Przywróć akumulator kwasowo-ołowiowy z martwych: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Ze wszystkich starych konstrukcji akumulatorów, najczęściej używany jest akumulator kwasowo-ołowiowy. Jego gęstość energii (watogodziny na kg) i niski koszt sprawiają, że są one szeroko rozpowszechnione.

Jak każdy rodzaj baterii, opiera się na reakcji elektrochemicznej: interakcji między różnymi substancjami chemicznymi, która zasadniczo wytwarza nadmiar elektronów z jednej strony i deficyt z drugiej strony. Ta różnica („potencjał”) to napięcie i umożliwia przepływ prądu, gdy elektrony krążą wokół obwodu, aby wypełnić ten deficyt. W miarę neutralizacji różnicy dostępny ładunek w akumulatorze maleje. Kluczem w przypadku akumulatorów jest to, że reakcja ta jest odwracalna, ponieważ przyłożenie prądu do akumulatora (w przeciwieństwie do wyciągnięcia z niego) przywróci ładunek. Inne reakcje elektrochemiczne mogą dawać wyższe gęstości energii kosztem braku możliwości ponownego naładowania.

Napięcie generowane przez każdą reakcję jest mniej więcej stałe (zmienia się trochę w zależności od procentu ładunku). Kwas ołowiowy to 2 wolty. Na przykład akumulatory na bazie niklu mają napięcie 1,2 lub 1,4 V, a ogniwa litowe 3,7 V. Z tego powodu, jeśli chcesz mieć baterię 12V, będziesz musiał umieścić kilka z tych reakcji szeregowo, aby dodać napięcia. Każda z nich nazywana jest komórką. Jak widać na zdjęciach, 12V kwasowo-ołowiowy składa się z 6 ogniw. Powszechne są baterie 12v, 6v, 8v, a nawet jednoogniwowe 2v.

Następnie wyjaśnię, w jaki sposób można skonstruować ogniwa kwasowo-ołowiowe, abyś mógł określić, co należy zrobić z konkretną baterią.

Krok 1: Zidentyfikuj swój typ baterii

Te baterie składają się z 3 głównych elementów. Tak, to ołów i kwas. W szczególności roztwór kwasu siarkowego, płytek ołowianych i płytek z tlenku ołowiu. Płyty ołowiane są negatywne. Tlenek ołowiu jest dodatni, ponieważ atomom tlenu związanym z ołowiem „brakuje” elektronów (elektrony mają ładunek ujemny), a zatem jest „mniej ujemny” = dodatni. Kwas siarkowy rozpuszczony w wodzie nazywany jest elektrolitem i przenosi elektrony do iz tych płytek, a w reakcji z ołowiem uwalnia elektrony.

Ilość, grubość i rozmiar płytek może się różnić, a także sposób utrzymywania elektrolitu.

Akumulatory rozruchowe i głębokiego cyklu

Różne przeznaczenie tych baterii oznacza, że rozmiar płyt jest inny. Akumulator rozruchowy jest tym, co często spotyka się w samochodach na gaz. Ich głównym zadaniem jest dostarczenie przez krótki czas dużego prądu w celu uruchomienia silnika, który uruchamia silnik. Ich normalne użytkowanie nie rozładowuje ich zbyt mocno – wystarczy jedno duże, krótkie zanurzenie, które dość szybko się ładuje. Alternator w samochodzie utrzymuje naładowany akumulator, ponieważ napędza światła, stereo, ECU i całą inną elektronikę.

Z drugiej strony akumulatory o głębokim cyklu są zaprojektowane do obsługi powolnych, ale znacznych rozładowań. Mogą nie być w stanie zapewnić tak dużego „uderzenia” w przypadku kaprysu (tj. Dużych skoków prądu), ale mogą zostać rozładowane znacznie bardziej, zanim poniosą szkody. Można je znaleźć w zasilaczach UPS, systemach zasilania energią słoneczną, światłach awaryjnych i wielu pojazdach elektrycznych, takich jak wózki widłowe, wózki golfowe, niektóre ciężarówki dostawcze, samochody elektryczne wczesne i DIY oraz zabawki do jeżdżenia dla dzieci.

