Znanost o avtomobilskih baterijah:Kako delujejo baterije
Vaš avtomobilski akumulator je ena najpomembnejših in največkrat spregledanih električnih komponent v vašem vozilu. Če vaš akumulator ni v dobrem stanju, lahko obsedite, druge komponente v vašem vozilu pa se lahko poškodujejo. Ta članek govori o tem, kako baterije delujejo in kako zanje skrbimo.
Kaj je znotraj avtomobilske baterije?
Znotraj tipične avtomobilske baterije je šest manjših komponent, ki proizvajajo energijo, imenovanih celice. Vsaka celica vsebuje niz elektrod ali plošč. Pozitivna plošča baterije je svinčev [eroksid (PbO2). Negativne plošče akumulatorja so iz čistega svinca v mehkem, gobastem stanju. Plošče v vsaki celici so razporejene v izmeničnih plasteh za skupno 16 komponent. Vse pozitivne plošče v celici so povezane vzporedno, prav tako vse negativne plošče.
Vsaka celica proizvede približno 2 volta električne energije. Šest posameznih celic je povezanih zaporedno, tako da se napetost, ki jo ustvari vsaka celica, sešteje. Rezultat je 12 voltov.
Ali ste pripravljeni na kemijo?
Plošče obdaja razredčena raztopina žveplove kisline (H2SO4). Razmerje med kislino in vodo (H2O) je običajno v območju treh delov vode na en del kisline.
Ko obremenitev priključimo na zunanje sponke akumulatorja, se začne odvijati kemična reakcija. Naša mešanica razredčene žveplove kisline vsebuje H2SO4 in vodo (H20). Ko se reakcija začne, se žveplova kislina razcepi na pozitivne vodikove ione (2H) in negativne sulfatne ione (SO4).
Ko vodikovi ioni dosežejo ploščo svinčevega peroksida, iz nje absorbirajo elektroniko in postanejo atom vodika. Ta proces napade svinčev peroksid, da nastane svinčev oksid (PbO) in voda (H2O). Svinčev oksid reagira z žveplovo kislino, da nastane svinčev sulfat (Pb SO4) in voda (H2O).
Negativni sulfatni ioni se prosto gibljejo v raztopini. Ko dosežejo ploščo iz čistega svinca, se odrečejo dodatnemu elektronu in postanejo tako imenovani radikalni sulfat. Ker radikalni sulfat ne more obstajati sam, bo napadel čisto svinčeno ploščo in proizvedel svinčev sulfat (PbSO4).
Delovanje pozitivnih vodikovih ionov, ki jemljejo elektrone s plošče svinčevega peroksida, in negativnih sulfatnih ionov, ki dajejo elektrone plošči iz čistega svinca, povzroči elektronsko neravnovesje. Ti elektroni tečejo skozi zunanjo obremenitev, da se poskušajo uravnotežiti. S tem postopkom baterija napaja naše breme (luč, ojačevalnik, grelec ali računalnik).
Kemija za polnjenjem baterije
Ko na baterijo priključimo zunanji vir enosmernega toka, se postopek obrne. Zunanji vir enosmernega toka, kot je alternator ali polnilnik baterij, napaja elektrone na našo pozitivno svinčevo peroksidno ploščo, prekrito s svinčevim sulfatom, in negativno svinčeno ploščo, prekrito s svinčevim peroksidom. Med postopkom polnjenja gostota raztopine žveplove kisline pade, vendar imamo še vedno pozitivne vodikove ione in negativne sulfatne ione.
Pozitivno nabiti vodikovi ioni bolj proti negativnemu priključku zunanjega vira enosmernega toka. Vsak vodikov ion vzame en elektron z negativne plošče, da postane atom vodika. Ti atomi vodika napadajo svinčev sulfat, da nastanejo svinec in žveplova kislina.
Negativni sulfatni ioni se premikajo proti pozitivno nabiti plošči. Ko pridejo tja, oddajo svoj dodatni elektron in postanejo radikalni sulfati. Ta radikalni sulfat reagira s svinčevim sulfatom in tvori svinčev peroksid in žveplovo kislino.
To lahko zelo poenostavimo!
Na kratko, negativni terminal svinčeno-kislinske baterije ima preveliko količino elektronov. Ko priključite obremenitev na baterijo, se elektroni prebijajo skozi obremenitev, da pridejo do pozitivnega pola. Ta pretok elektronov omogoča bateriji, da zagotovi energijo za opravljanje dela.
Ko na baterijo priključimo napetost, ki je višja od napetosti mirovanja, se tok elektronov obrne. Sulfatne plasti na ploščah se pretvorijo nazaj v svinec in žveplovo kislino.
Polnjenje baterije:Umiri se – Kaj je hitenje?
