Lood en zuur zijn twee dingen die de meeste mensen goed genoeg weten om te voorkomen. Lood is een zwaar metaal dat een hele waslijst met gezondheidsproblemen kan veroorzaken en zuur is, nou ja, zuur. De loutere vermelding van het woord roept beelden op van borrelende groene vloeistoffen en gekwebbelse wetenschappers die zich bezighouden met wereldheerschappij.
Maar zoals chocolade en pindakaas lijken lood en zuur niet samen te gaan, maar dat doen ze wel. Zonder lood en zuur zouden we geen autobatterijen hebben en zonder autoaccu's zouden we geen van de moderne accessoires - of basisbenodigdheden, zoals koplampen - hebben die een elektrisch systeem nodig hebben om te functioneren. Dus hoe precies kwamen deze twee dodelijke stoffen samen om de rotsvaste basis te vormen van elektronische systemen voor auto's? Het antwoord, om een wending te nemen, is elementair.
De wetenschap van het opslaan van elektrische energie
Elektrische batterijen zijn eenvoudig opslagvaten die een elektrische lading kunnen vasthouden en vervolgens in een lading kunnen afvoeren. Sommige batterijen zijn in staat om een elektrische stroom van hun basiscomponenten te produceren zodra ze zijn gemonteerd. Deze batterijen worden gebeld primaire batterijen en ze worden meestal weggegooid zodra de lading is opgebruikt. Autobatterijen passen in een andere categorie van elektrische batterijen die steeds opnieuw kunnen worden opgeladen, ontladen en opgeladen. Deze secundaire batterijen gebruik een omkeerbare chemische reactie die verschilt van het ene type oplaadbare batterij naar het andere.
In termen die de meeste mensen gemakkelijk kunnen begrijpen, zijn de AA- of AAA-batterijen die je in de winkel koopt, in je afstandsbediening steken en vervolgens weggooien als ze doodgaan, zijn primaire batterijen. Ze zijn samengesteld, meestal van zink-koolstof of zink- en mangaandioxide-cellen, en ze zijn in staat om stroom te leveren zonder te worden opgeladen. Als ze doodgaan, gooi je ze weg - of gooi ze op de juiste manier weg, als je dat liever hebt.
Natuurlijk kunt u diezelfde AA- of AAA-batterijen kopen in een "oplaadbare" vorm die meer kost. Deze oplaadbare batterijen gebruiken meestal nikkel-cadmium- of nikkel-metaalhydride cellen. In tegenstelling tot traditionele "alkalinebatterijen", zijn NiCd- en NiMH-batterijen niet geschikt om tijdens assemblage stroom te leveren aan een belasting. In plaats daarvan wordt een elektrische stroom op de cellen toegepast, die een chemische reactie in de batterij veroorzaakt. Vervolgens steekt u de batterij in uw afstandsbediening en wanneer deze sterft, plaatst u deze in een lader en de toepassing van een stroom keert het chemische proces dat tijdens het ontladen plaatsvond om.
Autobatterijen, die lood en zwavelzuur gebruiken in plaats van nikkeloxyhydroxide en een waterstofabsorberende legering, lijken op NiMH-batterijen in functie. Wanneer een elektrische stroom op de batterij wordt toegepast, treedt er een chemische reactie op en wordt een elektrische lading opgeslagen. Wanneer een belasting op de batterij wordt aangesloten, wordt die reactie omgekeerd en wordt er stroom naar de belasting geleid.
Energie opslaan met lood en zuur
Als het gebruik van lood en zuur om een elektrische lading op te slaan klinkt archaïsch, dat is het. De eerste lood-zuur batterij werd uitgevonden in de jaren 1850, en de batterij in uw auto gebruikt dezelfde basisprincipes. De ontwerpen en materialen zijn in de loop der jaren geëvolueerd, maar hetzelfde basisidee is in het spel.
Wanneer een loodzuuraccu wordt ontladen, wordt de elektrolyt een zeer verdunde oplossing van zwavelzuur, wat betekent dat het meestal een gewone H20 is met wat H2SO4 erin ronddobberend. De loodplaten, die het zwavelzuur hebben geabsorbeerd, worden in de eerste plaats loodsulfaat. Wanneer een elektrische stroom op de batterij wordt toegepast, wordt dit proces omgekeerd. De loodsulfaatplaten keren (meestal) terug in de leiding en de verdunde oplossing van zwavelzuur wordt meer geconcentreerd.
