ساختار باتری اسیدی (ساختار باتری سربی اسیدی)

در این مقاله ساختار باتری اسیدی یا باتری سربی اسیدی توضیح‌داده‌شده‌است.

ظروف باتری سرب اسید

از آنجاکه این محفظه باتری عمدتاً حاوی اسید سولفوریک‌است ازاین روموادمورد استفاده در ساخت یک باتری سربی اسیدی باید در برابر اسید سولفوریک مقاوم‌باشند. ظرف مواد نیز باید عاری از ناخالصی هایی‌باشد که برای اسید سولفوریک مضر هستند. به خصوص آهن و منگنز غیرقابل‌تحمل‌هستند.

شیشه ، چوب سرب ، ابونیت ، لاستیک سخت از ترکیب قیر ، مواد سرامیکی و پلاستیک های قالب دار دارای خصوصیات فوق‌هستند ، از این رو ظرف باتری سربی اسیدی از هر یک از این مواد ساخته‌شده‌است. ظرف محکم با پوشش محکم در بالای بسته‌شده‌است.

پوشش بالا دارای سه سوراخ‌است ، یکی در انتهای آن برای پست ها و دیگری در وسط برای دریچه هوا و از طریق آن الکترولیت ریخته می‌شود و گازهاخارج‌می‌شوند.

در پایین کف ظرف باتری سربی اسیدی ، دو دنده برای نگه داشتن‌صفحات باتری سربی اسیدی مثبت و دو میله دیگر برای نگه داشتن صفحات منفی‌وجوددارد. میله‌ها به عنوان تکیه گاه برای صفحات عمل‌می‌کنند و در عین حال آنها را از اتصال کوتاه محافظت‌می‌کنند که ممکن‌است درنتیجه در اثر ریزش ماده فعال از صفحات به پایین ظرف‌ایجاد‌شود. ظرف اساسی ترین قسمت‌ساخت باتری سربی‌اسیدی‌است.

باتری سربی – اسیدی

+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=

صفحات باتری سربی اسیدی

بطورکلی دو روش برای تولید مواد فعال سلول و اتصال آنها به صفحات سرب وجوددارد. این روش ها با نام مخترعینشان شناخته‌شده‌اند.

1. صفحات پلانت [1]یا صفحات باتری سربی اسیدی تشکیل‌داده‌شده.
2. صفحات Faure [2]یا صفحات باتری سربی اسیدی‌چسبیده.

فرآیند پلانت

در این فرایند دو ورق سرب در H₂SO₄ رقیق غوطه‌ور‌می‌شود. هنگامی که یک جریان از یک منبع خارجی به داخل این سلول سربی اسیدی منتقل‌می‌شود ، در اثر الکترولیز ، هیدروژن و اکسیژن تکامل‌می‌یابد. در آند ، حملات اکسیژن منجر به تبدیل آن به PbO₂ می‌شود در حالی که کاتد بی‌تأثیر است زیرا هیدروژن نمی تواند هیچ ترکیبی با سرب‌تشکیل‌دهد.

اگر سلول‌تخلیه‌شود ، صفحه پوشیده شده با پراکسید به کاتدتبدیل‌می‌شود ، بنابراین هیدروژن روی آن‌تشکیل‌می‌شود و بااکسیژن PbO₂ ترکیب‌می‌شود تا آب به این ترتیب شکل‌بگیرد،

در عین حال ، اکسیژن به سمت آند می‌رود که سرب‌است و برای تشکیل PbO₂ واکنش نشان‌می‌دهد. از این رو آند با یک صفحه نازک از PbO₂ پوشانده‌می‌شود.

با واژگونی مداوم جریان یا با شارژ و دشارژ ، فیلم نازک PbO₂ ضخیم تر و ضخیم ترخواهد‌شد و قطب سلولی زمان بیشتری برای معکوس شدن‌خواهد‌داشت. دو صفحه سرب پس از قرارگرفتن در معرض صدها معکوس‌شدن ،یک پوسته پراکسید سرب به اندازه کافی ضخیم به دست‌می‌آورند تا ظرفیت کافی را بدست‌بیاورد. این فرآیند ساخت صفحات مثبت به عنوان تشکیل‌شناخته‌می‌شود. صفحات باتری سربی اسیدی منفی توسط همین فرآیند‌ساخته‌می‌شوند.

