أحضر بطارية الرصاص الحمضية من الموت: 9 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

من بين جميع تصاميم البطاريات القديمة ، يعتبر حمض الرصاص هو النوع الذي لا يزال قيد الاستخدام على نطاق واسع. كثافة طاقتها (واط / ساعة لكل كيلوغرام) والتكلفة المنخفضة تجعلها منتشرة على نطاق واسع.

مثل أي نوع من البطاريات ، فهي تعتمد على تفاعل كهروكيميائي: تفاعل بين مواد كيميائية مختلفة ينتج بشكل أساسي فائض من الإلكترونات على جانب وعجز في الجانب الآخر. هذا الاختلاف ("الجهد") هو الجهد ، ويسمح بتدفق التيار حيث تدور الإلكترونات حول الدائرة لملء هذا العجز. نظرًا لأن الاختلاف يحيد الشحن المتاح في البطارية ينخفض. المفتاح في البطاريات القابلة لإعادة الشحن هو أن هذا التفاعل قابل للعكس ، لأن تطبيق تيار في البطارية (على عكس السحب منها) سيعيد الشحن. قد تنتج التفاعلات الكهروكيميائية الأخرى كثافات طاقة أعلى على حساب عدم إعادة الشحن.

الجهد المتولد عن كل تفاعل ثابت إلى حد ما (يختلف قليلاً حسب النسبة المئوية للشحنة). حمض الرصاص 2 فولت. على سبيل المثال ، إعادة الشحن القائمة على النيكل هي 1.2 أو 1.4 فولت ، وخلايا الليثيوم 3.7 فولت. لهذا السبب ، إذا كنت تريد بطارية بجهد 12 فولت ، فستحتاج إلى وضع العديد من ردود الفعل هذه في سلسلة لإضافة الفولتية. كل من هذه تسمى خلية. كما ترى في الصور ، يتكون حمض الرصاص 12 فولت من 6 خلايا. تعد بطاريات 12 فولت و 6 فولت و 8 فولت وحتى البطاريات أحادية الخلية 2 فولت شائعة.

سأشرح بعد ذلك الطرق التي يمكن بها بناء خلايا حمض الرصاص ، حتى تتمكن من تحديد ما يجب القيام به لبطاريتك الخاصة.

الخطوة 1: تحديد نوع البطارية

هناك 3 مكونات رئيسية لهذه البطاريات. نعم ، إنه رصاص وحمض. على وجه التحديد ، محلول حمض الكبريتيك وألواح الرصاص وألواح أكسيد الرصاص. لوحات الرصاص هي السلبية. أكسيد الرصاص يجعل الموجب ، حيث أن ذرات الأكسجين المرتبطة بإلكترونات الرصاص "تفتقر" (للإلكترونات شحنة سالبة) ، وبالتالي تكون "أقل سالبة" = موجبة. حمض الكبريتيك ، المذاب في الماء ، يسمى بالكهرباء ويحمل الإلكترونات من وإلى هذه الصفائح ، وعند التفاعل مع الرصاص ، يطلق الإلكترونات.

يمكن أن تختلف كمية وسماكة وحجم الصفائح ، وكذلك طريقة الاحتفاظ بالكهرباء.

بادئ التشغيل وبطاريات الدورة العميقة

تعني الأغراض المختلفة لهذه البطاريات أن حجم الألواح مختلف. بطارية البادئ هي ما تجده عادة في السيارات التي تعمل بالغاز. مهمتهم الرئيسية هي توصيل تيار كبير لفترة قصيرة من أجل تشغيل المحرك الذي يدير المحرك لبدء التشغيل. لا يؤدي استخدامها العادي إلى تفريغها كثيرًا - فقط غمسة واحدة كبيرة وقصيرة يتم إعادة شحنها بسرعة إلى حد ما. يحافظ المولد الموجود في السيارة على شحن البطارية حيث يعمل على تشغيل الأضواء والستيريو ووحدة التحكم الإلكترونية وجميع الأجهزة الإلكترونية الأخرى.

من ناحية أخرى ، تم تصميم البطاريات ذات الدورة العميقة للتعامل مع عمليات التفريغ البطيئة ولكن الكبيرة. قد لا يكونون قادرين على توفير الكثير من "الضربة" لمجرد نزوة (أي الزيادات الحالية الكبيرة في التيار) ولكن يمكن تصريفها أكثر بكثير قبل تكبدها الضرر. هذه هي ما تجده في UPS وأنظمة الطاقة الشمسية وأضواء الطوارئ والعديد من المركبات الكهربائية مثل الرافعات الشوكية وعربات الجولف وبعض شاحنات التوصيل والسيارات الكهربائية المبكرة والتي تصنعها بنفسك وألعاب الأطفال.