Zalane i zamknięte baterie

To rozróżnienie wynika ze sposobu utrzymywania elektrolitu w ogniwie. Płytki muszą być otoczone roztworem kwasu siarkowego, aby reakcja mogła zajść. Najprostszym sposobem na osiągnięcie tego jest po prostu zanurzenie płytek w płynnym roztworze. Proszę bardzo: zalana bateria. Zalane akumulatory mogą być rozruchowe (większość akumulatorów samochodowych) lub głębokiego cyklu (na przykład akumulatory do wózków widłowych lub wózków golfowych)

Dużą zaletą jest to, że ponieważ podczas ładowania traci się trochę wody (więcej o tym później), możesz ładować szybciej, ponieważ możesz sobie pozwolić na utratę większej ilości wody i po prostu uzupełniaj ją co jakiś czas. Dużą wadą jest to, że można je montować tylko poziomo.

Uszczelnione lub „bezobsługowe” akumulatory mają zamiast tego arkusz włókna szklanego między płytami – absorbującą matę szklaną lub AGM, która jest również inną nazwą dla nich. Włókno szklane wchłania roztwór i utrzymuje go w kontakcie z obydwoma rodzajami płytek, jednocześnie zapobiegając ich zetknięciu i zwarciu w przypadku uszkodzenia akumulatora. Oznacza to, że mogą być również instalowane pod kątem i mogą być bardziej narażone na uszkodzenia, zanim się rozleją lub sprawią kłopoty.

Ponieważ reakcja ładowania uwalnia wodór, akumulatory kwasowo-ołowiowe wymagają odpowietrzenia, aby mogły wypuścić nadmiar gazu. Uszczelnione akumulatory mają zawory kontrolujące uwalnianie, co prowadzi do jeszcze innej nazwy uszczelnionych akumulatorów: VRLA dla kwasowo-ołowiowych regulowanych zaworami

Innym rodzajem są komórki żelowe, które mają zagęszczacz w roztworze, dzięki czemu łączą w sobie pewne zalety obu poprzednich rodzajów. Nie spotkałem się z nimi, ale w zasadzie można je przywrócić w ten sam sposób, chociaż może wymagać trochę potrząsania. Są one powszechne w rozrusznikach jako akumulatory samochodowe o wysokiej wydajności.

Krok 2: Jak umiera akumulator kwasowo-ołowiowy

Teraz, kiedy omówiliśmy sposób działania i konstrukcji akumulatorów, łatwiej będzie wyjaśnić, w jaki sposób mogą zawieść. Oto dwa główne sposoby, w jakie nie są w stanie utrzymać opłaty:

Problemy z siarką

Osoby o skłonnościach chemicznych zauważą, że gdy kwas siarkowy odkłada elektron po drugiej stronie, atom siarki musi gdzieś iść, więc tworzy siarczan ołowiu na wierzchu płytki ołowianej. Teoretycznie jest to odwracane po ponownym naładowaniu, ale w rzeczywistości nie występuje w przypadku 100% siarki. Kryształy mogą się tworzyć i albo przyklejać do miedzi, zmniejszając jej aktywną powierzchnię (zasiarczenie), albo opadać na dno, przenosząc ze sobą część ołowiu, pozostawiając wgłębienia w płycie (wżery lub korozja), a także zmniejszając ilość siarki kwas dostępny w roztworze.

Pewna ilość zasiarczenia jest nieunikniona podczas cykli ładowania i rozładowania i jest głównym sposobem, w jaki bateria starzeje się i staje się bezużyteczna. Niewłaściwe ładowanie i rozładowywanie (zbyt szybkie lub zbyt głębokie) może doprowadzić do tego przedwcześnie.

