“Acquy là gì” là một câu hỏi được nhiều các bạn đam mê điện tử hỏi thời gian gần đây. Thực ra, acquy cũng tương tự như 1 loại pin sạc lại được, vậy nên cũng có nhiều khái niệm nói về acquy như là một loại pin.
Trước khi trực tiếp tìm hiểu các khái niệm liên quan đến acquy, chúng ta hãy bắt đầu với lịch sử của nó. Vì vậy, một nhà khoa học người Pháp tên là Nicolas Gautherot vào năm 1801 đã quan sát thấy rằng trong thử nghiệm điện phân, tồn tại một lượng dòng điện tối thiểu ngay cả khi ngắt kết nối của pin chính. Trong khi đó vào năm 1859, một nhà khoa học tên là Gatson đã phát triển acquy và đây là acquy đầu tiên được sạc lại thông qua dòng điện ngược. Chúng ta hãy cùng thảo luận chi tiết hơn về loại acquy này , phân loại , nguyên lý hoạt động và ứng dụng của chúng.
MỤC LỤC
Khái niệm Acquy là gì?
Acquy là thiết bị có khả năng tích trữ và cung cấp điện năng cho các thiết bị điện. Acquy cung cấp điện dựa trên nguyên lý biến đổi hóa năng thành điện năng. Tùy vào yêu cầu của nhà sản xuất, acquy có thể sạc lại được hoặc không. Dung lượng các bình acquy cũng không hoàn toàn giống nhau.
Bất chấp tỷ lệ năng lượng so với khối lượng và năng lượng so với trọng lượng của pin là tối thiểu, nó vẫn có khả năng cung cấp dòng điện tăng lên. Điều này tương ứng với việc các phân tử axit Chì (Pb) sở hữu một lượng điện năng cao so với tỷ lệ trọng lượng.
Cấu tạo acquy gồm những gì?
Cấu tạo của acquy gồm 5 thành phần cơ bản: vỏ bình, tấm chắn, các thành phần tham gia và phản ứng hóa học, tấm phân cách và cọc âm/dương của acquy. Mỗi cực là một cặp oxy hóa khử, cực có thế oxy hóa khử lớn hơn gọi là cực dương, cực có thế oxi hóa khử nhỏ hơn gọi là cực âm.
Vỏ bình acquy
Trước hết để trả lời câu hỏi “Acquy là gì” chúng ta hãy xem vỏ của chúng có gì nhé. Phần vỏ được chế tạo bằng vật liệu cứng có tính chất chịu axit, chịu kiềm, chịu nhiệt. Phía trong có chứa các vách ngăn, dưới đáy có các yên đỡ bản cực để tránh hiện tượng đoản mạch khi lớp bùn được hình thành. Phần vỏ này thường được làm bằng ebonit, gỗ phủ chì, thủy tinh, cao su cứng làm từ nguyên tố bitum, vật liệu gốm hoặc nhựa rèn được đặt trên cùng để loại bỏ bất kỳ loại phóng điện nào. Trong khi đó, ở phần đáy của thùng chứa, tồn tại bốn đường gân, trong đó hai đường được đặt trên bản dương và các đường còn lại trên bản âm.
Tấm chắn
Các tấm trong acquy axit chì được cấu tạo theo một cách khác và tất cả đều được tạo thành từ các loại lưới tương tự được cấu tạo từ các thành phần hoạt tính và chì. Lưới là rất quan trọng để thiết lập độ dẫn của dòng điện và để lan truyền lượng dòng điện bằng nhau đến các thành phần hoạt động. Nếu có sự phân bố không đồng đều, thì sẽ có sự lỏng lẻo của thành phần hoạt động.
Các tấm hình thành chủ yếu được sử dụng cho pin tĩnh và chúng cũng có trọng lượng nặng và đắt tiền. Nhưng chúng có độ bền lâu và chúng không dễ bị mất các thành phần hoạt động ngay cả trong quá trình sạc và xả liên tục. Chúng có công suất tối thiểu so với tỷ lệ trọng lượng.
Các thành phần tham gia vào phản ứng hóa học
Thành phần tham gia tích cực vào các quá trình phản ứng hóa học xảy ra trong pin chủ yếu tại thời điểm sạc và xả được gọi là thành phần hoạt động. Các thành phần hoạt động là:
- Chì peroxide – Nó tạo thành một thành phần hoạt động tích cực.
