Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

[Solved] Akumulatory ołowiowo-kwasowe - właściwości (elektro)chemiczne

szy_mat 16 Mar 2019 19:44 1797 31
  • #1
    szy_mat
    Level 15  
    Witam szanownych kolegów!

    Ostatnio szukając źródeł wyjaśniających problematykę związaną z "tradycyjnymi" akumulatorami ołowiowo-kwasowymi znalazłem taki ciekawy materiał: http://wiki.diyfaq.org.uk/index.php/Lead_acid_battery_construction. Dalej zastanawiam się jednak, jak obliczyć objętość elektrolitu pomiędzy ołowiowymi elektrodami potrzebną dla danej pojemności akumulatora, jak i powierzchnię elektrod mającą kontakt z elektrolitem dla danej wydajności prądowej? Oczywiście zgrubsza wiem jakie reakcje chemiczne zachodzą w takim akumulatorze podczas ładowania i rozładowywania, jednak wciąż nie udało mi się znaleźć/wyprowadzić odpowiednich wzorów. Poza tym, o ile wydzielany przy ładowaniu wodór jest lżejszy od powietrza, to czy opary kwasu siarkowego również takowe są? Może któryś z kolegów jest obeznany w temacie takich akumulatorów i pomoże rozwiązać problem?

    Z góry dzięki.
  • Helpful post
    #2
    User removed account
    Level 1  
  • #3
    vodiczka
    Level 43  
    szy_mat wrote:
    Dalej zastanawiam się jednak, jak obliczyć objętość elektrolitu pomiędzy ołowiowymi elektrodami potrzebną dla danej pojemności akumulatora
    Czy kolega chce budować akumulator czy tylko poznać proporcje?
    Powierzchnia elektrod w sensie szerokość x wysokość jest niewielka w porównaniu z powierzchnią masy czynneej a to ona decyduje o pojemności akumulatora.

    szy_mat wrote:
    Poza tym, o ile wydzielany przy ładowaniu wodór jest lżejszy od powietrza, to czy opary kwasu siarkowego również takowe są?
    Powinno się tak ładować akumulator by nie wydzielał się wodór i tlen czyli bez gazowania elektrolitu.
    Kwas siarkowy praktycznie nie paruje, jeżeli elektrolit wydostaje się na zewnątrz to w wyniku intensywnego gazowania.
  • #4
    szy_mat
    Level 15  
    Tak, zamierzam budować akumulator(ownię), każdy akumulator miałby być zbudowany jako szczelny plastikowy pojemnik (zgrzewany plastik) z rurką prowadzącą od każdego akumulatora do wspólnego małego kominka "gazowego" na dachu budynku w celu odprowadzenia wodoru (praca cykliczna). Dla pewności szczelnego odprowadzenia gazów z reakcji w pomieszczeniu może być zamontowany czujnik stężenia wodoru, o na przykład taki: https://kamami.pl/gazu/211326-mq-8-czujnik-stezenia-wodoru-h2.html. Takie rozwiązanie rozwiązuje problem wentylacji akumulatorowni i jest tańsze od gotowych akumulatorów (AGM i wszelkie inne żele odpadają - za drogie dla tej pojemności).

    Wracając jednak do tematu, jak w takim razie wyliczyć tą "powierzchnię masy czynnej" dla danej pojemności i jaki związek w tej układance ma jeszcze objętość elektrolitu?

    Co do kwasu, słyszałem opinie, że akumulatory (nawet żelowe) wydzielają opary kwasu i aerozol kwasu wywołujący np. korozję metalowych szaf... czyli tylko przy nieprawidłowym użytkowaniu? Zawsze w środku akumulatora mogę zamontować czujnik temperatury kwasu i ograniczać prąd ładowania przy jej wzroście, wtedy nic nie będzie parować?
  • #5
    vodiczka
    Level 43  
    szy_mat wrote:
    Tak, zamierzam budować akumulator(ownię), każdy akumulator miałby być zbudowany jako szczelny plastikowy pojemnik
    Ambitne zamierzenie. Płyty dodatnie i ujemne zamierza kolega kupić czy wykonać samemu?
    Trudno będzie wykonać chałupniczo coś nad czym laboratoria badawcze producentów akumulatorów pracują od lat.
  • #6
    szy_mat
    Level 15  
    Płyty będą gotowe właśnie z takich laboratoriów. Możemy wrócić do tematu?
  • #7
    vodiczka
    Level 43  
    Jeżeli kupisz płyty u producenta to poda pojemność pojedynczej płyty i do jakich modeli akumulatorów są przeznaczone, wystarczy skopiować gotowe rozwiązanie.
    szy_mat wrote:
    Wracając jednak do tematu, jak w takim razie wyliczyć tą "powierzchnię masy czynnej" dla danej pojemności i jaki związek w tej układance ma jeszcze objętość elektrolitu?