Problemy z wodą

Kwas siarkowy to tylko niewielka część płynu wewnątrz akumulatora, około 25%. Dlatego musi być rozpuszczony w wodzie, aby dotarł do całej powierzchni płytek. Ponieważ mają różne temperatury wrzenia, woda może odparować i oddzielić się od mieszaniny, zmniejszając jej objętość i skutecznie „wysusząc” akumulator.

Jest to bardziej powszechne w przypadku akumulatorów, które nie są często poddawane cyklom, a dzieje się tak z powodu czynników środowiskowych.

Czy to jest martwe?

W obu przypadkach napięcie na zaciskach akumulatora będzie bardzo niskie (tylko kilka mV). Rezystancja będzie również bardzo wysoka, ale nie używaj trybu omowego multimetru do pomiaru tego! Oznacza to raczej, że pozwala na krążenie przez nią tylko bardzo małej ilości prądu, tak jak zrobiłby to duży rezystor. Możesz to zobaczyć, ustawiając amperomierz szeregowo między akumulatorem a ładowarką, gdzie mierzysz tylko niewielki prąd (kilka miliamperów).

Akumulator, którego używam jako przykład, miał przedwczesną utratę wody. Został kupiony jako nowy 10 lat temu i nigdy nie był używany. Cała woda wyparowała i dlatego elektrony nie mogły się poruszać.

Jeśli twoja bateria została zasiarczona, ta metoda prawdopodobnie nie będzie działać zbyt dobrze. Może nie dać żadnych rezultatów lub tylko ograniczone. Po pierwsze, pojemność baterii prawdopodobnie będzie mniejsza. Czytałem, że można użyć wysokiego prądu, aby zmusić kryształy siarczanu ołowiu do rozpuszczenia siarki z powrotem do roztworu i z płytek, ale nigdy tego nie próbowałem. Występujące prądy mieszczą się w zakresie 100-200 A (tak, całe ampery!), więc zwykle używa się spawarki (wydzielają niskie napięcia przy bardzo wysokich amperach)

Krok 3: Otwórz „Er Up”

W pozostałych krokach skupię się na zamkniętych bateriach, takich jak te, które sam odzyskuję

Zalane baterie są przeznaczone do otwierania i będą miały wskazanie, gdzie można podważyć pokrywki. Są one również przeznaczone do ponownego napełnienia, więc powinno to dać dobre wyniki, jeśli zauważysz, że są wysuszone.

Z drugiej strony zamknięte baterie nie miały być otwierane. Ale nie przejmujemy się tym zbytnio. Prawdopodobnie zauważysz szczeliny wokół pokrywy. W rzeczywistości są to otwory, z których wydostaje się nadmiar wodoru. Możesz użyć tych punktów, aby podważyć pokrywę małym płaskim śrubokrętem. Chociaż może się wydawać, że ma klipsy, w rzeczywistości wieczko jest przyklejone w kilku miejscach.

Teraz możesz zobaczyć 6 zaworów, które składają się na 6 ogniw tej baterii. Aby zajrzeć do środka, zdejmijmy je, ale bądź ostrożny:

• Wewnątrz może być pewne ciśnienie, które może spowodować, że zawór odleci po podniesieniu. Zalecane są szczypce.
• Wokół zaworu może znajdować się również kwas, który po usunięciu może zostać rozpylony na ciebie. Sugerowane są rękawiczki i/lub gogle, a także trzymanie shakera z wodorowęglanem sodu, aby zneutralizować wszelkie wycieki
• Zawory są bardzo ważne. Nie zgub ich!

Krok 4: Sprawdź

Światło w otworach zaworów i zajrzyj do ogniw Możesz docenić ołów, tlenek ołowiu i matę z włókna szklanego.

