Bir Kurşun-Asit Pili Ölümden Geri Getirin: 9 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Tüm eski pil tasarımları arasında kurşun asit, halen en yaygın olarak kullanılan türdür. Enerji yoğunluğu (watt-saat/kg) ve düşük maliyeti onları yaygın kılmaktadır.

Herhangi bir pil türü gibi, bir elektrokimyasal reaksiyona dayanır: farklı kimyasal maddeler arasındaki etkileşim, esasen bir tarafta fazla elektron ve diğer tarafta bir eksiklik üretir. Bu fark ("potansiyel") voltajdır ve elektronlar devrenin etrafında dolaşırken bu açığı kapatmak için bir akım akışı sağlar. Fark nötralize ettikçe pildeki kullanılabilir şarj azalır. Şarj edilebilir pillerdeki anahtar, bu reaksiyonun tersine çevrilebilir olmasıdır, çünkü pile bir akım uygulamak (ondan dışarı çekmek yerine) şarjı eski haline getirecektir. Diğer elektrokimyasal reaksiyonlar, şarj edilememe pahasına daha yüksek enerji yoğunlukları sağlayabilir.

Her reaksiyon tarafından üretilen voltaj aşağı yukarı sabittir (şarj yüzdesine bağlı olarak biraz değişir). Kurşun asit 2 volttur. Örneğin, nikel bazlı şarj edilebilir piller 1.2 veya 1.4v'dir ve lityum hücreler 3.7v'dir. Bu nedenle, bir 12v pil istiyorsanız, voltajları eklemek için bu reaksiyonların birkaçını seri olarak yerleştirmeniz gerekecektir. Bunların her birine hücre denir. Resimlerde gördüğünüz gibi 12v kurşun asit 6 hücreden oluşmaktadır. 12v, 6v, 8v ve hatta tek hücreli 2v piller yaygındır.

Daha sonra, pilinize ne yapılması gerektiğini belirleyebilmeniz için kurşun-asit hücrelerin nasıl oluşturulabileceğini açıklayacağım.

1. Adım: Pil Türünüzü Tanımlayın

Bu pillerin 3 ana bileşeni vardır. Evet, kurşun ve asit. Spesifik olarak, bir sülfürik asit çözeltisi, kurşun levhalar ve kurşun oksit levhalar. Kurşun plakalar negatiftir. Kurşun oksit, kurşuna bağlı oksijen atomlarının elektronları "eksik" olduğundan (elektronlar negatif yüke sahiptir), bu nedenle "daha az negatif" = pozitif olduğundan, kurşun oksit pozitifi yapar. Suda çözünen sülfürik asit elektrolit olarak adlandırılır ve bu plakalara elektronları taşır ve kurşunla reaksiyona girerek elektronları serbest bırakır.

Plakaların miktarı, kalınlığı ve boyutu ve elektrolitin tutulma şekli değişebilir.

Marş ve derin döngülü piller

Bu pillerin farklı kullanım amaçları, plakaların boyutlarının farklı olduğu anlamına gelir. Bir marş aküsü, benzinli araçlarda yaygın olarak bulunan şeydir. Ana görevleri, motoru çalıştıran motoru çalıştırmak için kısa bir süre için büyük bir akım vermektir. Normal kullanımları onları çok fazla boşaltmaz - sadece oldukça hızlı şarj olan büyük, kısa bir dalış. Arabadaki alternatör, ışıkları, stereoyu, ECU'yu ve diğer tüm elektronik aksamları çalıştırırken aküyü şarjlı tutar.

Derin döngülü aküler ise yavaş ama önemli miktarda deşarjla başa çıkmak için tasarlanmıştır. Bir hevesle (yani büyük akım dalgalanmaları) çok fazla "yumruk" sağlayamayabilirler, ancak hasar görmeden önce çok daha fazla deşarj edilebilirler. UPS'lerde, güneş enerjisi sistemlerinde, acil durum ışıklarında ve forkliftler, golf arabaları, bazı teslimat kamyonları, erken ve DIY elektrikli arabalar ve çocuk oyuncakları gibi birçok elektrikli araçta bulduklarınız bunlardır.

