3 principais tipos de células secundárias

Este artigo lança luz sobre os três principais tipos de células secundárias. Os tipos são: 1. Célula secundária de ácido-chumbo 2. Célula secundária de níquel-ferro 3. Células de níquel-cádmio.

Célula Secundária de Chumbo Ácido Tipo 1.:

Neste tipo de baterias, uma célula de chumbo consiste de dois eletrodos, compostos de compostos de chumbo, imersos em um eletrólito de ácido sulfúrico diluído. Os materiais ativos dos eletrodos são depositados como revestimento nas grades de suporte.

Os eletrodos consistem em uma ou mais grades (ou placas), sendo as placas anódicas e catódicas ajustadas alternadamente face a face. Mas quando a célula é descarregada, as grades do cátodo e do ânodo são revestidas com sulfato de chumbo.

Quando a célula é carregada, as grades do anodo são revestidas com peróxido de chumbo e as grades do catodo são chumbo puro. Agora vamos ver como isso funciona; na fórmula química abaixo a ação química básica e fundamental que ocorre nessas baterias é mostrada,

No entanto, quando totalmente carregada, a célula desenvolve um fem de cerca de 2 volts, mas, como é descarregada, a fem diminui lentamente para cerca de 1, 8 volts. Se a célula tiver permissão para descarregar completamente, sua voltagem finalmente cai muito rapidamente.

A descarga completa, no entanto, provavelmente resultará na desintegração dos eletrodos, de modo que é uma prática padrão recarregar as células de ácido-chumbo antes que sua tensão de circuito aberto caia abaixo de 1, 8 volts. Quando a tensão fica abaixo de 1, 8 volts, torna-se difícil recarregar a bateria. Portanto, deve sempre ser verificado se essa tensão não cai abaixo de 1, 8 volts.

Gravidade Específica do Eletrólito:

A gravidade específica do eletrólito é importante para o correto funcionamento da célula. Quando esta está totalmente carregada, a gravidade específica do eletrólito é de cerca de 1, 21, mas quando a célula é descarregada para 1, 8 volts, a gravidade específica é de cerca de 1, 18.

A mudança na gravidade específica é provocada porque, quando a célula é descarregada, parte do ácido é usada na formação de sulfato de chumbo no eletrodo e alguma água é produzida.

A proporção de ácido para a água é, portanto, menor. O estado de carga de uma célula de chumbo-ácido pode ser determinado medindo a gravidade específica do eletrólito com um hidrômetro. No caso de baterias com lâmpada de cobertura, o peso específico pode ser maior do que o indicado acima, porque é necessária uma característica de descarga específica nas baterias da lâmpada de teto.

Tipo # 2. Célula Secundária de Ferro Níquel:

Este tipo de bateria consiste de um eletrodo composto de níquel e um eletrodo composto de ferro imersos em um eletrólito de hidróxido de potássio, ao qual foi adicionado um pouco de hidrato de lítio para melhorar a condutividade da célula. Quando a célula é descarregada, o material ativo no ânodo é o hidróxido de níquel, enquanto que no cátodo é o óxido de ferro.

Agora, quando a célula está carregada, peróxido de níquel se forma no anodo e ferro puro aparece no cátodo. Não há alteração química no eletrólito e sua gravidade específica permanece a mesma durante todo o ciclo da célula. A Fig. 5.4 ilustra o funcionamento deste tipo de bateria.

Na construção da bateria de ferro-níquel, o ânodo consiste em vários tubos feitos de fita de aço perfurada, enrolados em espiral e mantidos juntos por anéis de aço. Os tubos são fortemente revestidos com níquel e o composto de níquel ativo é embalado neles. Camadas de níquel em flocos são intercaladas com o material ativo, a fim de melhorar a condutividade dentro do ânodo.

O cátodo consiste de tiras de aço perfuradas niqueladas perfuradas nos bolsos nas quais o composto de ferro ativo é embalado. A condutividade do cátodo é melhorada pela adição de um pouco de mercúrio ao material ativo.

A célula alcalina de ferro-níquel desenvolve uma fem de 1, 4 volts quando totalmente carregada e é normalmente recarregada quando a tensão do circuito aberto cai para cerca de 1, 1 volts. Ao contrário da célula de ácido-chumbo, no entanto, a célula alcalina não sofre danos se estiver completamente descarregada.

No entanto, a célula de ferro de níquel alcalino é mais leve que uma célula de chumbo-ácido de capacidade semelhante, mas sua eficiência é menor. A capacidade da célula varia com a temperatura. De fato, abaixo de 12 ° C (53 ° F), a capacidade da célula cai drasticamente, de modo que é importante garantir que a célula opere a essa temperatura crítica ou acima dela.

Uma aplicação típica de células de níquel-ferro é a bateria padrão de 30 volts cc associada ao comutador de alta tensão.

