Thiết bị và quá trình truyền chất - Công nghệ sản xuất accu chì axit

57 CHÆÅNG VIII CÄNG NGHÃÛ SAÍN XUÁÚT ACCU CHÇ AXIT ♣1. Cå såí lê thuyãút vãö saín xuáút accu chç axit: I. Nguyãn lê laìm viãûc cuía accu chç axit: Accu chç axit laì nguäön âiãûn thæï cáúp. Saín pháøm cuía phaín æïng phoïng âiãûn âæåüc hoaìn nguyãn thaình cháút hoaût âäüng ban âáöu nãúu ta cho qua noï mäüt doìng âiãûn mäüt chiãöu ngæåüc chiãöu våïi doìng âiãûn phoïng. Hãû thäúng âiãûn hoaï cuía accu chç axit âæåüc biãøu diãùn: (+) PbO2 / PbSO4 / H2SO4 / PbSO4 / Pb (-) 1/ Quaï trçnh phoïng, naûp âiãûn: nguäön 1 chiãöu ⎯⎯← nI ⎯→⎯ çI taíi PbSO4 PbSO4 PbO2 Pb Hçnh 1a. (naûp âiãûn) Hçnh 1b. (phoïng âiãûn) Khi chæa naûp âiãûn caí hai baín cæûc ám vaì dæång âãöu täön taûi daûng PbO. Khi ngám trong dung dëch axit H2SO4 caí hai baín cæûc âãöu täön taûi daûng PbSO4 theo phaín æïng sau: PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O (1) Nhæ váûy, accu chæa phán cæûc vaì chæa phoïng âiãûn âæåüc. a/ Quaï trçnh naûp âiãûn: (Hçnh 1a.) Âãø naûp âiãûn âæåüc ta láúy cæûc dæång cuía nguäön âiãûn naûp (nguäön mäüt chiãöu) näúi våïi cæûc dæång cuía accu, cæûc ám cuía nguäön naûp näúi våïi cæûc ám cuía accu. Khi naûp, nhåì coï doìng bãn ngoaìi caïc âiãûn tæí seî chuyãøn âäüng tæì baín cæûc dæång sang baín cæûc ám taûo thaình doìng âiãûn naûp (In). Luïc âoï ta coï: * ÅÍ baín cæûc dæång: SO42- + PbSO4 + 2H2O ⎯→⎯− e2 PbO2 + H2SO4 (2) * ÅÍ baín cæûc ám: H+ + PbSO4 ⎯→⎯+ e2 Pb + H2SO4 (3) 58 Kãút quaí khi kãút thuïc quaï trçnh naûp âiãûn laì: - ÅÍí baín cæûc dæång PbO2 âæåüc taûo thaình (maìu âoí gaûch), coìn åí baín cæûc ám Pb xäúp âæåüc taûo thaình (maìu xaïm tro). Vaì accu âæåüc phán cæûc åí traûng thaïi têch âiãûn. - Axit H2SO4 âæåüc taûo thaình, coìn H2O bë phán li. Do âoï, näöng âäü dung dëch khi naûp âiãûn âáöy seî tàng lãn, sæïc âiãûn âäüng (E) cuía accu cuîng tàng theo vaì âiãûn tråí trong giaím xuäúng. Kãút håüp hai phaín æïng (2) vaì (3), ta coï phæång trçnh täøng håüp khi naûp âiãûn nhæ sau: PbSO4 + 2H2O+H2SO4 + PbSO4 = PbO2 + 2H2SO4 + Pb (4) (+) (dd âiãûn phán) (-) (+) (-) Quaï trçnh hoaï hoüc kãút thuïc khi hoaût cháút âaî biãún âäøi hãút vaì âiãûn thãú trãn mäùi ngàn accu âån laì 2.05 volt. b/ Quaï trçnh phoïng âiãûn: (Hçnh 1b.) Khi phoïng âiãûn, dæåïi taïc duûng cuía sæïc âiãûn âäüng riãng cuía accu thç caïc âiãûn tæí seî chuyãøn âäüng theo hæåïng ngæåüc laûi tæì baín cæûc dæång sang baín cæûc ám, taûo doìng phoïng cho maûch ngoaìi qua phuû taíi. Coìn åí trong dung dëch thç doìng âiãûn seî âi tæì cæûc ám sang cæûc dæång. Do âoï, ion H+ âi theo chiãöu doìng âiãûn vãö cæûc dæång, coìn ion SO42- âi theo chiãöu ngæåüc laûi vãö cæûc ám. Khi âoï caïc phaín æïng hoaï hoüc xaíy ra åí caïc cæûc nhæ sau: * ÅÍ baín cæûc dæång: 2H+ + PbO2 + H2SO4 ⎯→⎯+ e2 PbSO4 + 2H2O (5) * ÅÍ baín cæûc ám: SO42- + Pb ⎯→⎯− e2 PbSO4 (6) Kãút quaí laì: - Hoaût cháút åí baín cæûc dæång PbO2 vaì baín cæûc ám Pb bë chuyãøn dáön thaình PbSO4 vaì do âoï sæû phán cæûc cuía accu giaím. Tuy nhiãn, mäüt âiãöu cáön chuï yï laì PbSO4 åí âáy coï daûng tinh thãø nhoí, mãöm vaì dãù bë phán li trong quaï trçnh naûp. Khaïc våïi hiãûn tæåüng sunphat hoaï taûo thaình nhæîng haût sunphat chç låïn, maìu tràõng baïm trãn bãö màût vaì åí ngay trong cháút hoaût tênh cuía caïc baín cæûc. Låïp tinh thãø naìy coï âiãûn tråí låïn, cæïng vaì khoï bë phaï våí trong quaï trçnh naûp, laìm giaím hiãûu suáút cuía accu. - Axit