Dit is geen bijzonder efficiënte manier om elektrische energie op te slaan, in termen van hoe zwaar en groot de cellen worden vergeleken met de hoeveelheid energie die ze opslaan, maar loodzuurbatterijen worden om twee redenen nog steeds gebruikt. De eerste is een kwestie van economie; lood-zuur batterijen zijn veel goedkoper te produceren dan enige andere optie. De andere reden is dat lood-zuur batterijen in staat zijn om enorme hoeveelheden on-demand stroom tegelijkertijd te leveren, wat hen uniek geschikt maakt om te gebruiken als startbatterijen.
Hoe ondiep is uw cyclus?
Traditionele auto-accu's worden soms aangeduid als SLI-batterijen , waarbij "SLI" staat voor starten, ontsteken en ontsteken. Deze afkorting illustreert de hoofddoelen van een autobatterij vrij goed, aangezien de hoofdtaak van elke autobatterij het is om de startmotor, de lichten en het contact te laten draaien voordat de motor draait. Nadat de motor draait, levert de dynamo alle benodigde elektrische energie en wordt de accu opgeladen.
Dit type gebruik is een ondiep type werkcyclus, omdat het een korte uitbarsting van een grote hoeveelheid stroom oplevert, en dat is waar autobatterijen speciaal voor ontworpen zijn. Met dat in gedachten bevatten moderne auto-accu's zeer dunne loodplaten, die een maximale blootstelling aan de elektrolyt mogelijk maken en zorgt voor de meest mogelijke stroomsterkte gedurende korte perioden. Dit ontwerp is noodzakelijk vanwege de enorme stroomvereisten van startmotoren.
In tegenstelling tot startbatterijen zijn deep cycle-batterijen een ander type loodzuuraccu dat is ontworpen voor een "diepere" cyclus.De configuratie van de platen is anders, dus ze zijn niet goed geschikt om grote hoeveelheden on-demand stroom te leveren. In plaats daarvan zijn ze ontworpen om langere tijd minder stroom te leveren. De cyclus is "dieper" omdat deze langer is dan dat de totale ontlading groter is. Anders dan startbatterijen, die na elk gebruik automatisch worden opgeladen, kunnen deep-cycle-batterijen langzaam worden ontladen - tot een veilig niveau - voordat ze weer worden opgeladen. Net als bij het starten van batterijen, mogen zuurbatterijen met een diepe cyclus niet worden ontladen tot onder het aanbevolen niveau om permanente schade te voorkomen.
Ander pakket, dezelfde technologie
Hoewel de basistechnologie achter lood-zuur batterijen min of meer hetzelfde is gebleven, hebben verbeteringen in materialen en technieken geresulteerd in een aantal variaties. Deep cycle-batterijen gebruiken natuurlijk een andere plaatconfiguratie om een diepere werkcyclus mogelijk te maken. Andere variaties nemen het nog verder op.
De grootste vooruitgang in de lead-acid batterijtechnologie was waarschijnlijk klep-gereguleerde lood-zuur (VRLA) batterijen. Ze gebruiken nog steeds lood en zwavelzuur, maar ze hebben geen 'overstroomde' natte cellen. In plaats daarvan gebruiken ze gelcellen of een geabsorbeerde glasmat (AGM) voor de elektrolyt. Het chemische proces is hetzelfde op een basisniveau, maar deze batterijen zijn niet onderhevig aan ontgassing zoals ondergelopen celbatterijen en ze zijn ook niet kwetsbaar voor lekkage als ze worden gekanteld.
Hoewel VRLA-batterijen een aantal voordelen hebben, zijn ze veel duurder in productie dan traditionele celbatterijen. Dus terwijl de technologie nog steeds voorwaarts blijft marcheren, is de kans groot dat je nog een tijdje rond rijdt met de nieuwste 1860-technologie onder je motorkap, tenzij je elektrisch gaat. Maar dat is een heel andere kwestie op het gebied van batterijen.