البطاريات المغمورة والمختومة

ينشأ هذا التمييز من الطريقة التي يتم بها الاحتفاظ بالكهرباء في الخلية. يجب أن تكون الألواح محاطة بمحلول حمض الكبريتيك حتى يحدث التفاعل. إن أبسط طريقة لتحقيق ذلك هي مجرد غمر الألواح في المحلول السائل. ها أنت ذا: بطارية مغمورة. يمكن أن تكون البطاريات المغمورة إما بداية (معظم بطاريات السيارات) أو دورة عميقة (رافعة شوكية أو بطاريات عربة الغولف على سبيل المثال)

ميزة كبيرة هي أنه نظرًا لضياع القليل من الماء عند الشحن (المزيد حول هذا لاحقًا) ، يمكنك الشحن بسرعة أكبر حيث يمكنك تحمل فقدان المزيد من المياه ، وفقدانها في كثير من الأحيان. العيب الكبير هو أنه لا يمكن تثبيتها إلا أفقيًا.

بدلاً من ذلك ، تحتوي البطاريات المختومة أو "التي لا تحتاج إلى صيانة" على لوح من الألياف الزجاجية بين الألواح - وهي عبارة عن حصيرة زجاجية ماصة أو AGM وهو أيضًا اسم آخر لهذه الألواح. تمتص الألياف الزجاجية المحلول وتبقيه على اتصال بكلا النوعين من اللوحات ، بينما تمنعها أيضًا من اللمس والتقصير في حالة تلف البطارية. هذا يعني أنه يمكن أيضًا تثبيتها بزاوية وتكون عرضة لمزيد من الإساءة قبل الانسكاب أو إحداث مشكلة.

نظرًا لأن تفاعل الشحن يطلق الهيدروجين ، تحتاج بطاريات الرصاص الحمضية إلى تنفيس حتى تتمكن من إخراج الغاز الزائد. تحتوي البطاريات محكمة الغلق على صمامات للتحكم في الإطلاق ، مما يؤدي إلى اسم آخر للخفافيش محكمة الغلق: VRLA لحمض الرصاص المنظم بالصمام

وهناك نوع آخر هو الخلايا الهلامية ، التي تحتوي على مادة مُكثِّفة في المحلول ، وبالتالي فهي تجمع بين بعض فوائد النوعين السابقين. لم أجد هذه ، ولكن من حيث المبدأ يمكن استعادتها بنفس الطريقة ، على الرغم من أنها قد تتطلب بعض الاهتزاز. هذه شائعة في النوع المبتدئ مثل بطاريات السيارات عالية الأداء.

الخطوة 2: كيف تموت بطارية حمض الرصاص

الآن بعد أن انتهينا من طريقة عمل البطاريات وتصنيعها ، سيكون من الأسهل شرح الطرق التي يمكن أن تفشل بها. هاتان الطريقتان الرئيسيتان يصبحان غير قادرين على تحمل الشحن:

مشاكل الكبريت

سيلاحظ المائل كيميائيًا أنه بينما يودع حامض الكبريتيك الإلكترون في الجانب الآخر ، يجب أن تذهب ذرة الكبريت إلى مكان ما ، لذلك تشكل كبريتات الرصاص أعلى لوحة الرصاص. ينعكس هذا من الناحية النظرية عند إعادة الشحن ، ولكن في الواقع لا يحدث لـ 100٪ من الكبريت. يمكن أن تتشكل البلورات وإما أن تلتصق بالنحاس ، مما يقلل من مساحة سطحه النشطة (الكبريت) ، أو يسقط إلى الأسفل حاملاً بعضًا من الرصاص مع ترك حفر في اللوحة (تأليب أو تآكل) بالإضافة إلى تقليل كمية الكبريت حمض متوفر في المحلول.

بعض الكبريتات أمر لا مفر منه مع دورات الشحن والتفريغ وهي الطريقة الرئيسية التي تجعل البطارية تتقادم وتصبح غير صالحة للاستعمال. يمكن أن يؤدي الشحن والتفريغ غير المناسبين (سريع جدًا أو عميق جدًا) إلى هذا الأمر قبل الأوان.