    Obawiam się, że to są tajemnice producentów i profan nie jest w stanie obliczyć zależności, które cię interesują.
    "Oczywistą oczywistością" jest że elektrolitu musi być tyle aby przy pełnym naładowaniu/ rozładowaniu akumulatora, jego gęstość zmieniała się w dopuszczalnych granicach. Zarówno zbyt duże jak i zbyt małe stężenie elektrolitu powoduje negatywne skutki.
    Życzę sukcesu ale wątpię by osiągnął kolega lepszy stosunek szeroko pojętej jakości do ceny niż przy zakupie gotowych akumulatorów.
  • #8
    szy_mat
    Level 15  
    A jeżeli płyty wytnę po prostu z arkuszy ołowiu (utlenionego)? Przecież jakoś muszę wyliczyć ich rozmiar dla danej pojemności...
  • #10
    DiZMar
    Level 43  
    szy_mat wrote:
    A jeżeli płyty wytnę po prostu z arkuszy ołowiu (utlenionego)? Przecież jakoś muszę wyliczyć ich rozmiar dla danej pojemności...

    vodiczka wrote:
    No comment.

    A niech próbuje. Kto bogatemu zabroni... marnować ołów?
  • #11
    szy_mat
    Level 15  
    Nie za bardzo rozumiem co koledzy chcą przekazać... Czyżby jedynym sposobem było dobieranie wielkości płyt eksperymentalnie?
  • #12
    jdubowski
    Tube devices specialist
    szy_mat wrote:
    Nie za bardzo rozumiem co koledzy chcą przekazać...


    Koledzy chcą przekazać że z dziwnych przyczyn chcąc budować samodzielnie akumulatory nie posiadasz wiedzy iż dziś płyta to nie ołowiana blacha a ołowiana kratka z naprasowaną masą czynną.
    Gwoli ścisłości - z blachy Pb też wyjdzie płyta, ale ilość tej blachy by zapewnić właściwą powierzchnię będzie bardzo duża.
  • #13
    retrofood
    VIP Meritorious for electroda.pl
    szy_mat wrote:

    Wracając jednak do tematu, jak w takim razie wyliczyć tą "powierzchnię masy czynnej" dla danej pojemności i jaki związek w tej układance ma jeszcze objętość elektrolitu?

    Objętość elektrolitu nie ma większego znaczenia, zresztą jest to chyba najtańsza rzecz w tej zabawie, więc możesz nie oszczędzać. Obsługiwałem kiedyś dużą baterię kwasową na stacji wysokiego napięcia. 110 otwartych ogniw (połączonych szeregowo) w szklanych, prostopadłościennych pojemnikach. Pilnowałem, żeby poziom elektrolitu nie spadał poniżej górnej krawędzi płyt i dolewałem wody, jeśli to groziło.
    Przy takiej ilości ogniw, nie ma cudów, że wszystkie będą jednakowe. Zawsze jedne będą bardziej zużyte, inne mniej. Tak było i u mnie. Zawsze gazowało tylko kilka (przy danym prądzie doładowania), a kiedy stawało się to upierdliwe, wymienialiśmy je na nowe. Wtedy gazować zaczynały niektóre inne.

    Radzę też pamiętać, że produktem gazowanie jest nie tylko wodór, ale i tlen. W związku z tym w takich pomieszczeniach obowiązują surowe rygory ppoż. No i całe wykończenie pomieszczenia winno być kwasoodporne. I żadne szczelne plastykowe pojemniki tu nie pomogą, bo stan elektrolitu musi być kontrolowany, więc wszystkie szczelności trzeba rozszczelniać.

    To tak dla czytających, bo poziom wiedzy prezentowany przez Autora wskazuje, że buja on w obłokach. Ale cóż tam, wiosna idzie, to niech buja.
  • #14
    JESIOTR1
    Level 33  
    jdubowski wrote:
    dziś płyta to nie ołowiana blacha a ołowiana

    Najlepsza płyta jaką znam to w akumulatorze srebrowo-cynkowym elektronicznie sproszkowane i zgrzane srebro próby 1000 - płyta na niewielkie wymiary ale ma ogromną powierzchnię czynną.
    Każdy akumulator jest inny i nawet ołowiowe różnią się parametrami których jest bardzo dużo.
  • #15
    retrofood
    VIP Meritorious for electroda.pl
    szy_mat wrote:
    Nie za bardzo rozumiem co koledzy chcą przekazać... Czyżby jedynym sposobem było dobieranie wielkości płyt eksperymentalnie?


