điện và ắc quy (tích lũy điện năng cho ắc quy) thì dòng điện trong bình ở trong bình chạy từ cực dương sang âm; khi phóng thì dòng điện chạy ngược lại.


I.1.2.2. ắc quy nickel (hay ắc quy kiềm)


Nó gồm một bản cực dương dựa trên vật liệu cơ bản là kiềm (nickel) và một bản cực âm dựa trên vật liệu cơ bản là sắt và cát-đi-mi. Chất điện phân là dung dịch cácbônát-kali (KOH).


I.1.3. Cấu tạo của ắc quy ( ắc quy chì)


Cấu trúc của bình ắc quy gồm hai điện cực cơ bản là chì được nhúng vào trong bình cách điện có chứa chất điện phân. (nước + a xít sunfuric). Về cơ bản bình ắc quy được cấu thành bằng cách ghép nối nhiều ắc quy đơn lại với nhau.


Cấu trúc của một ắc quy đơn gồm có phân khối cực dương, phân khối


bản cực âm và các tấm ngăn.


Phân khối bản cực do các bản cực cùng tên ghép lại với nhau. Cấu tạo của một bản cực trong ắc quy gồm có phần khung xương và chất tác dụng trát lên nó. Khung xương của bản cực âm và bản cực dương có cấu tạo giống


nhau, chúng được đúc từ chì và có pha thêm (5 ¸ 8)% ăng ti moang (Sb) và tạo hình mắt lưới . Phụ gia Sb thêm vào chì sẽ làm tăng độ dẫn điện và cải thiện tính đúc. Trong thành phần chất tác dụng còn có thêm khoảng 3% chất nở


(các muối hưu cơ) để tăng độ xốp, độ bền của lớp chất tác dụng. Nhờ tăng độ xốp mà cải thiện được độ thấm sâu của dung dịch điện phân vào trong lòng bản cực, đồng thời diện tích thực tế tham gia phản ứng hoá học của các bản cực cũng được tăng thêm. Phần đầu của mỗi bản cực có vấu, các bản cực dương của mỗi ắc quy đơn được hàn với nhau tạo thành khối bản cực dương, các bản cực âm được hàn với nhau thành khối bản cực âm. Số lượng các bản cực trong mỗi ắc quy thường từ 5 ¸ 8, bề dầy tấm bản cực dương của ắc quy thường từ 1,3 đến 1,5 mm, bản cực âm thường mỏng hơn 0,2 ¸ 0,3 mm. Số bản cực dương trong ắc quy thường nhiều hơn số bản cực âm một bản nhằm tận dụng triệt để diện tích tham gia phản ứng của các bản cực. Tấm ngăn được bố trí giữa các bản cực âm và dương có tác dụng ngăn cách và tránh va đập giữa các bản cực. Tấm ngăn được làm bằng vật liệu poly-vinyl-clo bề dầy 0,8 ¸ 1,2 và có dạng lượn sóng, trên bề mặt tấm ngăn có các lỗ cho phép dung dịch điện phân đi qua.


I.1.4. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc quy


Ắc quy là nguồn năng lượng một chiều có tính chất thuận nghịch: nó tich trữ năng lượng dưới dạng hoá năng và giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng. Quá trình ắc quy cấp điện cho mạch ngoài được gọi là quá trình phóng điện, quá trình ắc quy dự trữ năng lượng được gọi là quá trình nạp điện.


I.1.4.1. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc quy chì (ắc quy axít)


Kí hiệu hoá học biểu diễn ắc quy chì (ắc quy axít) có dung dich điện phân là axít sunfuric (H2SO4) nồng độ d = 1,1 ¸ 1,3% bản cực âm là Pb và bản cực dương là PbO2 có dạng:


(- ) Pb ½ H2SO4 d = 1,1 ¸ 1,3 ½ PbO2 ( + )


Phương trình hóa học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc quy axít:


phóng


PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O


nạp


Thế điện động e = 2,1 V.


I.1.4.2. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc quy nickel (ắc quy kiềm)


Kí hiệu hoá học biểu diễn ắc quy nickel (ắc quy kiềm) có dung dich điện phân là KOH nồng độ d = 20 % bản cực âm là Fe và bản cực dương là Ni(OH)3 có dạng :


( - ) Fe ½ KOH d = 20% ½ Ni(OH)3 ( + )


Phương trình hóa học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc quy kiềm :



phóng


Fe + 2NI(OH)3 Fe(OH)3 + 2Ni(OH)2


nạp


Thế điện động e = 1,4 V.


Nhận xét: Từ phương trình hóa học quá trình phóng nạp của ắc quy, ta thấy trong quá trình phóng nạp nồng độ dung dịch điện phân thay đổi. Khi ắc quy phóng điện nồng độ dung dịch điện phân giảm dần. Khi ắc quy nạp điện nồng độ dung dịch điện phân tăng dần. Do đó ta có thể căn cứ vào nồng độ dung dịch điện phân để đánh giá trạng thái tích điện của ắc quy.