PILE ELECTRICE SI ACUMULATOARE

PILE ELECTRICE SI ACUMULATOARE .

a. Generalitati.

Pilele electrice - sunt generatoare electrochimice de curent continuu construite din doi electrozi introdusi intr-o solutie de electrolit.

Acumulatoarele - sunt dispozitive care acumuleaza energia electrica prin conversie electrochimica. Ele sunt reversibile , in sensul ca acumuleaza energie electrica in regimul de incarcare de la o sursa de curent continuu ( redresor electric ) si genereaza energie electrica cand sunt conectate la un circuit receptor .* La baza functionarii 21321x2315v pilelor si acumulatoarelor electrice stau fenomenele electrochimice.

Pilele si acumulatoarele electrice sunt formate din doi electozi , unul pozitiv (anod) si unul negativ (catod), o solutie de electrolit, o substanta depolarizanta care impiedica scaderea t.e.m. a pilei datorita fenomenului de polarizare electrolitica care apare cand pila este conectata in circuit.

Prin introducerea a doi electrozi metalici intr-o solutie de electrolit apare un camp electric galvanic imprimat datorita reactiilor chimice dintre electrozi si solutia de electrolit prin disocierea si deplasarea ionilor intre cei doi electrozi . Acest camp electric duce la aparitia unei tensiuni de electrod care depinde de : materialul electrodului , concentratia electrolitului , temperatura , etc.

Tensiunea electromotoare a pilei electrice este diferenta de potential dintre tensiunule celor doi electrozi.

e = Ve₁ - Ve₂ .

Marimi caracteristice pilelor si acumulatoarelor electrice :

- tensiunea electromotoare - reprezinta tensiunea la borne in gol ( V)

- rezistenta interna - reprezinta rezistenta electrica care apare la circulatia curentului (

- capacitatea de debitare - reprezinta cantitatea de electricitate ce poate fi debitata pana cand tensiunea la borne scade sub o anumita limita

- curentul maxim de descarcare (numai pentru acumulatoare)

- randamentul energetic - este raportul dintre energia livrata la descarcare si energia primita la incarcare

b. Pila electrica Leclanche.

Este construita din :

- un electrod de carbune care constitue anodul ( polul pozitiv)

- un strat de oxid de mangan in jurul anodului care constitue substanta depolarizanta

- electrolitul constituit dintr-o solutie de clorura de amoniu ( tipirig NH₄Cl ) imobilizat intr-un gel de amidon

electrodul negativ - este din zinc sub forma unui tub

Clorura de amoniu disociaza intr-un ion negativ de Cl care ataca electrodul negativ si formeaza clorura de zinc (ZnCl₂) si ion pozitiv de amoniu care ataca electrodul pozitiv producand hidrogen si amoniac.

Hidrogenul reactioneaza cu depolarizantul si produce apa si peroxid de mangan.

Amoniacul se combina cu clorura de zinc.

Tensiunea electromotoare a pilei este 1,5 V iar rezistenta interna 0,3

* Reactiile chimice generatoare de curent electric din pile sunt ireversibile pila nemaiputand fi adusa in starea initiala.

c. Acumulatorul electric . Sunt de doua tipuri : - acide (cu plumb)

- alcaline - care au electrolitul format din solutii alcaline

iar electrozii pot fi din : nichel - fier ; nichel - cadmiu ; zinc - argint .

c₁.Acumulatorul cu plumb .

Este construit din :

- initial electrozii sunt realizati din gratare de plumb acoperite cu un amestec de oxizi de plumb

- electrolitul este format dintr-o solutie apoasa de acid sulfuric

Electrozii sunt scufundati in electrolit si amplasati intr-o cuva din material plastic sau sticla cu despartituri

In urma formarii , care se face prin alimentarea cu curent a acumulatorului se formeaza electrozii pozitivi sI cei negativi astfel :

- electrozii pozitivi sunt formati din oxid de plumb (PbO₂) si au culoare cafenie

- electrozii negativi sunt din plumb spongios si au culoare gri

O placa formata din electrozi pozitivi si negativi au initial o tensiune de 2,2 V iar in circuit se stabileste la 1,95 V . Tensiunea pe un element nu trebuie sa scada sub 1,6 V deorece placa se poate sulfata ( reactiile nu mai sunt complet reversibile ).

La incarcare tensiunea pe un element creste rapid la 2, 2 V apoi lent la 2,3 V si poate sa ajunga pana la maxim 2,8 V.

Acumulatorul de 12 V se obtine prin inserierea a 6 elementi iar cel de 6 V prin inserierea a 3 elementi .

c₂ . Acumulatorul alcalin are fata de cel cu plumb urmatoarele avantaje :

- durata de serviciu mare

- etansietate si rezistenta la socuri mecanice mare

- are densitate energetica superioara

Aceste acumulatoare au tensiunea pe element cuprinsa intre 1,3 - 1,5 V iar descarcarea se face pana la limita de 1V.

d. Utilizarea acumulatoarelor.

- in instalatii fixe - ca baterii de rezerva pentru : iluminatul de siguranta ; iluminat si comanda in instalatiile unde alimentarea cu energie trebuie asigurata continuu ( spitale , centarle telefonice , centrale electrice , centrale CFR , camere de comanda , etc. )

- in instalatii mobile - autovehicule ( pentru demaraj si iluminat ) ; vagoane de calatori , avioane , vapoare , submarine ( iluminat de siguranta) ; lampi portabile ; aparate portabile ; electrocare si electrostivuitoare ; microcalculatoare , ceasuri electrice , etc .

e. Intretinerea acumulatoarelor cu plumb.

Incarcarea - se face cand tensiunea pe element a scazut sub 1,8 V iar densitatea electrolitului sub 1,2 g/cm³. Incarcarea se face cu redresoare destinate special acestui scop prevazute cu elemente de reglaj al curentului si aparate indicatoare . Valoare curentului de incarcare pana ce tensiunea pe element ajunge la 2,4 V ( in gol) este egal cu capacitatea bateriei / 10 (A). Dupa atingerea acestei tensiuni curentul se scade la jumatarte din valoarea initiala si incarcarea se termina cand tensiunea pe element ajunge la 2,8 V iar densitatea electrolitului la 1,28 g / cm³ .

In timpul incarcarii dopurile de la baterie se desfac iar electrolitul se completeaza pana trece peste partea superioara a placilor de separatie cu apa distilata . ATENTIE nu se completeaza niciodata electrolitul cu acid sulfuric , ca se produc reactii periculoase .

Bateriile se mentin in stare curata si uscata si se reincarca periodic la 30 zile .

Clemele racordate la electrozi trebuie sa fie stranse bine , sa fie curate , sa fie unse deasupra cu vaselina.

Test verificare : a) Care sunt elementele constructive ale unei pile electrice?

b) Care este deosebirea fundamentala dintre o pila electrica si un acumulator?

c) Cum decurge procesul de incarcare a unui acumulator cu plumb?