H2SO4 bë phán li coìn H2O âæåüc taûo thaình. Do váûy, khi phoïng âiãûn thç näöng âäü axit seî giaím dáön vaì sæïc âiãûn âäüng giaím, coìn âiãûn tråí trong tàng lãn. Phæång trçnh phaín æïng täøng håüp cuía quaï trçnh phoïng: PbO2 + 2H2SO4 + Pb = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (7) (+) (-) (+) (-) Sæû thay âäøi näöng âäü cuía dung dëch âiãûn phán trong quaï trçnh phoïng vaì naûp âiãûn laì mäüt trong nhæîng dáúu hiãûu âãø xaïc âënh mæïc phoïng âiãûn cuía accu trong khi sæí duûng. Coï thãø toïm tàõt quaï trçnh phoïng naûp âiãûn cuía accu chç axit trong baíng dæåïi âáy: 59 QUAÏ TRÇNH PHOÏNG NAÛP ÂIÃÛN CUÍA ACCU CHÇ AXIT Traûng thaïi accu Baín cæûc dæång Dung dëch âiãûn phán Baín cæûc ám Âæåüc naûp âáöy Âaî phoïng hãút âiãûn PbO2 (oxit chç) ↑↓ PbSO4 (tinh thãø nhoí) 2H2SO4 ↑↓ H2O Pb ( xäúp, nguyãn cháút) ↑↓ PbSO4 (tinh thãø nhoí) 3/ Caïc thäng säú chênh cuía accu: Trong mäùi ngàn cuía bçnh accu laì mäüt accu âån. Accu âån coï âáöy âuí caïc âàûc tênh cho caí bçnh. Khi näúi tiãúp nhiãöu ngàn laûi thaình bçnh accu âãø tàng hiãûu thãú cuía bçnh âãún mäüt giaï trë âënh mæïc naìo âoï: 6 Volt, 8 Volt, 12 Volt, 24 Volt. Do váûy, khi nghiãn cæïu âàûc tênh cuía bçnh accu ta chè cáön khaío saït mäüt accu dån laì âuí. a/ Sæïc âiãûn âäüng: laì âiãûn aïp khäng taíi trãn cæûc accu, phuû thuäüc chuí yãúu vaìo âiãûn thãú âiãûn cæûc, tæïc phuû thuäüc vaìo baín cháút, âàûc tênh lê hoaï cuía váût liãûu laìm baín cæûc, nhiãût âäü cuía mäi træåìng, näöng âäü cuía dung dëch âiãûn phán maì khäng phuû thuäüc vaìo kêch thæåïc bãn ngoaìi cuía laï cæûc. Coï thãø xaïc âënh sæïc âiãûn âäüng cuía accu bàòng hai phæång phaïp: * Duìng phæång trçnh Gibbs-Hemholm: T ET nF QE ∂ ∂+×= 18.4 Q: laì hiãûu æïng nhiãût cuía phaín æïng âiãûn cæûc. Âoï laì entanpi cuía quaï trçnh Q = -∆H Âäúi våïi phaín æïng: PbO2 + 2H2SO4 + Pb = 2PbSO4 + 2H2O ∆H = 2∆HPbSO4 + 2∆HH2O - ∆HPbO2 - 2∆HH2SO4 ∆H = 2(-218.8) + 2(-68.31) - (-65.5) - 2(-207.45) = -93.820 kcal/mol ∆H = -93820 cal/mol T E ∂ ∂ : hãû säú nhiãût âäü; thæåìng láúy 0003.0=∂ ∂ T E Volt/âäü Váûy: VoltE 123.20003.0)27318( 965002 9382018.4 =×++× ×= * Duìng phæång trçnh thæûc nghiãûm: Duìng cäng thæïc thæûc nghiãûm: ρ+= 85.00E Eo: sæïc âiãûn âäüng cuía accu âån âæåüc âo trong træåìng håüp accu khäng taíi ρ: näöng âäü cuía dung dëch âiãûn phán åí +15oC nhæng khäng láúy theo âån vë g/cm3 maì âæåüc tênh bàòng volt qui vãö 15oC. 60 Nhæ váûy, näöng âäü accu thay âäøi trong khoaíng 1.12-1.29 g/cm3 thç sæïc âiãûn âäüng cuía accu thay âäøi tæì 1.97-2.14 Volt. Khi näöng âäü cuía dung dëch âiãûn phán tàng thç sæïc âiãûn âäüng ténh cuía accu cuîng tàng theo, nhæng näöng âäü cuía dung dëch cuîng khäng thãø tàng hoàûc giaím quaï mæïc nhæ trãn. Thæûc tãú cho tháúy accu laìm viãûc khaï täút khi näöng âäü dung dëch âiãûn phán laì 1.27- 1.29g/cm3 (åí Nga), coìn åí næåïc ta laì 1.23-1.26g/cm3. Ngoaìi ra, vç näöng âäü phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü cuía mäi træåìng nãn sæïc âiãûn âäüng phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü cuía dung dëch âiãûn phán næîa. Vê duû: Khi nhiãût âäü thay âäøi tæì +20oC âãún -40oC thç sæïc âiãûn âäüng accu giaím tæì 2.12 volt âãún 2.096 volt. Ngæåìi ta qui æåïc láúy nhiãût âäü cháút âiãûn li +15oC âãø laìm chuáøn. Tæì âoï qui âæåüc caïc trë säú hiãûu chènh khi âo näöng âäü âiãûn dëch åí caïc nhiãût âäü khaïc nhau. Trë säú hiãûu chènh naìy laì 0.0007 