مشاكل المياه

حمض الكبريتيك هو جزء صغير فقط من السائل الموجود داخل البطارية ، حوالي 25٪. لذلك يجب إذابته في الماء حتى يصل إلى كامل مساحة الألواح. نظرًا لأن لديهم نقاط غليان مختلفة ، يمكن أن يتبخر الماء وينفصل عن الخليط ، مما يقلل من حجمه و "يجفف" البطارية بشكل فعال.

هذا أكثر شيوعًا مع البطاريات التي لا يتم تدويرها بشكل متكرر ويحدث بدلاً من ذلك من العوامل البيئية.

هل مات؟

في كلتا الحالتين ، سيكون الجهد عبر أطراف البطارية منخفضًا جدًا (عدد قليل فقط بالسيارات). ستكون المقاومة أيضًا عالية جدًا ، لكن لا تستخدم وضع أوم متعدد المقاييس لقياس ذلك! بل يعني أنه يسمح فقط بكمية صغيرة جدًا من التيار للدوران خلالها ، مثل المقاوم الكبير. يمكنك أن ترى هذا يضع مقياس التيار الخاص بك في سلسلة بين البطارية والشاحن ، حيث ستقيس تيارًا صغيرًا فقط (بضعة مللي أمبير).

البطارية التي أستخدمها كمثال لها فقد ماء مبكر. تم شراؤه جديدًا منذ 10 سنوات ، ولم يستخدم أبدًا. تبخر كل الماء ، وبالتالي لم يكن هناك مجال للإلكترونات للالتفاف.

إذا أصبحت بطاريتك مكبريتية ، فمن المحتمل ألا تعمل هذه الطريقة بشكل جيد. لا يمكن أن تسفر عن أي نتائج ، أو نتائج محدودة فقط. لأحد ، من المحتمل أن تكون سعة البطارية أصغر. لقد قرأت أنه يمكن استخدام تيار عالٍ لإجبار بلورات كبريتات الرصاص على إذابة الكبريت مرة أخرى في المحلول وإخراجها من الألواح ، لكنني لم أجربها مطلقًا. التيارات المتضمنة في نطاق 100-200 أمبير (نعم ، أمبير كامل!) ، لذلك يتم استخدام عامل اللحام عادةً (ينتج عنه فولتات منخفضة عند أمبير عالي جدًا)

الخطوة 3: افتح 'Er Up

بالنسبة لبقية الخطوات ، سأركز على البطاريات المغلقة مثل البطاريات التي أتعافى منها بنفسي

من المفترض أن يتم فتح البطاريات المغمورة وسيكون لها مؤشر على المكان الذي يمكنك فيه نزع الأغطية. من المفترض إعادة تعبئتها أيضًا ، لذا يجب أن يعطي هذا نتائج جيدة إذا رأيت أنها جافة.

من ناحية أخرى ، لم يكن من المفترض أن تفتح البطاريات المغلقة. لكننا لا نهتم بهذا كثيرًا. ربما ستلاحظ وجود فتحات حول الغطاء. هذه هي في الواقع الفتحات التي يخرج منها الهيدروجين الزائد. يمكنك استخدام هذه النقاط لفك الغطاء بمفك براغي صغير مسطح الرأس. على الرغم من أنه قد يبدو وكأنه يحتوي على مشابك ، إلا أنه في الواقع يتم لصق الغطاء في عدة نقاط.

يمكنك الآن رؤية الصمامات الستة التي تتكون منها الخلايا الست لهذه البطارية. لنرى ما بالداخل ، دعنا ننزعهم ، لكن كن حذرًا:

• قد يكون هناك بعض الضغط في الداخل ، مما يؤدي إلى خروج الصمام عند رفعه. يوصى باستخدام كماشة.
• قد يكون هناك أيضًا بعض الأحماض المتدلية حول الصمام ، والتي قد تتطاير عليك بإزالتها. يُقترح ارتداء القفازات و / أو النظارات الواقية ، وكذلك الحفاظ على شاكر بيكربونات الصوديوم لتحييد أي انسكابات
• الصمامات مهمة جدا. لا تفقدهم!

الخطوة 4: فحص

الضوء داخل فتحات الصمام وانظر إلى الخلايا يمكنك تقدير الرصاص وأكسيد الرصاص وحصيرة الألياف الزجاجية.

