Bateria AGM e Bateria VLRA
Grades de liga Pb-Ca-Sn são usadas em baterias de chumbo-ácido e inibidores de evolução de hidrogênio são adicionados às placas negativas. A tecnologia de carregamento úmido é amplamente utilizada na indústria de baterias. Depois de limitar a tensão de carga, essas baterias podem ser consideradas livres de manutenção. No entanto, sua vida útil depende muito das condições de carregamento que precisam ser estritamente observadas, em particular a limitação da tensão máxima de carregamento. Engenheiros e produtores de baterias estão procurando maneiras de reciclar em água o H2 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 fará com que a concentração de H2ASSIM4 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. Hidrogênio e oxigênio são combinados no tampão 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 separação da água, que causa O2precipitar e íons H+ são gerados.
- O2 e íons H+ difundem-se 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, para que a água eletrolisada pela placa positiva seja 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 nas baterias VRLA são:
(1) Baterias usando manta de fibra de vidro adsorvida (AGM), cujo eletrólito é adsorvido no separador AGM. A fibra de vidro adsorvente não contém mais de 85% de fibra de vidro com comprimento de 1 a 2 mm e contém 15% de fibra de polímero (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 certo grau de hidrofilicidade, o que pode promover a formação de canais de gás.
(2) Baterias usando eletrólito coloidal (bateria coloidal), o eletrólito desta bateria é um colóide tixotrópico não fluente, que contém SiO2 e Al2O3 partículas com um diâmetro de vários nanômetros. Use o mesmo separador de polímero usado em baterias inundadas para separar as placas positivas e negativas. Baterias de gel, como baterias inundadas (que contêm um eletrólito fluindo), também perdem água quando começam a ser usadas. Como resultado, o colóide encolhe e rachaduras se formam no interior. Essas rachaduras formam canais de oxigênio. O oxigênio liberado da placa positiva chega à placa negativa, de modo que o COC começa a operar e a perda de água cessa. O mecanismo de funcionamento dos COCs de todos os tipos de baterias VRLA é o mesmo, independentemente do tipo de separador utilizado (o mesmo que AGM ou separador 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 certa pressão do gás acima do grupo de pólos da bateria que consiste na placa do eletrodo e no separador. A reação de redução de oxigênio ocorre na placa negativa, o que reduz bastante a pressão de oxigênio na placa negativa no grupo de pólos. Desta forma, um gradiente de difusão é formado dentro do grupo polar, que orienta o fluxo de oxigênio para a placa negativa. Portanto, a válvula redutora de pressão é uma parte essencial do VRLAB.
O oxigênio é transportado ao longo de dois caminhos:
(1) através do canal de gás desobstruído do separador AGM, e
(2) dissolvido no eletrólito e transportado ao longo do canal de eletrólito preenchido com um determinado diâmetro. A taxa de difusão de oxigênio no canal de gás é maior, 6 ordens de grandeza maior do que a taxa de difusão de oxigênio no canal de líquido. Portanto, como há pouco oxigênio dissolvido no eletrólito, o transporte de oxigênio no eletrólito é insignificante.
A bateria AGM é um tipo de bateria VRLA, diferente da bateria de gel, pois usa fibra de vidro que pode absorver eletrólito de ácido sulfúrico como separador. O oxigênio gerado a partir do 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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