g/cm3 cho 1oC. Trë säú naìy âæåüc coüng vaìo nhiãût âäü cao hån +15oC vaì træì âi khi nhiãût âäü mäi træåìng âo tháúp hån +15oC. b/ Dung læåüng accu: laì têch säú giæîa doìng âiãûn phoïng vaì thåìi gian phoïng, kê hiãûu C. ∫ = = 0 0 )( t t dttIC to: thåìi gian luïc accu âaût âãún âiãûn thãú cuäúi. Thäng thæåìng accu phoïng âiãûn våïi doìng khäng âäøi I(t) = I. Váûy: C = I.t (A.h) Theo âënh luáût Faraday muäún thu âæåüc mäüt âiãûn læåüng: 1F = 96500 Coulomb = 26.8 A.h thç cáön mäüt âæång læåüng gam caïc cháút tham gia phaín æïng sinh âiãûn. Ta coï: 1 âæång læåüng gam gPbO 6.119 2 2.239 2 == 1 âæång læåüng gam gPb 6.103 2 2.207 == 1 âæång læåüng gam gSOH 98 2 98242 =×= Váûy muäún âæåüc 1 A.h cáön: gPbO 46.4 8.26 6.119:2 = gPb 87.3 8.26 6.103: = gSOH 66.3 8.26 98:42 = Nhæng dung læåüng thæûc tãú chè âaût 50% dung læåüng lê thuyãút. Dung læåüng accu phuû thuäüc vaìo hai yãúu täú sau: 61 * Chãú âäü phoïng âiãûn: nãúu phoìng âiãûn våïi doìng caìng låïn thç dung læåüng phoïng seî caìng nhoí. ÅÍ chãú âäü phoïng 10h accu seî cho dung læåüng låïn nháút. Nãn dung læåüng åí chãú âäü naìy âæåüc coi laì dung læåüng âënh mæïc. (nãúu phoïng våïi doìng nhoí vaì thåìi gian phoïng láu thç axit H2SO4 seî khuyãúch taïn vaìo läù xäúp cuía laï cæûc laìm cho caïc cháút hoaût âäüng âãöu tham gia phaín æïng sinh âiãûn. Tuy nhiãn, nãúu doìng phoïng quaï nhoí thç seî gáy ra hiãûn tæåüng tæû phoïng låïn) * Nhiãût âäü mäi træåìng chung quanh: sæû thay âäøi nhiãût âäü cuía mäi træåìng chung quanh laìm aính hæåíng âãún näöng âäü dung dëch cuîng nhæ dung læåüng cuía accu. Thæåìng choün nhiãût âäü +30oC laìm chuáøn cho viãûc âo dung læåüng. Khi nhiãût âäü khaïc 30oC coï thãø tênh dung læåüng theo cäng thæïc: C1 = C30[1 + 0.008 (t-30)] (A.h) C1: dung læåüng âo åí nhiãût âäü toC C30: dung læåüng âo åí nhiãût âäü 30oC cho theo lê lëch nåi saín xuáút 0.008: hãû säú nhiãût âäü cuía dung læåüng. c/ Âàûc tênh phoïng, naûp cuía accu: Trong pháön naìy âãø cuû thãø hoaï ta chè xeït âàûc tênh phoïng naûp våïi doìng âiãûn khäng âäøi (I = 5.4 A) vaì chãú âäü phoïng 10h: Câm = 54 A.h Âiãøm cuäúi quaï thåìi gian nghè trçnh phoïng Un B (2.7V) Bàõt âáöu Eaq I (A) ρ U(V) Eaq 2.4V Eo 20 - - 2.0- 1.96 Eo InRaq ∆E Up A(1.7) ∆E 15 - - 1.5- IpRaq 1.27 1.27 ρ ρ 10 - - 1.0- 1.11 1.11 0.54 Ip In 5 - - 0.5 - Cp = 5.4×10 = 54 A.h Cn = In×tn 0 10 t(h) 0 10 14 t(h) Hçnh (a): phoïng Hçnh (b): naûp 62 Giaí sæí accu âæåüc naûp âáöy, khi phoïng våïi doìng Ip khäng âäøi thç näöng âäü dung dëch seî giaím theo chiãöu âæåìng thàóng vç säú læåüng cháút tham gia phaín æïng vaì axit H2SO4 âæåüc thay thãú bàòng næåïc trong mäùi giáy âãöu bàòng nhau. Giaí sæí näöng âäü ban âáöu cuía âiãûn dëch laì 1.27 g/cm3, coìn näöng âäü cuäúi cuìng laì 1.11 g/cm3 (phuû thuäüc vaìo træî læåüng dung dëch trong bçnh vaì säú læåüng axit H2SO4 tiãu täún trong khi phoïng âiãûn). Sæïc âiãûn âäüng ténh Eo theo cäng thæïc thæûc nghiãûm: ρ+= 85.00E . Nhæng giaï trë thæûc chè laì: aqppaq RIUE += Raq: âiãûn tråí trong cuía accu Ip: doìng phoïng Up: hiãûu thãú accu âo luïc phoïng Nhæ âæåüc thãø hiãûn trãn âæåìng cong phoïng (Hçnh. a) thç Eaq nhoí hån Eo mäüt âaûi læåüng laì ∆E. Våïi ∆E laì mæïc chãnh lãûch sæïc âiãûn âäüng trong luïc phoïng hay naûp âiãûn. Tæïc laì: EEE aq ∆+=0 Såí dé coï sæû chãnh lãûch giæîa Eo vaì Eaq laì vç trong quaï trçnh phoïng âiãûn näöng âäü dung dëch thæûc tãú åí trong loìng laï cæûc luän luän