إذا كان كل شيء يبدو جافًا جدًا ، فهذا رائع! ستؤدي إضافة بعض الماء إلى إعادة عمر البطارية. على الأقل قليلا. لذا اقرأ.

تذكر: إذا كان بإمكانك رؤية السائل بوضوح ، ولكن لم تحصل إلا على عدد قليل من الجهد بالسيارات الطرفية ، فلن تعمل هذه الطريقة معك. من المحتمل أن تكون بطاريتك مكبّرة.

كزة مع جهاز القياس المتعدد الخاص بك يؤدي إلى الخلايا المجاورة وقياس الجهد والمقاومة. هذا هو البحث عن السراويل القصيرة. افحص الفولت أولاً ، ويجب أن تحصل على بضعة ملي فولت على الأكثر. إذا كان القياس يبدو أنه صفر فولت ، أو قريبًا جدًا منه ، فقم بقياس المقاومة. تشير القيمة المنخفضة جدًا إلى أن الخلية قد قصرت ، أي أن الألواح المعاكسة تلامس. لا أوصي باستردادها ، لأن جهد الشحن سيكون أقل (أنت تشحن عددًا أقل من الخلايا) وسيؤدي الشاحن العادي إلى إتلاف الآخرين. إذا كنت تعرف ما تفعله ويمكنك التعايش مع إدارة الجهد الكهربائي لبطاريتك المعوقة ، فابدأ بكل الوسائل ومنحها فرصة أخرى في الحياة. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فتذكر أن هذه البطاريات قابلة لإعادة التدوير بنسبة 95٪.

الخطوة الخامسة: الحصول على الماء المناسب

على عكس المعرفة الشعبية ، فإن H2O النقي ليس في الواقع موصلًا. ماء الصنبور سيوصل الكهرباء بسبب الشوائب الذائبة فيه. يشكل الصوديوم والمعادن الأخرى الموجودة فيه أملاحًا يمكنها حمل الإلكترونات.

نظرًا لأن التفاعل في بطاريتنا يعتمد على حامض الكبريتيك الذي يحمل الإلكترونات ، فمن المهم جدًا عدم وجود جزيئات أخرى حاملة شحنة في الماء الذي نضيفه.

أدخل الماء المقطر!

يحتوي هذا الماء على جميع الشوائب منفصلة كيميائيًا. يمكن العثور عليها في العديد من محلات السوبر ماركت. من الشائع استخدامها في مكاوي الملابس لأن ماء الصنبور يحتوي على الكالسيوم الذي يمكن أن يسد قنواتها الداخلية الصغيرة.

علاوة على ذلك ، تم التعامل مع الماء القابل للحقن بطريقة معقمة بعد التقطير. إنه ليس ضروريًا ، ولكن نظرًا لأن هذا متوفر في الصيدليات ، بالنسبة للكثيرين (كما كان بالنسبة لي) ، يمكن أن يكون العثور عليه أسهل ، ورخيصًا.

في حالة الضرورة ، أو في سيناريوهات البقاء على قيد الحياة بعد نهاية العالم (كيف تقرأ هذا؟) تعمل مياه الأمطار بشكل جيد أيضًا ، حيث تم تقطيرها بشكل طبيعي (تم تبخرها إلى سحب).

الخطوة السادسة: إعادة التعبئة

اسمح لي أن أكرر: ماء مقطر ، كلما كبرت البطارية كلما احتفظت بكمية أكبر من الماء ، لأن الخلايا أكبر ؛ احتفظت 12AH بحوالي 30 مل لكل خلية (1 أونصة؟). من الجيد استخدام وعاء مدرج أو حقنة بحيث تكون كمية الماء التي تضعها في كل خلية متساوية.

بمساعدة قمع أو حقنة ، صب كمية معتدلة من الماء في الخلية الأولى ، انتظر حتى تمتصها السجادة (إلا إذا كانت لديك بطارية غارقة ، لا تحتوي على حصيرة) ، واملأها حتى أسفل الجزء العلوي مباشرة. لوحات.

قد يتغير المستوى بعد شحنتين حيث تمتص الحصيرة المحلول ويفصل بعض الماء (التحلل الكهربائي) بعيدًا. املأ باقي الخلايا بنفس المقدار.

احترس من الشعرية! قد تبدو الخلية ممتلئة عندما تتشبث قطرة دهنية بجدران فتحة الصمام. يجب أن تترك قطعة قطن أو بعض التنصت الفتحة خالية مرة أخرى. يجب أن تستوعب جميع الخلايا نفس كمية الماء تقريبًا أو أقل.

