3 tipos principales de células secundarias
Este artículo arroja luz sobre los tres tipos principales de células secundarias. Los tipos son: 1. Célula secundaria de ácido de plomo 2. Célula secundaria de hierro y níquel 3. Células de níquel cadmio.
Tipo # 1. Célula secundaria de ácido de plomo:
En este tipo de baterías, una celda de plomo consta de dos electrodos, compuestos de compuestos de plomo, sumergidos en un electrolito de ácido sulfúrico diluido. Los materiales activos de los electrodos se depositan como revestimiento en las rejillas de plomo de soporte.
Los electrodos consisten en una o más rejillas (o placas), placas de ánodo y cátodo que se colocan alternativamente cara a cara. Pero cuando se descarga la celda, las rejillas de cátodo y ánodo se recubren con sulfato de plomo.
Cuando la celda está cargada, las rejillas de ánodo se recubren con peróxido de plomo y las rejillas de cátodo son de plomo puro. Ahora veamos como se desempeña; En la siguiente fórmula química se muestra la acción química básica y fundamental que tiene lugar en estas baterías.
Sin embargo, cuando está completamente cargada, la celda desarrolla una fem de aproximadamente 2 voltios, pero a medida que se descarga, la fem disminuye lentamente a aproximadamente 1, 8 voltios. Si se permite que la celda se descargue completamente, su voltaje finalmente cae muy rápidamente.
Sin embargo, es probable que la descarga completa resulte en la desintegración de los electrodos, por lo que es una práctica estándar recargar las células de plomo ácido antes de que el voltaje de su circuito abierto caiga por debajo de 1.8 voltios. Una vez que el voltaje se pone por debajo de 1.8 voltios, se vuelve difícil recargar la batería. Por lo tanto, siempre se debe verificar que este voltaje no caiga por debajo de 1.8 voltios.
Gravedad específica del electrólito:
La gravedad específica del electrolito es importante para el correcto funcionamiento de la célula. Cuando está completamente cargado, la gravedad específica del electrolito es aproximadamente 1.21, pero cuando la celda se descarga a 1.8 voltios, la gravedad específica es aproximadamente 1.18.
El cambio en la gravedad específica se produce porque cuando la celda se descarga, parte del ácido se consume en la formación de sulfato de plomo en el electrodo, y se produce algo de agua.
La proporción de ácido a agua es por lo tanto menor. El estado de carga de una célula de plomo se puede determinar midiendo la gravedad específica del electrolito con un hidrómetro. En el caso de las baterías con lámpara de tapón, la gravedad específica puede ser mayor que la establecida anteriormente, debido a que se requiere una característica de descarga específica en las baterías con lámpara de tapón.
Tipo # 2. Célula secundaria de níquel-hierro:
Este tipo de batería consta de un electrodo compuesto de níquel y un electrodo compuesto de hierro sumergido en un electrolito de hidróxido de potasio, al que se le ha agregado un poco de hidrato de litio para mejorar la conductividad de la celda. Cuando la celda se descarga, el material activo en el ánodo es hidróxido de níquel, mientras que en el cátodo es óxido de hierro.
Ahora, cuando la célula está cargada, se forma peróxido de níquel en el ánodo y aparece hierro puro en el cátodo. No hay cambio químico en el electrolito, y su gravedad específica permanece igual durante todo el ciclo de la célula. La figura 5.4 ilustra el funcionamiento de este tipo de batería.
En la construcción de baterías de níquel y hierro, el ánodo consiste en una serie de tubos hechos de cinta de acero perforada, enrollada en espiral y unidas por anillos de acero. Los tubos están muy recubiertos con níquel y el compuesto de níquel activo está empaquetado en ellos. Las capas de níquel en escamas se intercalan con el material activo para mejorar la conductividad dentro del ánodo.
El cátodo consiste en tiras de acero perforadas con níquel perforadas en las bolsas en las que se empaqueta el compuesto de hierro activo. La conductividad del cátodo se mejora al agregar un poco de mercurio al material activo.
La celda alcalina de níquel-hierro desarrolla una fem de 1.4 voltios cuando está completamente cargada y normalmente se recarga cuando el voltaje del circuito abierto cae a aproximadamente 1.1 voltios. Sin embargo, a diferencia de la célula ácida de plomo, la célula alcalina no sufre daños si se descarga completamente.
Sin embargo, la celda alcalina de níquel y hierro es más liviana que una celda de plomo ácido de capacidad similar pero su eficiencia es menor. La capacidad de la celda varía con la temperatura. De hecho, por debajo de 53 ° F (12 ° C), la capacidad de la celda disminuye considerablemente, por lo que es importante asegurarse de que la celda funcione a esta temperatura crítica o por encima de ella.
Una aplicación típica de las celdas de níquel-hierro es la batería estándar de disparo de 30 voltios de CC asociada con el interruptor de alta tensión.