tháúp hån näöng âäü dung dëch åí ngoaìi laï cæûc. Khi chæa phoïng âiãûn do sæû khuyãúch taïn âáöy âuí, näöng âäü dung dëch trong hoaût cháút vaì bãn ngoaìi cán bàòng nhau, nãn Eaq = Eo * Quïa trçnh phoïng âiãûn: Coï thãø phán têch quaï trçnh phoïng âiãûn åí Hçnh. a nhæ sau: Sau khi âoïng maûch phuû taíi cho accu phoïng âiãûn, do phaín æïng hoaï hoüc giæîa cháút taïc duûng åí baín cæûc vaì dung dëch, nãn näöng âäü dung dëch chæïa trong caïc baín cæûc so våïi näöng âäü chung giaím âi. Sæû chãnh lãûch näöng âäü taûo âiãöu kiãûn cho sæû khuyãúch taïn låïp dung dëch måïi vaìo trong caïc baín cæûc. Näöng âäü dung dëch trong caïc baín cæûc caìng giaím thç sæû khuyãúch taïn caìng maûnh. Quaï trçnh tiãúp diãùn cho âãún khi âaût cán bàòng våïi säú læåüng axit tiãu hao trong phaín æïng phoïng âiãûn vaì ∆E laì kãút quaí cuía sæû chãnh lãûch naìy. Cuìng våïi suû thay âäøi sæïc âiãûn âäüng Eaq, thç hiãûu thãú cuía accu Up cuîng thay âäøi. ÅÍ thåìi âiãøm bàõt âáöu phoïng thç Up gáön nhæ giaím nhanh. Khi âaî åí traûng thaïi cán bàòng Up gáön nhæ äøn âënh vaì chè håi giaím, noï tè lãû våïi mæïc giaím näöng âäü cuía accu. ÅÍ cuäúi quaï trçnh phoïng (gáön âiãøm A), PbSO4 âæåüc taûo thaình trãn baín cæûc seî laìm giaím tiãút diãûn tháúm dung dëch, âiãûn tråí trong tàng vaì laìm cháûm quaï trçnh khuyãúch taïn. Vç váûy, traûng thaïi cán bàòng bë phaï huyí vaì näöng däü dung dëch åí baín cæûc, cuìng våïi Eaq vaì Up giaím nhanh. Vãö màût lê thuyãút, accu phoïng hãút toaìn bäü dung læåüng tæïc laì táút caí caïc hoaût cháút trãn baín cæûc âãöu chuyãøn thaình PbSO4 vaì luïc âoï Eaq = 0. Nhæng trong thæûc tãú chè phoìng âãún âiãøm A maì thäi, khäng nãn phoïng tiãúp tuûc quaï âiãøm A vç luïc âoï Up giaím nhanh khäng thoaí maîn âiãöu kiãûn laìm viãûc cuía phuû taíi, gáy taïc haûi cho accu vaì seî khoï khàn cho quaï trçnh naûp phuûc häöi dung læåüng accu. Ngoaìi ra phoïng âãún táûn cuìng hoaût cháút seî laìm 63 viãûc triãût âãø gáy nãn taí hoaût cháút trãn baín cæûc. Âáy laì âiãöu quan troüng cáön chuï yï, vç noï seî laìm giaím tuäøi thoü cuía accu. Hiãûu thãú æïng våïi âiãøm A goüi laì hiãûu thãú phoïng cuäúi cuìng vaì qui âënh âáy laì âiãøm accu âaî phoìng hãút âiãûn. Hiãûu thãú phoìng cuäúi cuìng (Upmin) coìn phuû thuäüc vaìo cæåìng âäü doìng phoïng: Up 2.0 - 4h 10h 1.7V 30' 1h 1.65V Ip = 11.2A 1.6 - 5' 1.65V 1.6V Ip = 28.8A 112 A.h 1.5V Ip = 106A Ip = 63.3A 80.4 A.h Ip = 360A 53 A.h 63.3 A.h 1.2 - Cp = 30 A.h 0.8 1 4 10 h Ta tháúy doìng phoïng caìng låïn thç hiãûu thãú maì accu duy trç trong thåìi gian phoïng caìng tháúp, âäöng thåìi dung læåüng vaì thåìi gian phoïng cuîng giaím âi nhiãöu. * Quïa trçnh naûp âiãûn: (Hçnh. b) Khi naûp âiãûn trong caïc mao quaín cuía laï cæûc taûo thaình axit H2SO4 laìm cho näöng âäü âiãûn dëch taûi âoï tàng âaïng kãø. Vç váûy, Eaq khi naûp låïn hån Eo mäüt âaûi læåüng ∆E. Enaûp = Eaq + InRaq ÅÍ cuäúi quaï trçnh naûp sæïc âiãûn âäüng vaì âiãûn thãú tàng lãn nhanh taûo caïc boüt khê trong âiãûn dëch. Do khi quaï trçnh naûp kãút thuïc hoaût cháút âæåüc hoaìn nguyãn thç doìng âiãûn naûp In chè coìn coï taïc duûng âiãûn giaíi H2O thaình O2 vaì H2 (taûo boüt khê nhiãöu) vaì læåüng næåïc máút dáön, laìm cho mæïc âiãûn dëch tháúp dáön vaì luïc naìy chè bäø sung thãm næåïc chæï khäng thãm axit. Màût khaïc, trong khi âiãûn phán næåïc, ion H+ âi tåïi baín cæûc ám, chuïng bë trung hoaì mäüt pháön (tæïc nháûn e- taûo thaình H2), coìn