Približno najslabša stvar, ki jo lahko naredite avtomobilskemu akumulatorju, je prehitevanje postopka polnjenja. Če pohitite s kemično reakcijo ponovnega polnjenja, se bo svinčev sulfat segrel in trajno oprijel plošče svinca in svinčevega peroksida. Ko se tam zatakne, tega območja plošče ne moremo več uporabljati za pretok elektronov in zmanjšali smo učinkovito velikost baterije.
Verjetno ste že slišali izraz "baterija ni več enaka, ko je bila uničena." Ta izjava je zelo resnična, če baterije ne polnite nežno in temeljito.
Ko želite pravilno napolniti baterijo, bo počasen proces omogočil, da bo kemična reakcija potekala z nadzorovano hitrostjo. Če uporabljate visokokakovosten, računalniško voden polnilnik (in bi moral biti!), obstajata dve glavni stopnji polnjenja. Prva stopnja se imenuje masovno polnjenje. Polnilnik bo vzdrževal stalen tok do akumulatorja s prilagajanjem uporabljene napetosti.
Kako veste, ali baterijo za nego polnite prehitro? Standardne napolnjene baterije med polnjenjem ne smejo preseči približno 120 stopinj Fahrenheita. Predlagamo, da je počasnejše in hladnejše vedno boljše. Absorbirana steklena mat (AGM) ali gel baterija ne sme preseči 100 stopinj.
Ko se približno 80 % porabljene energije vrne v baterijo, polnilec preklopi v absorpcijsko stopnjo. Na tej stopnji polnilnik zagotavlja konstantno napetost baterije in tok se zmanjša, ko je baterija popolnoma napolnjena.
Kako izračunati največje stopnje polnjenja baterije
Relativno velika avtomobilska baterija ima lahko kapaciteto 70 ali 80 amper ur. Ta specifikacija pomeni, da lahko pod idealnimi pogoji črpate 1 amper toka iz baterije 70 ali 80 ur. Po tem času bo baterija prazna.
Da bi našli idealno stopnjo polnjenja za našo 70-ampersko baterijo, to specifikacijo delimo z 10, da dobimo sedem amperov. Baterija bi morala prenesti 7 amperov polnilnega toka brez pregrevanja. Omeniti velja, da če je baterija popolnoma izpraznjena, bo polnjenje trajalo 10 ur. Ne pozabite, da je počasneje bolje, ko gre za polnjenje baterij.
Skrb za vaš avtomobilski akumulator
Nekateri izmed nas, ki smo bolj fanatični glede nege in vzdrževanja svojih avtomobilskih akumulatorjev, jih bomo večkrat na leto priklopili na inteligentne polnilce akumulatorjev. Eno pravilo je, da popolnoma napolnite baterijo po vsaki menjavi olja ali štirikrat na leto. To pogostost morate povečati, če opravljate kratke vožnje, ki ne zagotavljajo ustreznega časa polnjenja. Podobno lahko čas, porabljen za predvajanje vašega avdio sistema z ugasnjenim motorjem, zelo hitro izprazni baterijo. Če ste bili zunaj s prijatelji in se je vaš avtomobilski akumulator izpraznil, ga čez noč postavite na visokokakovosten polnilnik.
Če lahko dostopate do raztopine kisline v akumulatorju, se prepričajte, da je na ustrezni ravni ali vsaj v celoti pokriva svinčene plošče. Za potrditev specifične teže raztopine je treba uporabiti hidrometer, če pa je nizka, je bolje dodati destilirano vodo kot ne storiti ničesar. To malo zeleno "oko", ki je vključeno v nekatere baterije, je hidrometer. Ko izgine, je kemično ravnovesje v bateriji izklopljeno in jo je treba napolniti.
Vaš lokalni prodajalec mobilne elektronike ima morda tester obremenitve akumulatorja, ki ga uporabi pred vsakim daljinskim zaganjalnikom avtomobila, ki ga namesti. Če vas skrbi stanje vaše baterije, jih prosite, naj jo preverijo. Če poskušate priti domov ali v službo, je obtičenje zaradi prazne baterije, ko se temperature znižajo, frustrirajoče.
Zagotovite, da so priključki akumulatorja in povezave z vašim vozilom vedno čisti in varni. Zrahljana povezava ima lahko dramatičen škodljiv učinek na delovanje vašega električnega sistema.
Če potrebujete novo baterijo, se najprej posvetujte z lokalnim prodajalcem opreme za mobilne naprave. Pogosto imajo bogate izkušnje z nadgradnjo baterij in vam lahko pomagajo izbrati rešitev, ki bo zagotovila, da bo vaš avto pripravljen na vožnjo vsakič, ko obrnete ključ.