ساختار صفحه Plante

صفحه پلانت

مشاهده‌می‌شودکه از آنجا که ماده فعال روی صفحه پلانت از یک لایه نازک PbO₂ بر روی و از سطح صفحه سرب تشکیل‌شده‌است، بنابراین برای‌بدست آوردن‌حجم قابل ملاحظه‌ای ازآن که هر چه بزرگ تر باشد مطلوب‌تراست. سطح صفحه باتری سربی اسیدی را می‌توان با شیار زدن یا لمینیت افزایش‌داد. شکل یک صفحه مثبت پلانته را نشان‌می‌دهد که از یک شبکه سرب خالص با سطوح ریز ریز‌تشکیل‌شده‌است. ساخت این صفحات شامل تعداد زیادی لمینیت عمودی‌نازک‌است که در فواصل توسط میله های اتصال افقی‌تقویت‌می‌شوند. این افزایش سطح وسیعی را در پی‌دارد. ویژگی اصلی ساخت باتری سربی اسیدی ، قرار دادن حجم زیادی از مواد فعال یعنی PbO₂ در صفحه‌فعال‌است.

صفحات مثبت معمولاً توسط پروسه پلانت‌تولید‌می‌شوند و صفحات آن به صفحه پلنت‌معروف‌است. صفحات باتری سربی اسیدی منفی نیز می‌توانند توسط این فرآیند‌تولید‌شوند اما برای صفحه منفی این فرآیند غیر‌عملی‌است.

 

+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=

صفحه فاور

در فرآیند فاور ، ماده فعال بجای اینکه بطورالکترولیت از ورقه سرب در فرآیند پلانت‌ساخته‌شود ، بصورت مکانیکی ایجاد‌می‌شود. ماده فعال که به شکل سرب قرمز (Pb₃O₄) یا سنگین (PbO) یا مخلوط دو در نسبت های‌مختلف‌است ، به داخل محورهای یک شبکه سرب نازک پرس‌می‌شود که به عنوان رسانای جریان نیز عمل‌می‌کند.

پس از چسباندن شبکه ها با مواد فعال ، صفحات در محلول ضعیف اسید سولفوریک با وزن مخصوص 1.1 تا 1.2 ، خشک ، سخت شده و مونتاژ می‌شوند این عمل با عبور جریان بین آنها تشکیل می‌شوند. برای تشکیل صفحه منفی این صفحات به‌عنوان کاتد متصل‌می‌شوند. اکسیژن تکامل یافته در آند ، اکسید سرب (Pb₃O₄) را به پراکسید سرب (PbO₂) تبدیل‌می‌کند و هیدروژن تکامل یافته در کاتد باعث کاهش مونوکسید سرب (PbO) به سرب اسفنجی(Pb)‌می‌شود.

همچنین

تشکیل صفحات مثبت شامل تبدیل اکسید سرب به پراکسید سرب‌است. یک اکسید سرب بالا ، مانند Pb₃O₄ هم از نظر ملاحظات اقتصادی ، هم از نظر زمان هم از نظر جریان استفاده می‌شود ، اگرچه در عمل مخلوطی از Pb₃O₄ استفاده می‌شود. فرآیند فاور بسیار مناسب برای تولید صفحات فاور لامپ به جای صفحات باتری سربی اسیدی مثبت‌است.

به منظور به دست آوردن ظرفیت زیاد درساخت کوچکتر باتری سربی اسیدی ، یک سطح بزرگ باید در معرض الکترولیت باشد و از آنجا که اندازه یک صفحه واحد محدود‌است ، بنابراین برای افزایش ظرفیت باتری سربی اسیدی ، تعداد صفحات منفی و مثبت به طور موازی وصل‌می‌شوند. صفحات مثبت و منفی مجاور با قرار دادن یک عایق یا جدا کننده بین آنها‌جدا‌می‌شوند.

جداسازها از پلاستیک ، فایبرگلاس ، لاستیک سخت یا چوب ساخته شده‌اند. تعداد صفحات منفی در یک سلول همیشه بیش از تعداد صفحات‌مثبت‌است به طوری که صفحات انتهایی در هر دو طرف گروه منفی‌باقی‌بمانند. این کار به گونه ای انجام شده است که همه صفحات مثبت از هر دو طرف به خوبی می‌توانند‌کارکنند. این ساختار از صفحات مثبت و منفی در اسید سولفوریک رقیق‌شده در ظرف باتری سربی اسیدی غوطه ور می‌شوند. باتری دو پایانه‌دارد – مثبت و منفی.

 

+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=

[1] Plante plates

[2] Faure plates

[3] Faure Plate

 

مقالات مرتبط :

شارژ باتری و تخلیه باتری (شارژ و دشارژ باتری)

باتری های سری و باتری های موازی

ساختار باتری های قلیایی (آلکالاین) / عملکرد باتری های قلیایی

باتری آلمینوم هوا (هوا آلمینیوم) چگونه کار می کنند (به علاوهDIY)

 

لینک زبان اصلی مقاله :

Construction of Lead Acid Battery