pháön låïn tuû táûp quanh cæûc ám taûo thaình mäüt låïp âiãûn thãú phuû khoaíng 0.33 Volt. Âoï laì nguyãn nhán sæû tàng thãú cuäúi quaï trçnh naûp (âiãûn thãú cuía accu luïc naìy lãn âãún 2.7Volt). Sau khi ngàõt doìng âiãûn naûp, hiãûu thãú cuía accu suût hàón xuäúng bàòng Eaq vaì sau mäüt thåìi gian nghè seî xaíy ra sæû cán bàòng näöng âäü vaì âaî thoaït hãút boüt khê thç sæïc âiãûn âäüng ténh cuía accu seî âaût âãún giaï trë 2.11 - 2.12 Volt, æïng våïi traûng thaïi accu âæåüc naûp âáöy. d/ Hiãûu suáút cuía accu: Hiãûu suáút cuía accu âàûc træng cho tênh kinh tãú cuía noï trong sæí duûng. Coï hai loaûi hiãûu suáút: 64 - Hiãûu suáút theo dung læåüng, tênh bàòng [A.h] laì tè säú dung læåüng phoïng vaì dung læåüng naûp, tênh bàòng %. Giaï trë täút nháút hiãûn nay 94-98%. - Hiãûu suáút theo nàng læåüng, tênh bàòng [w.h] laì tiæ säú nàng læåüng phoïng vaì nàng læåüng naûp (%). Giaï trë täút nháút hiãûn nay 75-85%. II. Cáúu taûo vaì âàûc tênh cuía accu chç axit: 1/ Cáúu taûo cuía bçnh accu: Bçnh accu axit gäöm voí bçnh chëu axit gäöm coï caïc ngàn riãng thæåìng tæì 3-6 ngàn tuyì theo âiãûn thãú cuía bçnh. Mäùi ngàn âiãûn thãú laì 2 volt. Âoï laì accu âån. Trong accu âån coï caïc táúm cæûc dæång vaì cæûc ám xãúp xen keí nhau giæîa laì laï caïch. Mäùi accu âån âæåüc xãúp vaìo mäüt ngàn vaì näúi liãön nhau qua thanh håüp kim Pb-Sb taûo thaình bçnh accu hoaìn chènh. Ngàn âáöu cæûc dæång, ngàn cuäúi cæûc ám âãø näúi våïi phuû taíi tiãu thuû. Âiãûn dëch cho vaìo mäùi ngàn våïi mæïc qui âënh, thæåìng ngáûp caûnh trãn cuía laï cæûc tuì 10-15mm. * Voí bçnh: âæåüc chãú taûo bàòng loaûi nhæûa ãbonêt, axphantäpec, cao su cæïng. Trong âoï ãbänit bãön axit vaì bãön cå. Trong voí bçnh chia thaình caïc ngàn riãng biãût. Mäùi ngàn laì mäüt accu âån. Mäùi ngàn coï bäún säöng âåî taûo khoaíng khäng gian träúng giæîa âaïy bçnh vaì khäúi baín cæûc, nhåì âoï traïnh âæåüc hiãûn tæåüng cháûp maûch giæîa caïc baín cæûc do cháút kãút tuía råi xuäúng âaïy bçnh gáy nãn. Ngoaìi ra taïc duûng cuía säúng âåî naìy laì âäúi læu dung dëch. * Táúm baín cæûc vaì khäúi baín cæûc: - Táúm baín cæûc gäöm mäüt cäút hçnh hçnh màõt caïo, chãú taûo bàòng håüp kim Pb-Sb (gäöm 87-96% Pb, 5-13% Sb: muûc âêch tàng âäü cæïng, væîng, laìm giaím àn moìn vaì âuïc täút hån). Trãn âoï traït âáöy hoaût cháút phaín æïng. Nhiãûm vuû cuía sæåìn cæûc laì giæî caïc cháút taïc duûng vaì seî coï doìng âiãûn phán bäú âãöu khàõp bãö màût baín cæûc. Âiãöu naìy quan troüng âäúi våïi baín cæûc dæång vç âiãûn tråí cuía cháút taïc duûng PbO2 låïn gáúp 10000 láön âiãûn tråí Pb nguyãn cháút åí khäúi baín cæûc ám. Do âoï, caìng tàng chiãöu daìy cuía cäút baín cæûc dæång, caìng giaím näüi tråí cuía accu (chiãöu daìy laï cæûc khoaíng 2.5-4.5mm; maïy bay 1.5-2mm). Nhæ váûy, âiãûn dáùn cuía cäút baín cæûc ám khäng phaíi laì yãúu täú quyãút âënh vaí laûi chuïng êt bë han gè, nãn thæåìng chãú taûo moíng hån cäút baín cæûc dæång. Âàûc biãût hai táúm ngoaìi biãn cuía khäúi baín cæûc ám laûi caìng moíng hån vç chuìng chè laìm viãûc mäüt phêa chäù giaïp våïi baín cæûc dæång (dung læåüng phuû thuäüc vaìo âäü xäúp cuía PbO2 vaì dung læåüng cuía accu thæåìng âæåüc xaïc âënh bàòng dung læåüng cuía PbO2) Vê duû: Accu 3-CT-70 cuía Nga thç baín cæûc dæång daìy 2.8mm, baín cæûc ám daìy 2.5mm - Cäút coï khung bao quanh, coï váúu âãø haìn näúi våïi caïc baín cæûc cuìng loaûi (dæång hoàûc ám) âãø taûo thaình khäúi