Pin axit và đặc điểm của chúng

Pin là nguồn năng lượng trong đó năng lượng của phản ứng hóa học được chuyển hóa thành năng lượng điện trong quá trình phóng điện và ngược lại trong quá trình sạc. Điểm khác biệt chính so với pin thông thường là khả năng phục hồi năng lượng bằng cách sạc lại. Để sạc, cần phải cấp dòng điện một chiều theo hướng ngược lại với hướng phóng điện.

Pin axit chì được phát minh vào thế kỷ 19 và vẫn là loại pin phổ biến nhất trên toàn thế giới nhờ giá thành thấp và hiệu suất cao. Thiết bị này bao gồm một vỏ và hai điện cực có cực tính trái ngược nhau, được nhúng trong chất điện phân - dung dịch axit - do đó có tên là pin axit chì (AKB - Rechargeable Acid Batteries). Pin axit chì cũng được gọi là pin axit chì, do vật liệu cấu tạo nên các điện cực.

Chúng hoạt động như thế nào?

Pin hoạt động dựa trên quá trình điện hóa của phản ứng giữa chì và chì đioxit trong dung dịch axit sulfuric. Khi có tải đặt vào các điện cực, phản ứng hóa học xảy ra giữa chì đioxit và axit sulfuric (H₂O).₂VÌ THẾ₄Cũng như phản ứng oxy hóa chì thành chì sunfat. Trong quá trình phóng điện, chì đioxit bị khử ở cực âm ("-") và chì bị oxy hóa ở cực dương ("+"). Trong quá trình sạc, các phản ứng hóa học ngược và điện phân nước xảy ra, giải phóng oxy ở cực dương và hydro ở cực âm.

Các phản ứng tương tác xảy ra trong pin có thể được mô tả bằng hai công thức:

1. PbO₂ + Pb + 2H₂VÌ THẾ₄ → 2PbSO₄ + 2 giờ₂O — phóng điện.
2. 2PbSO₄ + 2 giờ₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂VÌ THẾ₄ - thù lao.

Trong quá trình phóng điện, quá trình hình thành sunfat chì xảy ra trong khối vật liệu hoạt tính của cực dương và cực âm, đồng thời tiêu thụ axit sulfuric H₂O.₂VÌ THẾ₄ và sự giảm mật độ chất điện giải. Trong quá trình sạc, các phản ứng ngược xảy ra, axit sulfuric hình thành, và mật độ chất điện giải tăng lên. Kết thúc quá trình sạc được đặc trưng bởi sự hoàn thành quá trình chuyển hóa các chất tại các điện cực và sự ngừng thay đổi chất điện giải. Nếu quá trình sạc tiếp tục, một phản ứng phân hủy nước không mong muốn (điện phân) sẽ xảy ra, giải phóng các bọt khí oxy và hydro trong chất điện giải, dẫn đến hiện tượng ảo giác sôi. Nếu điều này xảy ra, cần phải thêm nước cất vào pin để khôi phục lại chất điện giải.

Thiết kế

Thiết kế bên trong cơ bản của ắc quy axit vẫn không thay đổi trong hơn một trăm năm qua.

            Thiết kế của pin bao gồm:

1. Các điện cực có dạng lưới phẳng làm bằng chì, với bột chì đioxit (PbO) được ép vào bên trong các ô.₂) ở cực dương, bột chì kim loại (Pb) ở cực âm.
2. Màng ngăn là một chất điện môi xốp có chức năng tách các điện cực với nhau, ngăn ngừa hiện tượng đoản mạch.
3. Chất điện giải là axit sulfuric pha loãng với nước (nước cất) H₂VÌ THẾ₄Bên trong đó đặt các điện cực và một lớp ngăn cách. Độ dẫn điện tối đa đạt được ở nhiệt độ 20°C.^OC, nồng độ axit sulfuric là 35%, tương ứng với mật độ chất điện giải là 1,26 g/cm³. Điện trở trong ở mức tối thiểu, và tổn thất bên trong thiết bị được giảm đáng kể. Ở những vùng khí hậu có nhiệt độ thấp, mật độ dung dịch có thể tăng lên 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³. Việc tăng nồng độ dung dịch axit giúp ngăn chất điện giải đóng băng, tạo thành đá bên trong vỏ, có thể làm hỏng các điện cực và gây vỡ pin.