الخطوة 7: أول شحن جديد

ستكون الشحنة الأولى عبارة عن "شحنة تنشيط" ، حيث نعيد تشغيل التفاعل. في هذه المرحلة ، سيكون التيار الداخل إلى البطارية منخفضًا جدًا. سوف تلتقط السرعة والشحن بالسرعة العادية في الدورة الثانية أو الثالثة.

من المهم إجراء أول دفعة من الشحنات مع إغلاق الغطاء و / أو الصمامات حتى لا ينسكب المحلول الزائد الموجود حتمًا في بطاريتك كثيرًا. سينطلق هذا في صورة هيدروجين ، لذا من المهم أيضًا تهوية المنطقة لتجنب الانفجارات!

لإجراء أول عملية شحن ، قم بتوصيل البطارية بالشاحن باستخدام مقياس التيار المتسلسل. سنحتاج إلى قياس التيار لهذا. يمكنك أيضًا دائمًا استخدام مصدر طاقة قابل للتعديل. يجب أن يكون لديه تحكم في الجهد ، بينما الحد الحالي مفيد ولكنه ليس ضروريًا.

تحقق من ملصق البطارية لمعرفة حد الشحن الحالي. إذا كان العرض الخاص بك محدودًا حاليًا ، أقترح ضبطه على حوالي 80 ٪ من هذا.

إذا لم يكن لبطاريتك حدًا محددًا ، أو أن الملصق قد انتهى ، ففكر في أن الحد هو حوالي 40٪ من السعة المقدرة.

اضبط جهدك على 14.4 فولت للبدء. هذا هو جهد الشحن القياسي لـ 12V. سيكون التيار الأولي صغيرًا جدًا. إذا كان مصدر الطاقة لديك قادرًا ، يمكنك زيادة الجهد لتسريع التفاعل. العديد من أجهزة الشحن مع "وضع الاسترداد" تفعل ذلك. من الآمن أن تصل إلى 60 فولت لبطارية 12 فولت طالما أنك تقلل الجهد حيث تبدأ البطارية في قبول تيار أعلى وأعلى. سيستمر الحد الحالي لإمدادك في تقليل هذا الجهد لك.

إذا كنت لا تستطيع تجاوز 14.4 فولت (على سبيل المثال إذا كنت تستخدم شاحنًا مخصصًا) ، فما عليك سوى متابعة فحص التيار. سيزداد ببطء فقط في البداية ، ثم بشكل أسرع وأسرع ، حتى يبدأ في الانخفاض. تهانينا ، هذا شحن عادي!

تظهر الصور هذه الزيادة ثم النقصان في التيار

عندما يصل التيار إلى حوالي 0.03 ضعف سعة البطارية ، يتم شحنه إلى أكثر من 90-95٪

الخطوة 8: ختم النسخ الاحتياطي واستخدامات أولية

(ما لم تكن بطاريتك مغمورة بالمياه ، فقم فقط بفك الأغطية مرة أخرى) كما ذكرنا ، قد يتغير مستوى الماء. إذا كان لديك وقت ، فقم بشحن البطارية وتفريغها عدة مرات (قم بتوصيل المصباح الكهربائي أو المحرك أو بعض الأحمال الأخرى التي ستفرغها بسرعة) للحصول على الحل إلى مستوى مستقر.

قم بتنظيف وتجفيف الصمامات وأعمدة الصمامات. أعد تشغيل الصمامات وألصق الغطاء مرة أخرى ، وابحث عن البقع التي تم لصقها عليها واستخدم قطرة من غراء cyanoacrylate على كل منها. ضع بعض الوزن في الأعلى لفترة من الوقت واتركه يجف.

الخطوة 9: راقبها

بطاريتك جاهزة ولكن تم إعادتها من الموت ، لذلك ، من المفهوم ، قد تتصرف بشكل غريب. قد يتم تقليل السعة ، اعتمادًا على سبب الضرر ودرجته. بدا لي غير متأثر تقريبًا ، قد يعطي الآخرون 20 ٪ فقط من طاقتهم السابقة. من المحتمل أن يكون لديهم ماء زائد. هذا جيد. فقط تذكر أن تترك الشحنة في منطقة جيدة التهوية وخالية من اللهب ، وأن الانسكابات ستحدث من حين لآخر. أبقي شاكر الملح مع بيكربونات الصوديوم في مكان قريب.