- Chì xốp – Vật liệu này tạo thành thành phần hoạt tính tiêu cực
- Axit sunfuric loãng – Chất này chủ yếu được sử dụng làm chất điện phân
Dung dịch điện ly được điền đầy vào khoảng trống giữa hai cực đóng vai trò cung cấp và vận chuyển các ion trong quá trình phản ứng hóa học xảy ra trong acquy.
Ngăn bình acquy là gì?
Ở giữa hai bản cực là các màng chắn có tính chất cách điện nhưng cho phép các ion thẩm thấu qua một cách linh động.
Đây là những tấm mỏng được làm bằng cao su xốp, gỗ phủ chì và sợi thủy tinh. Các ngăn được đặt ở giữa các tấm chắn để cung cấp cách nhiệt chủ động. Chúng có hình dạng rãnh ở một mặt và hoàn thiện mịn ở các cạnh khác.
Cọc âm/ dương của acquy
Nó có các cọc âm và dương có đường kính 17,5 mm và 16 mm. Các cọc này dùng để kẹp vào bộ sạc khi sạc acquy và kẹp vào tải tiêu thụ khi xả acquy.
Nguyên tắc làm việc của acquy là gì?
Vì axit sunfuric được sử dụng như một chất điện phân trong pin, khi nó bị hòa tan, các phân tử trong đó sẽ bị phân tán dưới dạng ion âm SO4- và ion dương
2H + và những phân tử này sẽ chuyển động tự do. Khi nhúng các điện cực này vào dung dịch và cung cấp nguồn điện một chiều, khi đó các ion dương sẽ có chuyển động và di chuyển theo hướng của cực âm của pin. Theo cách tương tự, các ion âm sẽ có sự chuyển động và di chuyển theo hướng của cực dương của pin.
Mỗi ion hydro và sunfat thu một và hai electron và các ion âm từ cực âm và cực dương và chúng có phản ứng với nước. Điều này tạo thành hydro và axit sulfuric. Trong khi các chất phát triển từ các phản ứng trên lại phản ứng với oxit chì và tạo thành peroxit chì. Điều này có nghĩa là tại thời điểm của quá trình sạc acquy; phần tử cực âm chì vẫn là chì trong khi cực dương chì được hình thành dưới dạng chì peroxit có màu nâu sẫm.
Khi không có nguồn điện một chiều và khi đó vôn kế được kết nối giữa các điện cực, nó sẽ hiển thị hiệu điện thế giữa các điện cực. Khi có sự kết nối của dây dẫn giữa các điện cực, sẽ có dòng điện đi từ bản cực âm sang bản dương qua mạch điện, điều này cho thấy acquy có khả năng cung cấp một dạng năng lượng điện.
Phân loại acquy
Các loại acquy axit-chì chủ yếu được phân loại thành năm loại và chúng được giải thích chi tiết trong phần dưới đây.
Loại ngập nước
Đây là loại acquy mà khí bên trong bình có thể thoát ra ngoài. Chất điện phân có chuyển động tự do trong acquy. Những người đang sử dụng loại này có thể có khả năng tiếp cận từng ô và họ có thể thêm nước vào các ô khi acquy gần hết điện.
Loại kín
loại ắc quy axit-chì này chỉ là một thay đổi nhỏ đối với loại ắc quy ngập nước. Mặc dù mọi người không có quyền thêm nước vào từng ô trong pin, thiết kế bên trong gần như tương tự như loại ngập nước đó. Sự khác biệt chính của loại này là tồn tại đủ lượng axit có thể chịu được để xảy ra các phản ứng hóa học diễn ra suôn sẻ trong suốt thời gian sử dụng pin.
Loại VRLA
Chúng được gọi là pin Axit Chì điều chỉnh có van , cũng được gọi là loại acquy kín. Quy trình kiểm soát giá trị cho phép sự tồn tại an toàn của khí O2 và H2 tại thời điểm nạp.
Loại AGM
Đây là loại acquy hấp thụ thủy tinh mờ cho phép chất điện phân dừng lại gần vật liệu của tấm. Loại acquy này làm tăng hiệu suất của quá trình xả và sạc. Chúng đặc biệt được sử dụng trong các ứng dụng cần nguồn điện khởi động công suất lớn và khởi động động cơ.