Đặc điểm và thông số chính

1. Dung tích (Danh nghĩa) - lượng năng lượng điện mà ắc quy axit có thể cung cấp, phép đo được thực hiện tại thời điểm phóng điện, dưới tải có dòng tiêu thụ nhỏ, đơn vị đo - A*h.
2. Dòng khởi động - thể hiện khả năng cung cấp dòng điện cao của pin ở nhiệt độ -18°C.^OTrong nửa phút.
3. Dung lượng (dự trữ) - thể hiện khoảng thời gian mà ắc quy axit cung cấp dòng điện 25 A đến điện áp 10,5 V.
4. Điện áp thấp nhất của pin đã xả hết nằm trong khoảng 1,75 - 1,8 V.
5. Phạm vi nhiệt độ hoạt động — — 40^Otừ - + 40^OVỚI.

Các loại

Theo phương thức hoạt động, ắc quy axit có thể được chia thành ba nhóm:

1. Chế độ chu kỳ—hoạt động theo chu kỳ xả hết và sạc đầy, định kỳ ngắt kết nối pin khỏi nguồn điện. Được coi là chế độ khắc nghiệt nhất, số chu kỳ xả hết 100% bị giới hạn.
2. Chế độ đệm là một chế độ được sử dụng rộng rãi, giúp bảo vệ pin; nó không cho phép xả hết pin và đặc trưng bởi việc luôn kết nối với nguồn điện.
3. Chế độ hỗn hợp - sự kết hợp giữa chế độ đệm và chế độ tuần hoàn, nhưng phần lớn thời gian hoạt động được dành cho chế độ đệm.

Các loại ắc quy chì-axit phổ biến nhất trên thị trường có thể được chia thành các loại sau:

Xem	Dịch vụ	Sự miêu tả	Điện áp, V
Axit chì	Đã được bảo dưỡng	Ắc quy ô tô có các loại sau: loại ít antimon, loại antimon, loại axit-canxi và loại hỗn hợp.	612
AGM VRLA	Không cần bảo trì	Các bộ phận phân tách được làm bằng sợi thủy tinh, hoạt động theo chu kỳ và chế độ đệm.	24612
VRLA	Không cần bảo trì	Vỏ kín, đôi khi được làm bằng canxi, không phát ra khí, được sử dụng ở chế độ đệm.	24612
GEL VLRA	Không cần bảo trì	Chất điện phân là gel silica, giúp kéo dài tuổi thọ pin, và pin hoạt động ở chế độ đệm.	24612243648
OPzV	Không cần bảo trì	Các điện cực có thiết kế dạng ống, chịu được sự phóng điện hoàn toàn và có tuổi thọ khoảng 22 năm.	2

Ứng dụng

1. Ắc quy axit dùng trong ô tô được sử dụng làm ắc quy khởi động.
2. Thiết bị máy tính - bộ nguồn dự phòng (UPS) cho phép bạn lưu thông tin trong trường hợp mất điện.
3. Sản xuất công nghiệp - ắc quy axit được sử dụng làm nguồn điện dự phòng.

Hướng dẫn sạc và các khuyến nghị chung

1. Việc sạc phải được thực hiện ở nhiệt độ 20°C.^OVỚI.
2. Dòng điện sạc không được vượt quá 10% dung lượng định mức của pin.
3. Dùng trong xe cộ pin axit Ở nhiệt độ thấp, tốt hơn nên sử dụng kèm hệ thống sưởi điện bên trong, bởi vì dung tíchHiệu suất của thiết bị giảm 1% khi nhiệt độ giảm 1^OVỚI.
4. Không nên bảo quản pin axit ở nhiệt độ trên 30^ODù còn sử dụng hay đã hết pin, pin trước tiên phải được sạc đầy.
5. Nên bảo quản pin ở nơi lạnh trong mùa đông, vì quá trình tự phóng điện sẽ ở mức tối thiểu, và cần bôi mỡ vào cực dương trước đó.
6. Trước khi sử dụng, pin axit phải được đưa vào phòng có nhiệt độ 20 độ C.^OMất khoảng 8-10 giờ để đưa vào hoạt động.