Digite # 3. Células de níquel-cádmio:

Este tipo de célula é baseado na reação entre o hidróxido de níquel e o hidróxido de cádmio em um eletrólito alcalino. Por cuidadosa disposição da reação química, foi possível evitar o excesso de gás e fabricar uma unidade recarregável selada. A reação química deste tipo de bateria pode ser mostrada como

Do exposto acima, vemos que em uma bateria de níquel-cádmio totalmente carregada, o hidróxido de níquel está em um alto grau de oxidação e o material negativo é reduzido a cádmio puro. Na descarga, o hidróxido de níquel é reduzido a um grau mais baixo de oxidação e o cádmio na placa negativa é oxidado.

A reação química consiste, assim, na transferência de oxigênio de uma placa para a outra e o eletrólito atua como um condutor ionizado apenas e não reage com nenhuma das placas de maneira alguma. É também de notar que a gravidade específica não se altera através de carga ou descarga.

A construção de um aço niquelado conforma o pólo negativo contendo eletrodos de compostos altamente porosos (níquel; positivo; cádmio: negativo) saturados com material ativo. O eletrodo positivo é conectado à tampa superior para formar o pólo positivo.

As placas porosas que contêm cerca de 80% de vazios são impregnadas com os materiais de eléctrodos activos após tratamento com alto vácuo para assegurar um elevado grau de utilização do espaço. Conectado aos eletrodos são tiras de níquel puro soldadas ao revestimento externo. Os separadores de eletrodos são forjados a partir de material de poliamida não tecido especialmente selecionado para estabilidade física e química a longo prazo.

O conjunto da célula é realizado sob condições rigidamente controladas e o fechamento hermético final é obtido pela formação de uma vedação de pressão entre o topo da lata e uma bomba de nylon isolante resistente à deformação ou placa superior. Além disso, algumas células são equipadas com um respiradouro de segurança razoável, permitindo que a célula liberte um pouco de gás sob condições de extremo abuso e, em seguida, volte a selar e a funcionar normalmente a partir daí.

Capacidade:

A capacidade real de qualquer célula de níquel-cádmio selada é um pouco dependente da taxa de descarga e deve-se ter cuidado ao citar a capacidade da hora de amperagem. A capacidade nominal de uma célula é aquela que será obtida quando uma célula totalmente carregada é descarregada a uma taxa de 1, 1 volts em 10 horas. Esta taxa em AH (Amp Hour) é conhecida como taxa K10.

Descarga:

A corrente de descarga nominal associada à classificação K10 é referida como 1x1x10. Da mesma forma, a classificação da hora K2 com uma corrente de descarga de 5x 1 × 10 e K5 seria uma classificação de hora ampere com uma corrente de descarga de 2 x 1 × 10.

Sobre a descarga:

Quando as baterias são recebidas em uma condição em que a tensão do terminal é menor que 1, 1 volts, a capacidade pode ser reduzida. Eles devem receber a carga padrão e, em seguida, descarregar a uma taxa de 110. Esse procedimento deve ser repetido, se necessário, antes que a capacidade total da bateria seja restaurada.

Carregamento:

Para as células de níquel-cádmio, o fator de carga é de 1, 4. Isso significa que, no caso de uma célula totalmente carregada ou parcialmente descarregada, 1, 4 vezes a capacidade retirada deve ser substituída. Ao carregar com uma corrente constante, a corrente nominal 1.10 normalmente não deve ser excedida.

Armazenamento:

As melhores condições para armazenamento seriam em uma sala a uma temperatura entre 15 a 20 ° C, com a menor mudança possível. Antes do armazenamento por longos períodos, as células devem ser descarregadas e protegidas durante o armazenamento contra sujeira e sujeira. Após o armazenamento por longos períodos, as células totalmente carregadas perderão a capacidade devido à auto-descarga, mas 60% a 70% da capacidade inicial ainda será mantida após muitos meses de armazenamento.

Característica:

Esse tipo de bateria possui os seguintes recursos principais:

(1) Liberdade de manutenção. Estes dificilmente precisam de manutenção.

(2) construção à prova de choque.

(3) Pode ser usado em qualquer posição.

(4) Alta resistência interna (vários milhões de ohms)

(5) boa retenção de carga.

(6) altas taxas de descarga até 10 I 10.

(7) 1, 4 volts totalmente carregados.

(8) 1, 1 volts totalmente descarregados.

Células secundárias são usadas em quase todos os collieries para fornecer um suprimento elétrico portátil para lâmpadas de teto e certos tipos de lâmpadas manuais. Ambos os tipos de células secundárias estão em uso para luzes portáteis. Os acumuladores também são usados ​​como um suprimento para o sistema de sinalização, bem como para certas tarefas subterrâneas pesadas, fornecendo energia para locomotivas elétricas e certos tipos de máquinas móveis, como carros de transporte, etc.