baín cæûc coï hai chán âãø tç lãn säúng âåî åí âaïy bçnh accu. Phaíi sàõp xãúp sao cho khäúi baín cæûc dæång tç lãn mäüt âäi säöng âåî naìy cuía bçnh, coìn khäúi baín cæûc ám tç lãn âäi säöng âåî kia âãø traình hiãûn tæåüng cháûp maûch. - ÅÍ laï cæûc ám cháút taïc duûng âæåüc âiãöu chãú tæì bäüt chç, dung dëch axit H2SO4 vaì khoaíng 3% bäüt nåî. Con åí laï cæûc dæång cháút taïc duûng laì PbO (PbO+Pb3O4) vaì dung dëch axit H2SO4 . Cháút nåí åí baín cæûc ám laìm tàng âäü xäúp vaì giaím khaí nàng mau hoaï cæïng cuía 65 cæûc ám. Nhæ âaî phán têch, dung læåüng accu tàng khi laï cæûc coï âäü xäúp vaì âäü bãön cao. Do âoï, baín cæûc dæång PbO2 väún âaî xäúp nãn khäng cáön thãm bäüt nåî vaìo næîa. Trong mäùi ngàn cuía accu dån säú baín cæûc ám nhiãöu hån säú baín cæûc dæång mäüt laï, muûc âêch nhàòm sæí duûng caïc baín cæûc dæång triãût âãø vaì nhàòm traïnh sæû cong vãnh cuía laï cæûc dæång khi coï doìng cao (doìng naûp). * Laï caïch: coï taïc duûng chäúng cháûp maûch giæîa baín sæûc dæång vaì baín cæìc ám vaì giæî cho hoaût cháút êt bë bong råi trong quaï trçnh laìm viãûc. Yãu cáöu kè thuáût cuía laï caïch: - Caïch âiãûn täút - Coï âäü xäúp thêch håüp, khäng caín tråí dung dëch âäúi læu - Bãön axit vaì bãön cå - Khäng chæa caïc taûpcháút coï haûi, âàûc biãût laì Fe Laï caïch thæåìng âæåüc chãú taûo tæì mipä (ãbonit mën); niplat (PVC xäúp mën); bäng thuyí tinh gheïp våïi miplat hoàûc gäù; ..., nhæng hiãûn nay sæí duûng räüng raîi nháút laì PVC åí daûng táúm. Laï caïch coï hçnh chæî nháût (hçnh cuía laï cæûc) vaì coï kêch thæåïc låïn hån laï cæûc mäüt êt âãø hoaìn toaìn caïch âiãûn. Cáúu taûo cuía laï caïch gäöm caïc gán âãø tàng âäü chëu læûc vaì gán phêa laï cæûc dæång cao hån gán phêa cæûc ám våïi muûc âêch taûo khäng gian anäút låïn hån khäng gian catäút, vç åí baín cæûc dæång dãù taí vaì cáön nhiãöu âiãûn dëch hån. * Nàõp, nuït, cáöu näúi: - Nàõp chãú taûo tæì váût liãûu cuìng våïi bçnh, coï hai loaûi nàõp: tæìng nàõp riãng cho mäùi ngàn, vaì nàõp chung cho caí bçnh. 1 2 3 5 1. Läù bãn; 2. Äúng chç; 3. Läù âäø dung dëch; 4. Nuït; 5. Cáöu näúi * Dung dëch âiãûn phán: laì dung dëch H2SO4 âæåüc pha chãú tæì axit H2SO4 nguyãn cháút. Âãø axit coï axit coï näöng âäü thêch håüp tuyì tæìng khê háûu, nhiãût âäü mäi træåìng vaì váût liãûu táúm ngàn. Näöng âäü âiãûn giaíi coï thãø tæì 1.21-1.31 g/cm3 tæång âæång våïi 23-34 âäü Bomme. Nãúu näöng âäü cao dãù laìm hoíng táúm caïch, raî hoaût cháút, deî bë sunphat hoaï laìm giaím tuäøi thoü cuía accu. Nãúu näöng âäü dung dëch tháúp quaï thç dung læåüng vaì âiãûn thãú giaím. Näöng âäü dung dëch luän luän thay âäøi theo mæïc phoïng vaì naûp cuía accu vaì phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü. Qui æåïc láúy nhiãût âäü âiãûn dëch åí +15oC laìm qui chuáøn vaì âãø xaïc âënh 66 näöng âäü dung dëch duìng tè troüng kãú vaì thãm hãû säú hiãûu chènh 0.0007 g/cm3, dáúu (+) hay (-) tuyì nhiãût âäü låïn hay nhoí. Theo tiãu chuáøn Viãût Nam TCVN 164-64 thç näöng âäü qui âënh åí cuäúi láön naûp âáöu tiãn laì 1.260 + 0.005 g/cm3 åí 30 ± 2oC. 2/ Nhæîng âàûc tênh cuía accu chç axit: a/ Hiãûn tæåüng tæû phoïng âiãûn: Accu naûp âiãûn xong chæa duìng âãø sau mäüt ngaìy âãm máút tæì 0.5-2% dung læåüng, do hiãûn tæåüng tæû phoïng âiãûn. Tæû phoïng âiãûn do: - PbO2 taïc duûng våïi H2SO4: PbO2 + H2SO4 = PbSO4 + H2O + 2 1 O2 Näöng âäü H2SO4 låïn thç tæû phoïng låïn do O2 thoaït ra nãn nhæîng cháút