Su basmış ve sızdırmaz piller

Bu ayrım, elektrolitin hücre içinde tutulma şeklinden kaynaklanmaktadır. Reaksiyonun gerçekleşebilmesi için plakaların sülfürik asit çözeltisi ile çevrelenmesi gerekir. Bunu başarmanın en basit yolu, plakaları sıvı çözeltiye daldırmaktır. İşte gidiyorsunuz: su basmış pil. Su basmış aküler, marş motoru (çoğu araba aküsü) veya derin döngü (örneğin forklift veya golf arabası aküleri) olabilir.

Büyük bir avantaj, şarj olurken biraz su kaybolduğu için (bununla ilgili daha fazla bilgi daha sonra), daha fazla su kaybetmeyi göze alabileceğiniz için daha hızlı şarj edebilirsiniz ve sık sık doldurun. Büyük bir dezavantaj, sadece yatay olarak kurulabilmeleridir.

Mühürlü veya "bakım gerektirmeyen" piller, bunun yerine plakaların arasında bir cam elyafı tabakasına sahiptir - emici bir cam mat veya bunların başka bir adı olan AGM. Fiberglas çözeltiyi emer ve her iki plaka türüyle temas halinde tutarken, pilin zarar görmesi durumunda temas etmelerini ve kısa devre yapmalarını da önler. Bu, aynı zamanda açılı olarak kurulabilecekleri ve dökülmeden veya sorun çıkarmadan önce daha fazla kötüye kullanıma maruz kalabilecekleri anlamına gelir.

Şarj reaksiyonu hidrojeni serbest bıraktığından, kurşun asitli pillerin fazla gazı dışarı çıkarabilmeleri için havalandırmaya ihtiyacı vardır. Mühürlü piller, salımı kontrol etmek için valflere sahiptir, bu da mühürlü keçeler için başka bir isme yol açar: Valf ayarlı kurşun asit için VRLA

Başka bir tür, çözeltide bir koyulaştırıcıya sahip olan ve bu nedenle önceki her iki türün bazı faydalarını birleştiren jel hücrelerdir. Bunlara rastlamadım ama prensipte aynı şekilde eski haline getirilebilir, ancak biraz sallama gerektirebilir. Bunlar, yüksek performanslı araba aküleri olarak marş türünde yaygındır.

Adım 2: Kurşun Asitli Pil Nasıl Ölür?

Artık pillerin çalışma ve yapılış şeklini gözden geçirdiğimize göre, pillerin nasıl bozulabileceğini açıklamak daha kolay olacaktır. Bunlar, bir suçlamayı tutamaz hale gelmelerinin iki ana yoludur:

kükürt sorunları

Kimyasal olarak eğimli olanlar, sülfürik asit elektronu diğer tarafa bırakırken, kükürt atomunun bir yere gitmesi gerektiğini ve bu nedenle kurşun levhanın üstünde kurşun sülfat oluşturduğunu fark etmiş olacaktır. Bu, teorik olarak yeniden şarj edildiğinde tersine çevrilir, ancak gerçekte kükürtün %100'ü için oluşmaz. Kristaller oluşabilir ve bakıra yapışabilir, aktif yüzey alanını azaltabilir (sülfasyon) veya levhada çukurlar bırakarak (çukurlaşma veya korozyon) ve ayrıca sülfürik miktarını azaltarak kurşunun bir kısmını taşıyarak tabana düşebilir. Çözeltide bulunan asit.

Şarj ve deşarj döngülerinde bir miktar sülfatlaşma kaçınılmazdır ve pilin eskimesinin ve kullanılamaz hale gelmesinin ana yoludur. Uygun olmayan şarj ve deşarj (çok hızlı veya çok derin) zamanından önce buna neden olabilir.