Jeśli wszystko wygląda na bardzo suche, świetnie! Dolanie wody przywróci żywotność baterii. Przynajmniej trochę. Więc czytaj dalej.

Pamiętaj: jeśli wyraźnie widzisz ciecz, ale na zaciskach otrzymujesz tylko kilka mV, ta metoda nie będzie działać dla Ciebie. Twoja bateria jest prawdopodobnie zasiarczona.

Wbijaj przewody multimetru w sąsiednie komórki i mierz napięcie i rezystancję. To jest szukanie szortów. Najpierw sprawdź napięcie, a powinieneś uzyskać co najwyżej kilka miliwoltów. Jeśli pomiar wydaje się wynosić zero woltów lub jest zbyt blisko niego, zmierz rezystancję. Bardzo niska wartość wskazuje, że ogniwo uległo zwarciu, to znaczy, że stykają się przeciwległe płytki. Nie polecałbym ich odzyskiwać, ponieważ napięcie ładowania będzie niższe (ładujesz mniej ogniw), a normalna ładowarka uszkodzi pozostałe. Jeśli wiesz, co robisz i potrafisz żyć z zarządzaniem napięciem dla niesprawnej baterii, śmiało daj mu jeszcze jedną szansę na życie. Jeśli nie, pamiętaj, że baterie te w 95% nadają się do recyklingu.

Krok 5: Zdobądź odpowiednią wodę

W przeciwieństwie do powszechnej wiedzy, czysta woda w rzeczywistości nie przewodzi. Woda z kranu będzie przewodzić prąd z powodu rozpuszczonych w niej zanieczyszczeń. Sód i inne zawarte w nim minerały tworzą sole, które mogą przenosić elektrony.

Ponieważ reakcja w naszym akumulatorze zależy od kwasu siarkowego przenoszącego elektrony, bardzo ważne jest, aby w dodawanej przez nas wodzie nie było żadnych innych cząsteczek przenoszących ładunki.

Wprowadź wodę destylowaną!

W tej wodzie wszystkie zanieczyszczenia zostały chemicznie oddzielone. Można go znaleźć w wielu supermarketach. Jest powszechnie stosowany w żelazkach do ubrań, ponieważ woda z kranu zawiera wapń, który może zatkać ich małe wewnętrzne przewody.

Ponadto z wodą do wstrzykiwań po destylacji obchodzono się w sposób sterylny. Nie jest to konieczne, ale ponieważ jest to dostępne w drogeriach, dla wielu (tak jak dla mnie) może być łatwiej je znaleźć i równie tanie.

W szczypcach lub w postapokaliptycznych scenariuszach przetrwania (jak to czytasz?) Woda deszczowa też działa dobrze, ponieważ została naturalnie destylowana (wyparowała w chmury).

Krok 6: Uzupełnij

Pozwólcie, że powtórzę: woda destylowana! Im większa bateria, tym więcej wody mieści, ponieważ ogniwa są większe; moje 12AH posiadało około 30 ml na komórkę (1 uncja?). Dobrze jest użyć pojemnika z podziałką lub strzykawki, aby ilość wody wlewanej do każdej komórki była równa.

Za pomocą lejka lub strzykawki wlej umiarkowaną ilość wody do pierwszego ogniwa, poczekaj, aż mata ją wchłonie (chyba że masz zalany akumulator, który nie ma maty) i napełnij go tuż poniżej górnej części Talerze.

Poziom może się zmienić po kilku ładowaniach, ponieważ mata wchłania roztwór, a część wody oddziela się (elektroliza). Wypełnij pozostałe komórki tą samą ilością.

Uważaj na kapilarność! Komórka może wydawać się pełna, gdy kropla tłuszczu przywiera do ścian otworu zaworowego. Bawełniany wacik lub stukanie powinny ponownie pozostawić otwór wolny. Wszystkie komórki powinny pobierać mniej więcej taką samą ilość wody.