Tipo # 3. Células de níquel cadmio:
Este tipo de célula se basa en la reacción entre el hidróxido de níquel y el hidróxido de cadmio en un electrolito alcalino. Mediante una cuidadosa disposición de la reacción química, ha sido posible evitar el exceso de gasificación y fabricar una unidad recargable sellada. La reacción química de este tipo de batería se puede mostrar como
De lo anterior, vemos que en una batería de níquel-cadmio completamente cargada, el hidróxido de níquel se encuentra en un alto grado de oxidación y el material negativo se reduce a cadio puro. En la descarga, el hidróxido de níquel se reduce a un grado menor de oxidación y el cadmio en la placa negativa se oxida.
Por lo tanto, la reacción química consiste en la transferencia de oxígeno de una placa a otra y el electrolito actúa como un conductor ionizado solamente y no reacciona con ninguna de las placas de ninguna manera. También se debe tener en cuenta que la gravedad específica no cambia a través de la carga o la descarga.
La construcción de un acero chapado en níquel conforma el polo negativo que contiene electrodos de compuestos altamente porosos (níquel; positivo, cadmio: negativo) saturados con material activo. El electrodo positivo está conectado a la cubierta superior para formar el polo positivo.
Las placas porosas que contienen aproximadamente un 80% de huecos están impregnadas con los materiales del electrodo activo después de un tratamiento de alto vacío para garantizar un alto grado de utilización del espacio. Conectados a los electrodos hay tiras de níquel puro soldadas a la carcasa exterior. Los separadores de electrodos están forjados con material de poliamida no tejido especialmente seleccionado para una estabilidad química y física a largo plazo.
El ensamblaje de la celda se lleva a cabo bajo condiciones rígidamente controladas y el cierre hermético final se logra formando un sello de presión entre la parte superior de la lata y una placa superior o placa superior de nylon aislante resistente a la fluencia. Además, algunas celdas están equipadas con una ventilación de seguridad razonable que permite a la celda liberar un poco de gas en condiciones de abuso extremo y luego volver a sellar y funcionar normalmente después de eso.
Capacidad:
La capacidad real de cualquier celda de níquel-cadmio sellada depende en cierta medida de la velocidad de descarga y se debe tener cuidado al calcular la capacidad de la hora en amperios. La capacidad nominal de una celda es la que se obtendrá cuando una celda completamente cargada se descargue a una velocidad de 1.1 voltios en 10 horas. Estas tasas en AH (Amp Hour) se conocen como tasas K10.
Descarga:
La corriente de descarga nominal asociada con la clasificación K10 se conoce como 1x1x10. De manera similar, la clasificación de hora K2 con una corriente de descarga de 5x 1 × 10 y K5 sería una clasificación de hora en amperios con una corriente de descarga de 2 x 1 × 10.
Sobre descarga:
Cuando se reciben las baterías en una condición en la que el voltaje del terminal es inferior a 1, 1 voltios, la capacidad puede reducirse. Luego se les debe dar la carga estándar y luego descargarse a una velocidad de 110. Este procedimiento debe repetirse, si es necesario, antes de que se restaure la capacidad total de la batería.
Cargando
Para las células de níquel-cadmio, el factor de carga es 1.4. Eso significa que en el caso de una celda completamente cargada o parcialmente descargada, se debe reemplazar 1.4 veces la capacidad extraída. Cuando se carga con una corriente constante, la corriente nominal de 1.10 normalmente no debe excederse.
Almacenamiento:
Las mejores condiciones para el almacenamiento serían en una habitación a una temperatura entre 15 y 20 ° C, con el menor cambio posible. Antes del almacenamiento durante largos períodos, la celda debe descargarse y protegerse durante el almacenamiento de la suciedad y la suciedad. Después del almacenamiento durante períodos prolongados, las celdas completamente cargadas perderán capacidad debido a la autodescarga, pero el 60% al 70% de la capacidad inicial aún se conservará después de muchos meses de almacenamiento.
Característica:
Este tipo de baterías tiene las siguientes características principales:
(1) Libertad de mantenimiento. Estos apenas necesitan mantenimiento.
(2) Construcción a prueba de golpes.
(3) Puede ser utilizado en cualquier posición.
(4) Alta resistencia interna (varios millones de ohmios)
(5) Buena retención de carga.
(6) Altas tasas de descarga hasta 10 I 10.
(7) 1.4 voltios completamente cargados.
(8) 1.1 voltios completamente descargados.
Las celdas secundarias se utilizan en casi todas las cementerias para proporcionar un suministro eléctrico portátil para lámparas de tapón y ciertos tipos de lámpara de mano. Ambos tipos de celdas secundarias están en uso para luces portátiles. Los acumuladores también se utilizan como suministro para el sistema de señalización, así como para ciertas tareas subterráneas pesadas, que proporcionan energía para locomotoras eléctricas y ciertos tipos de maquinaria móvil, como vehículos de transporte, etc.