Sb, Ag coï quaï thãú oxy beï laìm tàng täúc âäü phaín æïng. - PbO2 tiãúp xuïc våïi sæåìn cæûc: PbO2 + Pb + H2SO4 = PbSO4 + 2H2O 5PbO2 + Sb + 6H2SO4 = (SbO2)2SO4 + 5PbSO4 + 6H2O - PbO2 taïc duûng våïi H2 åí ám cæûc khuyãúch taïn sang: PbO2 + H2 + H2SO4 = PbSO4 + 2H2O - Pb taïc duûng våïi H2SO4: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2 Näöng âäü axit H2SO4 âàûc, nhiãût âäü cao, Pb xäúp thç phaín æïng xaíy ra caìng maûnh. - Pb taïc duûng våïi O2 tæì PbO2 hoàûc tæì oxy cuía khäng khê: Pb + 2 1 O2 + H2SO4 = PbSO4 + 2H2O - Pb hoàûc PbO2 taïc duûng våïi taûp cháút (Mn2+; Fe2+; Fe3+): 5Pb + 5HMnO4 + 7H2SO4 = 5PbSO4 + 2MnSO4 + 8H2O Pb + Fe2(SO4)3 = PbSO4 + 2FeSO4 Mn2+, Fe2+ âi vãö phêa cæûc dæång: FeSO4 + PbO2 + H2SO4 = PbSO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O 2MnSO4 + 5PbO2 + 3H2SO4 = 5PbSO4 + 2HMnO4 + 2H2O Hãû säú tæû phoïng âiãûn K âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc sau: t C C K ∆ ∆×= 0 1 Co: dung læåüng âáöu ∆C: âäü giaím dung læåüng trong thåìi gian ∆t. K = 0.4 ÷10-3h-1 b/ Hiãûn tæåüng tæû sunphat hoaï: (khaïc våïi hiãûn tæåüng taûo PbSO4 trong quaï trçnh phoïng, naûp) Hiãûn tæåüng sunphat hoaï do: 67 - Accu âãø láu ngaìy khäng laìm viãûc nãn laï cæûc bë sunphaït hoaï. Låïp naìy daìy, sêt, khoï tan laìm cho dung læåüng vaì âiãûn thãú giaím vaì accu mau hoíng. - Hoaï thaình laï cæûc chæa chên (taûo ra låïp voí cæïng, tràõng, sáön suìi) laìm cho quaï trçnh tæû phoïng låïn. - Thæåìng xuyãn naûp âiãûn thiãúu, chæa âuí no. - Phoìng âiãûn quïa sáu (<1.7V). Khàõc phuûc hiãûn tæåüng sunphat hoaï: +) Êt nháút mäüt thaïng naûp, phoïng âiãûn mäüt láön. +) Thay âiãûn dëch, ræía laï cæûc, cho næåïc cáút vaìo (hoàûc axit loaîng) naûp våïi doìng beï âãún khi naìo tè troüng khäng tàng lãn næîa (thåìi gian naûp 30-80h, nghè 1h sau âoï phoïng theo chãú âäü 10h. Sau âoï âäø âiãûn dëch ra, thay âiãûn dëch âuïng qui âënh, naûp theo chãú âäü láön âáöu vaì âem sæí duûng. c/ Hiãûn tæåüng thuû âäüng laï cæûc vaì caïch khàõc phuûc thuû âäüng: Hiãûn tæåüng thuû âäüng coï thãø do: - Tinh thãø PbSO4 nhoí, mën vaì sêt chàût - Näöng âäü axit H2SO4 låïn gáy ra âäü hoaì tan PbSO4 giaím, laìm cho täúc âäü khuyãúch taïn PbSO4 giaím. - Nhiãût âäü tháúp thç âäü nhåït tàng laìm cho tinh thãø låïn cháûm vaì seî taûo ra tinh thãø nhoí, mën, sêt chàût dãù bë thuû âäüng. Khàõc phuûc hiãûn tæåüng thuû âäüng: * Cæûc ám: thãm H2SO4, BaSO4, natrilignhin sunphat, than náu. BaSO4 laì muäúi âäöng hçnh cuía PbSO4 coï cáúu truïc maûng hçnh thoi. Vç coï kêch thæåïc gáön giäúng nhau nhæng BaSO4 coï âäü phán taïn cao khi träün âãöu vaìo cæûc ám chç. Sau khi phoïng âiãûn noï seî tråí thaình caïc trung tám kãút tinh cuía PbSO4 vaì PbSO4 låïn lãn trãn BaSO4 seî láu bë thuû âäüng hån. Khi naûp PbSO4 trãn BaSO4 bë khæí thaình Pb xäúp, coï âäü phán taïn låïn, laìm tàng bãö màût thæûc tãú cuía âiãûn cæûc vaì laìm tàng khaí nàng laìm viãûc cuía noï. H2SO4 coï taïc duûng xi màng hoaï. Coìn caïc cháút hæîu cå laì caïc cháút hoaût âäüng bãö màût. Noï háúp phuû lãn bãö màût chç laìm tàng khaí nàng taûo thaình nhæîng trung tám kãút tinh måïi cuía PbSO4 vaì PbSO4 cuî seî låïn lãn seî keïm gàõn chàût våïi bãö màût chç vaì láu bë thuû âäüng hån. Lignhin coï taïc duûng laìm tàng khaí nàng khåíi âäüng åí nhiãût âäü ám. Than náu laìm tàng âäü dáùn âiãûn. Toïm laûi duìng bäüt nåí âãø: → laìm tàng thåìi gian phoïng âiãûn lãn 2-3 láön. → Giaím tæû