Su sorunları

Sülfürik asit, pilin içindeki sıvının sadece küçük bir kısmıdır, yaklaşık %25'tir. Bu nedenle, plakaların tüm alanına ulaşması için suda çözülmesi gerekir. Farklı kaynama noktalarına sahip olduklarından, su buharlaşabilir ve karışımdan ayrılabilir, hacmini azaltır ve pili etkili bir şekilde "kurutur".

Bu, sık sık döngüye girmeyen ve bunun yerine çevresel faktörlerden kaynaklanan pillerde daha yaygındır.

öldü mü?

Her iki durumda da akü terminallerindeki voltaj çok düşük olacaktır (sadece birkaç mV). Direnç de çok yüksek olacaktır, ancak bunu ölçmek için multimetrenizin ohm modunu kullanmayın! Bunun yerine, büyük bir direnç gibi, yalnızca çok az miktarda akımın içinden geçmesine izin verdiği anlamına gelir. Bunu, ampermetrenizi pil ve şarj cihazı arasına seri bağlayarak görebilirsiniz; burada yalnızca küçük bir akımı (birkaç miliamper) ölçeceksiniz.

Örnek olarak kullandığım pilde erken su kaybı oldu. 10 yıl önce sıfır alındı ve hiç kullanılmadı. Suyun tamamı buharlaştı ve bu nedenle elektronların etrafta dolaşmasının bir yolu yoktu.

Piliniz sülfatlanmışsa, bu yöntem muhtemelen çok iyi çalışmayacaktır. Hiçbir sonuç vermeyebilir veya yalnızca sınırlı sonuçlar verebilir. Birincisi, pil kapasitesi muhtemelen daha küçük olacaktır. Kurşun sülfat kristallerini, sülfürü tekrar çözeltiye ve plakalardan ayırmaya zorlamak için yüksek bir akımın kullanılabileceğini okudum, ama hiç denemedim. İlgili akımlar 100-200 A (evet, tam amper!) aralığındadır, bu nedenle normalde bir kaynakçı kullanılır (çok yüksek amperlerde düşük volt verirler)

3. Adım: 'Er Up'ı açın

Adımların geri kalanında kendimi kurtardığım gibi kapalı pillere odaklanacağım

Su basmış piller açılmak içindir ve kapakları nereden kaldırabileceğinizi gösterir. Bunların da yeniden doldurulması gerekiyor, bu yüzden kuruduğunu görürseniz bu iyi sonuçlar vermelidir.

Öte yandan, mühürlü piller açılmak için tasarlanmamıştı. Ama biz bunu çok dert etmiyoruz. Muhtemelen kapağın etrafındaki yuvaları fark edeceksiniz. Bunlar aslında fazla hidrojenin çıktığı deliklerdir. Küçük bir düz uçlu tornavida ile kapağı kaldırmak için bu noktaları kullanabilirsiniz. Klipsli gibi görünse de, kapak aslında birkaç noktaya yapıştırılmış.

Şimdi bu pilin 6 hücresini oluşturan 6 valfi görebilirsiniz. İçini görmek için çıkaralım ama dikkatli olalım:

• İçeride bir miktar basınç olabilir ve bu da kaldırıldığında valfin uçup gitmesine neden olabilir. Pense tavsiye edilir.
• Ayrıca valfin etrafında asılı kalan ve çıkardığınızda üzerinize püskürtülen bir miktar asit de olabilir. Herhangi bir dökülmeyi nötralize etmek için bir sodyum bikarbonat çalkalayıcı bulundurduğu gibi eldivenler ve/veya gözlükler önerilir.
• Vanalar çok önemlidir. Onları kaybetme!

4. Adım: İnceleyin

Valf deliklerinin içini aydınlatın ve hücrelerin içini görünKurşun, kurşun oksit ve fiberglas matı takdir edebilirsiniz.

