Bateria de plom i àcid

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Batería de plomb-àcid d'un cotxe.
Una bateria de plom i àcid, regulada per vàlvules, també dita "segellada"
Especificacions de la Bateria
Energia/Pes (Wh/Kg) = 30-40 Wh/kg
Energia/mida (Wh/L) = 60-75 Wh/L
Potència/Pes (W/Kg) = 180 W/kg
Eficiència Càrrega/descàrrega (%) = 70%-92%
Energia/Preu-consumidor (US$/Wh) = {{{EtoCP}}}
Autodescàrrega (%mensual) = 3%-20%/mes [1]
Durabilitat (cicles) = 500-800 Cicles
Voltatge nominal d'una cel·la = 2.0 V


La bateria de plom i àcid inventada el 1859 pel físic francès Gaston Planté és el tipus més antic de bateria recarregable.

Malgrat tenir la segona pitjor relació energia / pes (propera a la de la bateria de níquel i ferro) i una corresponentment baixa relació energia / volum, la seva habilitat de proporcionar puntes de corrent elevades comporta una alta relació potència / pes.

Aquestes característiques juntament amb el seu baix cost les fan idònies pel seu ús en cotxes, en proveir l'elevat corrent necessari per al motor d'arrencada.

També s'utilitzen en toros mecànics, pels quals l'elevat pes de les bateries s'utilitza de contrapès.

Àmplies rengleres d'aquestes bateries s'utilitzen com a potència de reserva per a instal·lacions de comunicacions, estacions de generació i centres de càlcul.

També s'utilitzen per proveir de corrent els motors elèctrics de submarins convencionals diesel-elèctrics.

Electroquímica[modifica | modifica el codi]

Descàrrega[modifica | modifica el codi]

En l'estat descarregat les dues plaques, positiva i negativa, esdevenen sulfat de plom (II) (PbSO4) i l'electròlit perd molta part de l'àcid sulfúric diluït i esdevé principalment aigua. El procés de descàrrega és dirigit per la conducció d'electrons des de la placa positiva de tornada cap la placa negativa.

Reacció química en la placa negativa: Pb(s) + HSO
4
(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Reacció química en la placa positiva: PbO2(s) + HSO
4
(aq) + 3H+(aq) + 2ePbSO4(s) + 2H2O(l)


Carregament[modifica | modifica el codi]

En l'estat carregat, cada cel·la conté plaques negatives de plom elemental (Pb) i plaques positives d'òxid de plom (IV). El (PbO2) en un electròlit d'aproximadament 33.5% v/v d'àcid sufúric (H2SO4) (4.2 Molar). El procés de carregament és dirigit per l'extracció forçada d'electrons des de la placa negativa i la forçada introducció d'aquests en la placa positiva.

Reacció en la placa negativa: PbSO4(s) + H+(aq) + 2ePb(s) + HSO
4
(aq)
Reacció en la placa positiva: PbSO4(s) + 2H2O(l) → PbO2(s) + HSO
4
(aq) + 3H+(aq) + 2e


La sobrecàrrega amb un alt voltatge de càrrega genera gasos oxigen i hidrogen per l'electròlisi de l'aigua, la qual es perd a la cel·la. El manteniment periòdic de les bateries de plom i àcid requereix una inspecció del nivell d'electròlit i el reemplaçament de qualsevol aigua que s'hagi perdut.

A causa de la depressió del punt de congelació, d'aigua, a mesura que la bateria es descarrega i la concentració d'àcid sulfúric disminueix, l'electròlit és més probable que es congeli durant l'hivern.

Voltatges comuns[modifica | modifica el codi]

Hi ha rangs de voltatge general per les bateries de plom àcid de sis-cel·les :

  • Circuit obert (inactiu) a plena càrrega : 12,6 V (2,1V per cel·la)
  • Circuit obert a plena descàrrega: 11,7 V
  • Carregada a plena descàrrega: 10,5 V.
  • Càrrega contínua de conservació (flotació) : 1,.4 V per electròlit gelificat; 13,5 V per AGM (absorbed glass mat, catifa de vidre absorbida) i 13.9 V per a cel·les d'electròlit fluid comú
  1. Tots els voltatges són a la referència de 20°C, i han d'ajustar-se −0.0235V/°C per altres temperatures.
  2. Les recomanacions del voltatge de flotació (Float voltage) varien segons les recomanacions dels fabricants.
  3. Una tensió de flotació precisa (±0.05 V) és crítica respecte la longevitat, el voltatge insuficient, que causa la sulfatació de les bateries de plom àcid, és gairebé tan perjudicial com un voltatge excessiu (que causa la corrosió i la pèrdua de l'electròlit)
  • La càrrega típica diària és de 14,2 V a 14,4 V (depenent de la temperatura i les recomanacions del fabricant)
  • La càrrega d'equalització (per les bateries d'electròlit fluid): 15 V durant no més de 2 hores. La temperatura de la bateria ha d'estar completament monitoritzadda.
  • Llindar de gasejat: 14,4 V
  • Desrés de plena càrrega la tensió de terminals caurà ràpidament a 13,2 V i després lentament a 12,6 V.

Les batèries portàtils, com les que porten al cap els miners, típicament tenen dues o tres cel·les.[2]

Mesura del nivell de càrrega[modifica | modifica el codi]

Es pot fer servir un hidròmetre per comprovar la gravetat específica de cada cel·la com una mesura del seu estat de càrega

Com que l'electròlit participa en la reacció de càrrega-descàrrega, aquesta bateria té un gran avantatge sobre les d'altres tipus químics. És relativament simple determinar l'estat de càrrega simplement mesurant la densitat relativa (gravetat específica, G.S.) de l'electròlit, la G.S. va baixant a mesura que la bateria es descarrega. Algunes bateries inclo un un simple hidròmetre que fa servir boles acolorides, de diferents densitats, que floten. Quan es fan servir en els submarins dièsel, el G.S. es mesura regularment i aquesta mesura s'indica en una pissarra de la sala de control per a indicar durant quan de temps el submarí pot romandre submergit.[3]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. «Generic battery technology comparison».
  2. Cowlishaw, M.F.. «The Characteristics and Use of Lead-Acid Cap Lamps» (PDF). Trans. British Cave Research Association, 1, 4, desembre 1974, pàg. 199–214.
  3. Per un exemple, vegeu Ruhe, William J.. War in the Boats: My World War II Submarine Battles. Brassey's, 1996, p. 112. ISBN 1-57488-028-4.