    Uważasz, że ludzie miewają w garażu laboratoria badawcze? Że każdy ma potrzebę projektowania akumulatora i traci czas na bezsensowne zabawy? Szukaj takiej wiedzy w Instytutach, a nie na forum. Ja, tak jak i większość tutaj piszących, znam przyjemniejsze sposoby spędzania czasu, a akumulatory kupujemy w sklepie.
  • Helpful post
    #16
    Inkwizycja
    Level 28  
    Chcesz zbudować akumulator to tu masz opisane krok po kroku jak to zrobić:https://sbc.org.pl/Content/311519/Publikacja-KC-6989.pdf. Pozycja nosi tytuł: "Akumulatory : przyrzady do nagromadzania siły przy robocie przerywanej : przewodnik niezbedny dla budujacych telegraf bez drutu".
  • #18
    retrofood
    VIP Meritorious for electroda.pl
    Chris_W wrote:
    Akumulatory da się robić samemu, robią tak jeszcze w krajach trzeciego świata.

    Ale tu chodzi o akumulatory wyłącznie kwasowe i o parametrach lepszych niż te, dostępne w sklepach.
  • #19
    Chris_W

    Level 38  
    To są akumulatory kwasowe ich jakość nie odbiega od fabrycznych. Jakość akumulatorów zależy od spójności pasty na płytach, oraz grubości łączników między płytami, przy produkcji ręcznej obie te rzeczy są porównywalne lub lepsze niż w fabryce, gdzie wszystko jest maksymalnie odchudzone materiałowo.

    Widziałem płyty w fabrycznych akumulatorach są ze dwa razy rzadsze niż te na filmikach (chodzi o kratownicę), tak samo łączniki między płytami, ołowiu tyle co kot napłakał, potem pod wpływem korozji płyty ulegają odłączeniu.
  • #20
    szy_mat
    Level 15  
    Wszystko już zgrubsza rozumiem, ale mogą mi koledzy wyjaśnić jeszcze czym jest ta powierzchnia mocy czynnej? Czy to pole całkowite blachy potraktowanej jako prostopadłościan? Co ma dać wtedy takie kratkowanie? Bo to mogę sobie wyciąć laserem na CNC, ale co to niby daje, bo powierzchnię kontaktu ołowiu to zdecydowanie zmniejsza przy jakiejś rozsądnej grubości blachy...
  • #21
    retrofood
    VIP Meritorious for electroda.pl
    Wiesz jaką powierzchnię ma guma w gąbce? Mniej więcej taką samą.
  • #22
    szy_mat
    Level 15  
    Dalej nie rozumiem.
  • #23
    retrofood
    VIP Meritorious for electroda.pl
    A wiesz jaką powierzchnię mają pęcherzyki w Twoich płucach? Jeśli nie, zapytaj wujka G.
  • #24
    szy_mat
    Level 15  
    Ale jaki to ma związek z powierzchnią masy czynnej akumulatora? Mógłby kolega napisać wprost zamiast bawić się w rebusy?
  • #25
    Chris_W

    Level 38  
    Przez to że masa jest porowata to jej powierzchnia styku z elektrolitem jest wiele razy większa niż płaska powierzchnia blachy. Kratownica służy jako konstrukcja mechaniczna - wzmacnia masę aby nie kruszyła się, służy też jako połączenie elektryczne i równomiernie zbiera/dostarcza prąd do całej elektrody - masa słabiej przewodzi i byłyby duże nierównomierności potencjału na powierzchni.
  • #26
    DiZMar
    Level 43  
    retrofood wrote:
    A wiesz jaką powierzchnię mają pęcherzyki w Twoich płucach? ...

    szy_mat wrote:
    Ale jaki to ma związek z powierzchnią masy czynnej akumulatora? ...

    Zasadniczy. Porównanie bardzo trafne. Jeżeli tego nie rozumiesz to na jakiej podstawie chcesz konstruować akumulator ołowiowy? Zrozumienie tego jest tak jak poznanie liter aby czytać. Uzupełnij wiedzę i to w zakresie znacznie szerszym niż nasze wypowiedzi na forum. Wujek Google pomoże Ci.
  • #27
    szy_mat
    Level 15  
    Grubość takiej blachy to jest powiedzmy 1mm. I teraz wycinając kawałek powiedzmy 10mmx20mm tracimy 400mm2 powierzchni (bo z dwóch stron) aby zyskać 60mm2 powierzchni "z grubości". No i jak to ma mi pomóc zwiększyć powierzchnię?
  • #29
    szy_mat
    Level 15  
    Czym jest w takim razie ten "ołów gąbczasty"?

    Dodano po 2 [minuty]:

    Jeżeli te otworki zrobię bardzo małe (np. laserem), powiedzmy 1x1mm, to wtedy bilans faktycznie jest dodatni, gdyż tracę 2mm2 powierzchni, a zyskuję 4mm2 "z grubości". Ale przecież płyty w akumulatorach mają te otwory znacznie większe... Czyżby grubość blachy była większa niż zakładam?