Happeakud ja nende omadused

Aku on toiteallikas, milles keemilise reaktsiooni energia muundatakse tühjenemise ajal elektrienergiaks ja laadimise ajal vastupidi. Selle peamine erinevus tavalisest akust on võime taastada energiat laadimise teel. Laadimiseks tuleb rakendada alalisvoolu tühjenemise suunas.

Pliiakud leiutati 19. sajandil ja on oma madala hinna ja kõrge efektiivsuse tõttu siiani maailmas kõige populaarsemad akud. Seade koosneb korpusest ja kahest vastaspolaarsusega elektroodist, mis on kastetud elektrolüüti – happelahusesse –, sellest ka nimetus pliiakud (AKB - Rechargeable Acid Batteries). Pliiakusid tuntakse ka pliiakudena, kuna need on valmistatud elektroodidest.

Kuidas need toimivad?

Aku töötab plii ja pliioksiidi elektrokeemilise reaktsiooni põhimõttel väävelhappe vesilahuses. Kui elektroodidele rakendatakse koormust, toimub pliioksiidi ja väävelhappe (H2) vahel keemiline reaktsioon.₂nii et₄, samuti plii oksüdatsioonireaktsioon pliisulfaadiks. Tühjenemise ajal redutseerub pliioksiid katoodil ("-") ja plii oksüdeerub anoodil ("+"). Laadimise ajal toimuvad pöördkeemilised reaktsioonid ja vee elektrolüüs, mille käigus vabaneb anoodil hapnik ja katoodil vesinik.

Akus toimuvaid interaktsioonireaktsioone saab kirjeldada kahe valemiga:

1. PbO₂ + Pb + 2H₂nii et₄ → 2PbSO4₄ + 2 tundi₂O — tühjenemine.
2. 2PbSO4₄ + 2 tundi₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂nii et₄ — tasu.

Tühjendamise ajal toimub anoodi ja katoodi aktiivmassides pliisulfaadi moodustumise protsess ning väävelhappe H tarbimine₂nii et₄ ja elektrolüüdi tiheduse vähenemine. Laadimise ajal toimuvad pöördreaktsioonid, moodustub väävelhape ja elektrolüüdi tihedus suureneb. Laadimisprotsessi lõppu iseloomustab ainete muundumise lõppemine elektroodidel ja elektrolüüdi muutuste lakkamine. Kui laadimine jätkub, toimub soovimatu vee lagunemisreaktsioon (elektrolüüs), mille käigus vabanevad elektrolüüdis hapniku ja vesiniku mullid, mille tulemuseks on keemise illusioon. Sellisel juhul tuleb elektrolüüdi taastamiseks akusse lisada destilleeritud vett.

Disain

Happeakude sisemine konstruktsioon on jäänud samaks juba üle saja aasta.

            Patareide disain hõlmab järgmist:

1. Elektroodid on pliist valmistatud lamedate võrede kujul, mille rakkudesse on pressitud pliioksiidipulber (PbO).₂) anoodil, metalliline pliipulber (Pb) katoodil.
2. Eraldaja on poorne dielektrik, mis eraldab elektroodid üksteisest, vältides lühiseid.
3. Elektrolüüt on veega lahjendatud (destilleeritud) väävelhape H₂nii et₄, sinna paigutatakse elektroodid ja eraldaja. Maksimaalne elektrijuhtivus saavutatakse temperatuuril 20^OC juures on väävelhappe kontsentratsioon 35%, mis annab elektrolüüdi tiheduseks 1,26 g/cm³. Sisemine takistus on minimaalne ja seadme kaod on oluliselt vähenenud. Madala temperatuuriga kliimas võib lahuse tihedus suureneda 1,29 g/cm³ - 1,31 g/cm³-ni. Happelahuse kontsentratsiooni suurendamine hoiab ära elektrolüüdi külmumise, mis omakorda põhjustab korpusesse jää teket, mis võib kahjustada elektroode ja põhjustada aku purunemise.

Peamised omadused, parameetrid

1. Mahutavus (nominaalne) - elektrienergia hulk, mida happeakud suudavad pakkuda, mõõtmine toimub tühjenemise hetkel, väikese tarbimisvooluga koormuse all, mõõtühikud - A*h.
2. Käivitusvool - näitab aku võimet anda suuri voolusid temperatuuril -18^OPooleks minutiks.
3. Mahtuvus (reserv) - näitab ajavahemikku, mille jooksul happeakud annavad voolu 25 A kuni pingeni 10,5 V.
4. Tühjenenud aku alumine pinge on 1,75–1,8 V.
5. Töötemperatuuri vahemik — — 40^Oalates - + 40^OKOOS.

Sordid

Töörežiimi järgi saab happeakud jagada kolme rühma:

1. Tsükliline režiim – töötab täieliku tühjenemise ja täieliku laadimise tsüklites, katkestades aku perioodiliselt toiteallikast. Seda peetakse kõige rangemaks režiimiks, mille 100% tühjenemistsüklite arv on piiratud.
2. Puhverrežiim on laialdaselt kasutatav ja aku suhtes õrn režiim; see ei võimalda täielikku tühjenemist ja seda iseloomustab pidev ühendus toiteallikaga.
3. Segatud - puhver- ja tsükliliste režiimide kombinatsioon, kuid suurem osa tööajast kulub puhverrežiimile.

Turul saadaolevad kõige levinumad pliiakud võib jagada järgmistesse tüüpidesse:

Vaade	Teenindus	Kirjeldus	Pinge, V
Pliiakud	Teenindatud	Autoakud on järgmistes tüüpides: madala antimonisisaldusega, antimonisisaldusega, happe-kaltsiumisisaldusega ja hübriidakud.	612
AGM VRLA	Hooldusvaba	Eraldajad on valmistatud klaaskiust, tsüklilisest ja puhverrežiimist.	24612
VRLA	Hooldusvaba	Suletud korpus, mis on mõnikord valmistatud kaltsiumist, ei eralda gaase, seda kasutatakse puhverrežiimis.	24612
GEEL-VLRA	Hooldusvaba	Elektrolüüt on silikageel, mis pikendab aku eluiga ja aku töötab puhverrežiimis.	24612243648
OPzV	Hooldusvaba	Elektroodid on torukujulised, täistühjenemise suhtes vastupidavad ja nende kasutusiga on umbes 22 aastat.	2

Taotlus

1. Autotööstuses – käivitusakudena kasutatakse happeakusid.
2. Arvutitehnika - katkematu toiteallikad (UPS) võimaldavad teil teavet elektrikatkestuse korral salvestada.
3. Tööstuslik tootmine - varutoiteallikatena kasutatakse happeakusid.

Laadimine ja üldised soovitused

1. Laadimine peab toimuma temperatuuril 20^OKOOS.
2. Laadimisvool ei tohiks ületada 10% aku nimimahutavusest.
3. Sõidukites kasutamiseks happeakud Madalatel temperatuuridel on parem seda kasutada koos sisemise elektriküttesüsteemiga, sest mahutavusSeadme efektiivsus langeb 1% võrra, kui temperatuur langeb 1 kraadi võrra.^OKOOS.
4. Ei ole soovitatav säilitada happeakud temperatuuril üle 30^OTühjenenud või laetud akud tuleb kõigepealt täielikult laadida.
5. Talvel on parem akut külmas hoida, kuna isetühjenemisprotsess on minimaalne ja eelnevalt on vaja positiivsele klemmile määret kanda.
6. Enne kasutamist happeakud tuleb viia ruumi, mille temperatuur on 20^OTöökorras olemiseks kulub 8-10 tundi.