Bateria AGM e bateria VLRA

Grades de liga de Pb-Ca-Sn são utilizadas em baterias de chumbo-ácido, e inibidores de evolução de hidrogênio são adicionados às placas negativas. A tecnologia de carga úmida é amplamente utilizada na indústria de baterias. Após limitar a tensão de carga, essas baterias podem ser consideradas livres de manutenção. No entanto, sua vida útil depende muito das condições de carga que precisam ser rigorosamente observadas, em particular a limitação da tensão máxima de carga. Engenheiros e produtores de baterias estão buscando maneiras de reciclar o H2 em água.₂ e O₂ liberado durante o carregamento e a sobrecarga da bateria. Desta forma, o problema da perda de água pode ser resolvido.

A perda de água na bateria causará a concentração de H₂ENTÃO₄ aumentar, resultando na passivação da placa positiva.Três técnicas principais foram desenvolvidas para recombinar hidrogênio e oxigênio de volta à água, conforme descrito abaixo:

1. O hidrogênio e o oxigênio são combinados no plugue catalítico;

2. O hidrogênio e o oxigênio são combinados no eletrodo catalítico auxiliar;

3. Bateria de chumbo-ácido regulada por válvula (VRLAB).

O princípio de funcionamento do VRLAB pode ser resumido da seguinte forma:

- A placa positiva sofre uma reação de divisão da água, que causa O₂para precipitar e íons H+ são gerados.

- O₂ e os íons H+ se difundem para a placa negativa através de canais de gás e canais de líquido no separador.

- Após atingir a placa negativa, o oxigênio sofre uma reação de redução e reage com íons H+ para formar água.

- A água gerada se difunde para a placa positiva através do separador, de modo que a água eletrolisada pela placa positiva é recuperada.

A reação acima forma o chamado ciclo fechado de oxigênio (COC). O ciclo fechado de oxigênio reduz significativamente a perda de água da bateria durante o carregamento e a sobrecarga, tornando-a livre de manutenção.

Dependendo do tipo de separador e do estado do eletrólito, as duas tecnologias básicas empregadas em baterias VRLA são:

 (1) Baterias que utilizam manta de fibra de vidro adsorvida (AGM), cujo eletrólito é adsorvido no separador AGM. A fibra de vidro adsorvente contém no máximo 85% de fibra de vidro com comprimento de 1 a 2 mm e 15% de fibra polimérica (polietileno, polifenileno, etc.) como material de reforço. As fibras de vidro são hidrofílicas e sua função é adsorver eletrólitos, enquanto as fibras poliméricas fornecem suporte mecânico e também possuem um certo grau de hidrofilicidade, o que pode promover a formação de canais gasosos.

(2) Baterias que utilizam eletrólito coloidal (bateria coloidal), o eletrólito desta bateria é um colóide tixotrópico não fluido, que contém SiO₂ e Al₂O₃ Partículas com diâmetro de vários nanômetros. Use o mesmo separador de polímero usado em baterias inundadas para separar as placas positivas e negativas. Baterias de gel, assim como baterias inundadas (que contêm um eletrólito em fluxo), também perdem água quando começam a ser usadas. Como resultado, o coloide se contrai e rachaduras se formam em seu interior. Essas rachaduras formam canais de oxigênio. O oxigênio liberado da placa positiva atinge a placa negativa, de modo que o COC começa a operar e a perda de água cessa. O mecanismo de operação dos COCs de todos os tipos de baterias VRLA é o mesmo, independentemente do tipo de separador utilizado (o mesmo que o separador AGM ou de gel).

Cada célula da bateria VRLA possui uma válvula redutora de pressão (em vez da tampa de ventilação da bateria inundada), que pode manter uma determinada pressão de gás acima do grupo de polos da bateria, composto pela placa do eletrodo e pelo separador. A reação de redução de oxigênio ocorre na placa negativa, o que reduz significativamente a pressão de oxigênio na placa negativa do grupo de polos. Dessa forma, um gradiente de difusão é formado dentro do grupo de polos, que direciona o fluxo de oxigênio para a placa negativa. Portanto, a válvula redutora de pressão é uma parte essencial do VRLAB.

O oxigênio é transportado por dois caminhos:

(1) através do canal de gás desobstruído do separador AGM, e

(2) dissolvido no eletrólito e transportado ao longo do canal eletrolítico preenchido com um determinado diâmetro. A taxa de difusão do oxigênio no canal gasoso é maior, 6 ordens de grandeza maior do que a taxa de difusão do oxigênio no canal líquido. Portanto, como há pouco oxigênio dissolvido no eletrólito, o transporte de oxigênio no eletrólito é desprezível.

A bateria AGM é um tipo de bateria VRLA, que se diferencia da bateria de gel por utilizar fibra de vidro, capaz de absorver eletrólitos de ácido sulfúrico como separador. O oxigênio gerado pelo eletrodo positivo é transportado para o eletrodo negativo através dos poros do separador e reage com o hidrogênio para gerar água e calor.

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