phoïng âiãûn * Cæûc dæång: khäng duìng bäüt nåí vç seî dãù bong ra. Traïình thuû âäüng cæûc dæång bàòng caïch tàng âäü xäúp cuía cháút hoaût âäüng vaì choün chãú âäü phoìng thêch håüp. Tuy nhiãn, âãø tàng âäü bãön cuía cæûc dæång, ngæåìi ta coï thãø cho thãm Cacboxyl Metyl Celluloza (CMC). Cháút hoaût âäüng bãö màût naìy taûo tinh thãø PbO2 låïn, liãn kãút chàût cheî våïi nhau vaì våïi bãö màût cháút hoaût âäüng. Toïm laûi nguyãn nhán laìm giaím tuäøi thoü cuía accu: 68 - Àn moìn sæåìn cæûc chiãúm 31% - Biãún âäøi cæûc ám 25% - Do naûp âiãûn sai 14% - Laìm biãún cháút cæûc ám 6% - Hoíng laï caïch 5% - Tåi dæång cæûc 4% - Hoíng voí 15% 3/ Sæí duûng vaì baío quaín accu: a/ Sæí duûng: * Naûp âiãûn láön âáöu: - Kiãøm tra accu, lau chuìi, âaïnh saûch cæûc. - Âäø axit ρ = 1.21 g/cm3 cao hån meïp laï cæûc 10-15mm, âãø 6-10h räöi måïi naûp âiãûn. - Naûp âiãûn våïi I = const; U = const; P(cäng suáút) = const; thay âäøi luán phiãn. Thæåìng thç naûp våïi doìng theo tæìng báûc. - Nhiãût âäü âiãûn dëch tàng lãn 40oC thç giaím âi mäüt næîa doìng naûp. Nhiãût âäü tàng lãn 45oC thç ngæìng naûp, vaì khi nhiãût âäü haû xuäúng coìn 35oC thç tiãúp tuûc naûp. - Thåìi gian naûp láön âáöu 60-70h (khäng kãø thåìi gian nghè khi nhiãût âäü cao). - Khi naûp âáöy, âiãöu chènh tè troüng, sau âoï naûp thãm vaìi giåì næîa âãún khi U = 2.5- 2.7Volt. * Naûp âiãûn láön sau: - Naûp láön sau thç:→ doìng naûp In = 10 1 Câm → thåìi gian naûp tn = 12-16h Chuï yï: Khi naûp thç måí nuït âãø thoaït khê. Sau khi naûp âáöy thç âáûy kên nuït laûi. b/ Baío quaín: - Kiãøm tra mæïc âiãûn dëch trong accu thæåìng xuyãn. Nãúu tháúp hån qui âënh thç phaíi bäø sung næåïc cáút khi no âiãûn, tuyãût âäúi khäng nãn cho axit H2SO4 vaìo. - Accu duìng räöi maì khäng sæí duûng næîa thç phaíi naûp no âiãûn vaì haìng thaïng phaíi naûp âiãûn bäø sung theo chãú âäü bçnh thæåìng, nhæng thåìi gian naûp ngàõn hån vaì cæï 3 thaïng phaíi phoïng naûp âiãûn luyãn táûp (theo chãú âäü 10h). - Khi naûp âiãûn thç cáön phaíi kiãøm tra thãú naûp thæåìng xuyãn. Nãúu U låïn thç seî sinh khê nhiãöu, cáön phaíi âiãöu chènh laûi cho thêch håüp. - Nãúu bãö màût bë sunphat hoaï thç naûp våïi doìng beï bàòng 10 1 doìng chuáøn. Nãúu bë sunphat hoaï nàûng thç cho næåïc cáút vaìo naûp våïi doìng beï khoaíng 1h, sau âoï âäø næåïc ra thay âiãûn dëch (d = 1.21 g/cm3) vaìo, naûp theo chãú âäü naûp âáöu. Âát cuîng laì phæång phaïp cáút giæî accu âaî sæí duûng räöi. 69 - Nãúu accu bë tæû phoïng âiãûn låïn thç phaíi kiãøm tra muìn, laï caïch. Sau âoï suïc accu, thay laï caïch. - Âäúi accu chæa sæí duûng thç phaíi baío quaín nåi khä raïo, thoaïng gioï, to = 0-25oC. Khäng âæåüc chäöng cheïo lãn nhau. Accu phaíi âáûy nuït kên, phaíi coï miãúng âãûm. ♣2. Qui trçnh cäng nghãû saín xuáút accu chç axit: (PbO:60%;Pb3O4+Pb:40%) Pb99.99%→Maïy nghiãön→Bäütchç→Sæåìncæûc←NáúuPb träün hkim←Pb taïisinh+Pb 99.97% + Sb H2SO4(d=1.35) →Cao(+) CMC Bäüt Past→Traït cao H2SO4(d=1.35) →Cao(-) BaSO4,than náu, Lignhi,H2O Sáúy, uí (to=176oC;tg=1.5';W=5%:laìm laï cæûc cæïng, xäúp) Haìn chuìm cæûc H2SO4(d=1.05) Hoaï thaình Cháút chäúng sæång muì (DBSA) (to=190oC;tg=10';W=0.5%,mäi træåìng sáúy khê trå) (to=80-100oC;tg=5h;W=0.5%) Cháút chäúng oxh → Ræía, sáúy cæûc(-) Ræía, sáúy cæûc (+) Haìn chuìm cæûc (-) Haìn chuìm cæûc (+) Laï caïch Làõp acccu âån Voí bçnh Làõp vaìo bçnh Thaình pháøm Thæí caïch âiãûn, phong kháøu Nàõp bçnh, cáöu tiãúp âiãûn 70