Hepsi çok kuru görünüyorsa, harika! Biraz su eklemek pilinizin ömrünü uzatacaktır. En azından biraz. Öyleyse okumaya devam et.

Unutmayın: Sıvıyı açıkça görebiliyorsanız ancak terminallerde yalnızca birkaç mV alıyorsanız, bu yöntem sizin için çalışmayacaktır. Piliniz muhtemelen sülfatlanmıştır.

Multimetre kablolarınızı bitişik hücrelere sokun ve voltaj ve direnci ölçün. Bu şort aramak içindir. Önce voltajı kontrol edin ve en fazla birkaç milivolt almalısınız. Ölçüm sıfır volt gibi görünüyorsa veya buna çok yakınsa, direnci ölçün. Çok düşük bir değer, bir hücrenin kısa devre yaptığını, yani zıt plakaların temas ettiğini gösterir. Şarj voltajı daha düşük olacağından (daha az hücre şarj ediyorsunuz) ve normal bir şarj cihazı diğerlerine zarar vereceğinden bunları kurtarmanızı tavsiye etmem. Ne yaptığınızı biliyorsanız ve engelli pilinizin voltajını yönetmekle yaşayabilirseniz, elbette devam edin ve ona hayatta bir şans daha verin. Değilse, bu pillerin %95 oranında geri dönüştürülebilir olduğunu unutmayın.

Adım 5: Doğru Suyu Alın

Popüler bilginin aksine, saf H2O aslında iletken değildir. Musluk suyu, içinde çözünen safsızlıklar nedeniyle elektriği iletir. İçinde bulunan sodyum ve diğer mineraller elektron taşıyabilen tuzlar oluşturur.

Bataryamızdaki reaksiyon elektronları taşıyan sülfürik aside bağlı olduğundan, eklediğimiz suda başka yük taşıyan moleküllerin bulunmaması çok önemlidir.

Damıtılmış suya girin!

Bu su tüm safsızlıkları kimyasal olarak ayırmıştır. Birçok süpermarkette bulunabilir. Musluk suyu, küçük iç borularını tıkayabilen kalsiyum içerdiğinden çamaşır ütülerinde kullanım yaygındır.

Ayrıca enjekte edilebilir su damıtıldıktan sonra steril bir şekilde işlenmiştir. Gerekli değil, ancak bu eczanelerde mevcut olduğundan, çoğu için (benim için olduğu gibi) bulması daha kolay ve aynı derecede ucuz olabilir.

Bir tutamda veya kıyamet sonrası hayatta kalma senaryolarında (bunu nasıl okuyorsunuz?) yağmur suyu da doğal olarak damıtıldığı için (bulutlara buharlaştırıldığı için) iyi çalışır.

Adım 6: Yeniden Doldurun

Tekrar etmeme izin verin: damıtılmış su! Pil ne kadar büyükse, hücreler daha büyük olduğundan, o kadar fazla su tutar; 12AH'ım hücre başına yaklaşık 30 mL (1oz?) tuttu. Her hücreye koyduğunuz su miktarı eşit olacak şekilde dereceli bir kap veya şırınga kullanmak iyidir.

Bir huni veya şırınga yardımı ile ilk hücreye orta derecede su dökün, matın emmesini bekleyin (tabii olmayan, su basmış bir piliniz yoksa) ve üst kısmın hemen altına kadar doldurun. Tabaklar.

Paspas çözeltiyi emdiği ve suyun bir kısmı ayrıldığından (elektrolize uğradığından) birkaç şarjdan sonra seviye değişebilir. Kalan hücreleri aynı miktarda doldurun.

Kılcal damarlara dikkat! Bir yağ damlası valf deliği duvarlarına yapıştığında bir hücre dolu görünebilir. Bir pamuklu çubuk veya bir miktar dokunma, açıklığı tekrar serbest bırakmalıdır. Tüm hücreler aşağı yukarı aynı miktarda su almalıdır.