Loại gel
Đây là loại acquy axit-chì ướt trong đó chất điện phân trong acquy này có liên quan đến silica làm cho vật liệu cứng lại. Các giá trị điện áp sạc lại của acquy tối thiểu khi so sánh với các loại khác và nó cũng có độ nhạy cao hơn.
Phản ứng hóa học trong acquy là gì?
Phản ứng hóa học trong acquy chủ yếu xảy ra trong quá trình phóng điện và sạc lại và trong quá trình phóng điện nó được giải thích như sau:
Khi acquy phóng điện hoàn toàn thì cực dương và cực âm là PbO2 và Pb. Khi chúng được kết nối bằng cách sử dụng tải, acquy sẽ bị phóng điện và các electron có đường đi ngược lại tại thời điểm sạc. Các ion H2 chuyển động về phía cực dương và chúng trở thành nguyên tử. Nó tiếp xúc với PbO2 , do đó tạo thành PbSO4 có màu trắng.
Theo cách tương tự, ion sunfat chuyển động về phía cực âm và sau khi tới được, ion này được tạo thành SO4 . Nó phản ứng với cực âm chì do đó tạo thành chì sunfat.
PbSO4 + 2H = PbO + H2O
PbO + H2SO4 = PbSO4 + 2H2O
PbO2 + H2SO4 + 2H = PbSO4 + 2H2O
Trong quá trình sạc lại, cực âm và cực dương được kết nối với các cọc âm và dương của nguồn điện một chiều. Các ion H2 dương di chuyển theo hướng của catốt và chúng nhận được hai electron và tạo thành nguyên tử H2. Nó trải qua một phản ứng hóa học với chì sulfat và tạo thành chì và axit sulfuric.
PbSO4 + 2H2O + 2H = PbSO4 + 2 H2SO4
Phương trình kết hợp cho cả hai quá trình được biểu diễn dưới dạng
Ở đây, mũi tên hướng xuống cho biết xả và mũi tên lên cho biết quá trình sạc lại.
Bảo quản acquy như thế nào
Nhiệt độ tiêu chuẩn tối ưu cho acquy axit-chì là 250C có nghĩa là 770 F. Việc tăng phạm vi nhiệt độ sẽ làm giảm tuổi thọ. Theo quy tắc, cứ tăng nhiệt độ lên 80C, nó sẽ làm giảm tuổi thọ của acquy. Trong khi pin được điều chỉnh giá trị hoạt động ở 250C có tuổi thọ acquy là 10 năm. Và khi nó được vận hành ở 330C, nó chỉ có thời gian sử dụng là 5 năm.
Ứng dụng acquy trong thực tế
Chúng được sử dụng trong việc làm sáng khẩn cấp và các thiết bị khởi động không cần nguồn điện mặt đất. Cụ thể chúng được ứng dụng trong các lính vực sau
- Được sử dụng trong khởi động động cơ điện
- Tàu ngầm hạt nhân
- Hàng không vụ trụ
- Nguồn điện dự phòng (cho máy móc, xe điện,…)
- Nguồn điện dùng cho năng lượng xanh
Xem thêm: Các loại sạc acquy bán chạy nhất hiện nay
Lời kết
Bài viết này, dientu5ngay.com đã giải thích nguyên lý hoạt động của acquy là gì, các loại, tuổi thọ, cấu tạo, phản ứng hóa học và ứng dụng. Ngoài ra, các bạn có thể tìm thêm nhiều thông tin về acquy hơn nữa ở trên mạng internet nhé.
CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG
Có thể bạn quan tâm
- Kênh YouTobe hay về điện tử, mạch điện
- Tài liệu học điện tử miễn phí
- Fanpage cùng nhau học điện tử
- Chia sẻ kiến thức điện tử cơ bản
- TOP 5 Bộ KIT học tập Arduino cho người học lập trình
NƠI MUA LINH KIỆN GIÁ TỐT
- Linh kiện điện tử giá siêu rẻ : Shop Ristina.vn
- Linh kiện điện tử, nhà thông minh : Shop Làm Chủ Công Nghệ
- Chuyên mạch nguồn, sạc dự phòng chỉ từ 1K: Shop Điện Tử AT
- Chuyên pin sạc 18650, Pin sạc AA: Shop Linhkiengiatot
- Chuyên các thiết bị điện công nghiệp: Shop Linhkien123
Bài viết rất hữu ích, cám ơn admin nhiều nhé