Krok 7: Pierwsze nowe ładowanie

Pierwsze ładowanie będzie „ładowaniem aktywacyjnym”, w którym wznawiamy reakcję. Na tym etapie prąd płynący do akumulatora będzie bardzo niski. Przy 2 lub 3 cyklu nabierze prędkości i będzie ładować się z normalną prędkością.

Ważne jest, aby pierwszą garść doładować przy zdjętej pokrywie i/lub zaworach, aby nadmiar roztworu, który nieuchronnie znajduje się w baterii, nie rozlał się tak bardzo. Będzie to wodór, więc ważne jest, aby przewietrzyć pomieszczenie, aby uniknąć eksplozji!

Aby wykonać pierwsze ładowanie, podłącz akumulator do ładowarki szeregowo z amperomierzem. W tym celu musimy zmierzyć prąd. Zawsze możesz również użyć regulowanego zasilacza. Musi mieć kontrolę napięcia, podczas gdy ograniczanie prądu jest przydatne, ale nie jest konieczne.

Sprawdź na etykiecie akumulatora limit prądu ładowania. Jeśli twój zapas ma ograniczenie prądu, sugeruję ustawienie go na około 80% tego.

Jeśli bateria nie ma określonego limitu lub etykieta się zużyła, należy przyjąć, że limit wynosi około 40% pojemności znamionowej.

Aby rozpocząć, ustaw napięcie na 14,4 V. To jest standardowe napięcie ładowania dla 12V. Prąd początkowy będzie bardzo mały. Jeśli twój zasilacz jest w stanie, możesz zwiększyć napięcie, aby przyspieszyć reakcję. Wiele ładowarek z „trybem odzyskiwania” to robi. Bezpiecznie jest zwiększyć napięcie do 60 V dla akumulatora 12 V, o ile napięcie zmniejsza się, gdy akumulator zaczyna przyjmować coraz wyższy prąd. Aktualny limit zasilania będzie dla ciebie zmniejszał to napięcie.

Jeśli nie możesz przekroczyć 14,4 V (na przykład, jeśli używasz dedykowanej ładowarki), po prostu sprawdzaj prąd. Na początku będzie się zwiększać powoli, potem coraz szybciej i szybciej, aż do punktu, w którym zacznie spadać. Gratulacje, to normalne ładowanie!

Zdjęcia pokazują ten wzrost, a następnie spadek prądu

Gdy prąd osiąga około 0,03 razy pojemność akumulatora, jest on naładowany do ponad 90-95%

Krok 8: Uszczelnij kopię zapasową i kilka pierwszych zastosowań

(O ile bateria nie jest zalana, wystarczy ponownie założyć pokrywki) Jak wspomniano, poziom wody może się zmienić. Jeśli masz czas, naładuj i rozładuj akumulator kilka razy (podłącz żarówkę, silnik lub inne obciążenie, które szybko go rozładuje), aby uzyskać stabilny poziom roztworu.

Oczyść i osusz zawory i słupki zaworów. Załóż z powrotem zawory i ponownie przyklej pokrywkę, szukając miejsc, w których została sklejona i za pomocą kropli kleju cyjanoakrylowego na każdym. Połóż trochę wagi na wierzchu na chwilę i pozostaw do wyschnięcia.

Krok 9: Miej to na oku

Twoja bateria jest gotowa, ale została przywrócona, więc, co zrozumiałe, może zachowywać się dziwnie. Pojemność może być zmniejszona w zależności od przyczyny i stopnia uszkodzenia. Mój wydawał się prawie nienaruszony, inne mogą dać tylko 20% swojej poprzedniej pojemności. Prawdopodobnie mają nadmiar wody. To jest w porządku. Pamiętaj tylko, aby ładować ładunek w wentylowanym, wolnym od płomieni miejscu i że sporadycznie będą się pojawiać wycieki. W pobliżu trzymam solniczkę z wodorowęglanem sodu.