7. Adım: İlk Yeni Ücretlendirme

İlk ücret, reaksiyonu yeniden başlattığımız bir "aktivasyon ücreti" olacaktır. Bu aşamada aküye giden akım çok düşük olacaktır. 2. veya 3. döngüde hız alacak ve normal hızda şarj olacaktır.

İlk bir avuç dolusu şarjı kapak ve/veya valfler kapalıyken yapmak önemlidir, böylece artık kaçınılmaz olarak pilinizde bulunan fazla çözelti o kadar fazla dökülmez. Bu hidrojen olarak çıkacaktır, bu nedenle patlamaları önlemek için alanın havalandırılması da önemlidir!

İlk şarjı yapmak için pili ampermetre ile seri olarak şarj cihazına bağlayın. Bunun için akımı ölçmemiz gerekecek. Ayrıca her zaman ayarlanabilir bir güç kaynağı kullanabilirsiniz. Akım sınırlaması faydalı ancak gerekli değilken, voltaj kontrolüne sahip olması gerekir.

Şarj akımı limiti için pil etiketini kontrol edin. Tedarikinizde akım sınırlaması varsa, bunun yaklaşık %80'ine ayarlamanızı öneririm.

Pilinizin belirtilen bir sınırı yoksa veya etiketi aşınmışsa, sınırı nominal kapasitenin yaklaşık %40'ı olarak kabul edin.

Başlamak için voltajınızı 14,4 volta ayarlayın. Bu, 12V için standart şarj voltajıdır. İlk akım çok küçük olacaktır. Güç kaynağınız yeterliyse, reaksiyonu hızlandırmak için voltajı artırabilirsiniz. "Kurtarma modu" olan birçok şarj cihazı bunu yapar. Pil gitgide daha yüksek akımı kabul etmeye başladıkça voltajı düşürdüğünüz sürece, 12V'luk bir pil için 60V'a kadar çıkmak güvenlidir. Tedarikinizdeki akım limiti bu voltajı sizin için düşürmeye devam edecektir.

14,4v'nin üzerine çıkamıyorsanız (örneğin, özel bir şarj cihazı kullanıyorsanız), akımı kontrol etmeye devam edin. İlk başta sadece yavaş artacak, sonra daha hızlı ve daha hızlı, düşmeye başladığı bir noktaya kadar. Tebrikler, bu normal şarj!

Fotoğraflar, akımdaki bu artış-sonra-azalışı gösteriyor

Akım, pil kapasitesinin yaklaşık 0,03 katına ulaştığında, %90-95'in üzerinde şarj edilmiştir.

8. Adım: Yedekleme ve İlk Birkaç Kullanım Mühürleyin

(Akü dolu değilse, kapakları tekrar açmanız yeterlidir) Belirtildiği gibi, su seviyesi değişebilir. Zamanınız varsa, çözümü sabit bir düzeye getirmek için pili birkaç kez şarj edin ve boşaltın (bir ampul, motor veya hızlı deşarj olacak başka bir yük bağlayın).

Valfleri ve valf direklerini temizleyin ve kurulayın. Valfleri tekrar takın ve yapıştırıldığı yerleri arayarak ve her birine bir damla siyanoakrilat yapıştırıcı kullanarak kapağı tekrar yapıştırın. Bir süre üstüne biraz ağırlık koyun ve kurumaya bırakın.

9. Adım: Gözünüz Üzerinde Olsun

Piliniz hazır ama ölü olarak geri getirildi, bu nedenle, anlaşılır bir şekilde, garip davranabilir. Nedenine ve hasarın derecesine bağlı olarak kapasite düşebilir. Benimki neredeyse etkilenmemiş görünüyordu, diğerleri önceki kapasitelerinin sadece %20'sini verebilirler. Fazla suları olması muhtemeldir. Tamamdır. Sadece havalandırılmış, alevsiz bir alanda şarj etmeyi unutmayın; bu durumda dökülmeler ara sıra meydana gelir. Yanında sodyum bikarbonatlı tuzluk bulundururum.