BÁO CÁO MÔN HỌC Động học các quá trình điện hoá Đề tài “Ắc-quy kiềm”

BÁO CÁO MÔN HỌC Động học các quá trình điện hoá Đề tài “Ắc-quy kiềm”

ĐẠI HỌC KHTN - ĐẠI HỌC QGHN

KHOA HOÁ HỌC

BÁO CÁO MÔN HỌC

Động học các quá trình điện hoá

Đề tài: “Ắc-quy kiềm”

Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thị Cẩm Hà

NỘI DUNG BÁO CÁO

 Sơ lược về ắc-quy kiềm

 Cấu tạo

 Nguyên lý hoạt động của ắc-quy kiềm

 Một số thông số hoạt động cơ bản

 Ưu điểm – Nhược điểm

 Ứng dụng

 Sử dụng – Bảo quản

 Tài liệu tham khảo

1 Sơ lược về ắc-quy kiềm

- Ắc-quy là một nguồn điện một chiều được tích trữ năng lượng điện dưới dạng hóa năng Cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện dẫn dụng và công nghiệp

- Ắc-quy kiềm là nguồn điện thứ cấp, so với ắc-quy chì, ắc-ắc-quy kiềm có ưu thế hơn hẳn về tuổi thọ (gấp ắc-quy chì 10 : 15 lần) và độ an toàn cao

- Ăc-quy kiềm được dùng làm nguồn điện thông tin, điều khiển từ xa, xe nâng hàng, tàu điện đặc biệt là dùng cho ngành Bưu chính Viễn thông và kỹ thuật hàng không.

2 Cấu tạo

Dựa vào cấu tạo của các bản cực người ta chia ắc-quy kiềm thành ba loại chính như sau:

 Ắc-quy Sắt (Fe) – Niken (Ni)

 Ắc-quy Cađimi (Cd) – Niken (Ni)

 Ắc-quy Bạc Ag) – Kẽm (Zn)

Ở Việt Nam phổ biến nhất là ắc-quy Cadimi (Cd)–Niken (Ni) sau đó đến Sắt (Fe) – Niken (Ni)

Cấu tạo của ắc-quy kiềm tương tự ắc-quy axit, gồm dung dịch điện phân, vỏ bình, các bản cực

Ắc-quy kiềm gồm 2 bản cực :

- Cực dương : Ni/NiOOH

- Cực âm : Cd

Vách ngăn

K + (aq) + OH

(aq) + OH

-(aq)

Cd(OH)2 (r) Ni(OH)2 (r),

Máy

 Để chất hoạt tính làm việc ở trạng thái phân bố đều người ta đã sử dụng một lượng nhỏ chất phụ gia cho dung dịch điện

ly thường là: LiOH.

 Tuy nhiên, trong quá trình làm việc sẽ tạo

ra hợp chất trơ LiNiO2 có tác dụng xấu đến quá trình điện cực dẫn đến làm giảm khả năng dẫn điện.

3 Nguyên lý hoạt động ắc-quy kiềm

Quá trình phóng điện

Gồm

02

quá

trình

Quá trình nạp điện

3.1 Quá trình nạp điện

 Ở bản dương của ắc-quy :

- Ở bản cực âm của ắc-quy :

-3.2 Quá trình phóng điện

 Ở bản cực dương của ắc-quy :

NiO(OH) + H2O + e-  Ni(OH)2 + OH-

 Ở bản cực âm của ắc-quy :

Cd + 2OH- Cd(OH)2 + 2e

-4.Một số thông số cơ bản của ắc quy kiềm

NiOOH + H2O + e → Ni(OH)2 +OH- (1)

Cd + 2OH- → Cd(OH)2 + 2e (2)

E(+) = EoNi3+ + 0,059lgaH2O - 0,059 lgaOH

E(-) = EoCd - 0,059 lgaOH

- Khi nạp điện hoàn toàn : 1,75 – 1,85 V

- Khi phóng điện hoàn toàn : 1,2 – 1,4 V

Giá trị điện trở trong của ắc-quy khi đã nạp đầy điện là (0,001 đến 0,0015) Ω và khi ắc-quy đã phóng điện hoàn toàn

là (0,02 đến 0,025)Ω

Dung lượng:

 Dung lượng phóng của ắc-quy đánh giá khả năng cung cấp năng

lượng điện của ắc-quy cho phụ tải, tính theo công thức: CP = Iptp

Trong đó: Cp: dung l ượng thu được trong quá trình phóng ( Ah )

Ip: dòng điện phóng ổn dịnh ( A )

tp: thời gian phóng diện ( h )

 Dung lượng nạp của ắcquy đánh giá khả năng tích trữ năng luợng của ắc-quy, tính theo công thức: Cn = Intn

Trong đó: Cn: dung l ượng thu duợc trong quá trình nạp ( Ah )

In: dòng diện nạp ổn dịnh trong thời gian nạp tn ( A )

tn: thời gian nạp diện ( h )

 Dung lượng điện cực âm Cd bị giảm vì nó còn có khuynh hướng thụ động

trong dung dịch kiềm

 Dung lượng: 50mAh đến 24000mAh (1A.h = 1A.3600s = 3600 C)

5 Ưu và nhược điểm

5.1 Ưu điểm :

 Độ bền và tuổi thọ cao.

 Dễ dàng nạp điện.

 Có tần suất làm việc và độ tin cậy tốt hơn ắc-quy axit.

5.2 Nhược điểm:

 Điện áp làm việc của ắc-quy Ni-Cd thấp (khoảng

1.2V/đơn vị) Khi nối ghép nhiều đơn vị thì độ sụt áp lớn

 Các ắc-quy Ni-Cd sẽ giảm tuổi thọ nếu chúng được nạp điện không đúng cách Khi không sử dụng, một ắc-quy Ni-Cd được nạp đủ điện sẽ mất hết điện tích trong khoảng 30 đến 60 ngày

 Điện trở trong lớn

 Giá thành cao

 Một nhược điểm khác của ắc-quy Ni-Cd là hiệu ứng nhớ (chai): Nếu thường xuyên tái nạp điện trước khi xả hết điện hoàn toàn, ắc-quy Ni-Cd sẽ ghi nhớ mức tái nạp điện đó và trở nên khó xả điện, vượt quá mức đã nhớ từ đó làm giảm điện dung của ắc-quy

Vì vậy ắc-quy phải được xả hết điện hoàn toàn bằng cách duy trì tải nối kết với ắc-quy trong nhiều giờ trước khi tái nạp điện theo cách

bình-thường.

6 Ứng dụng

Ắc-quy kiềm được ứng dụng nhiều trong công nghiệp và gia dụng:

 Làm nguồn điện trong các phương tiện giao thông.

 Làm nguồn điện thông tin.

 Làm nguồn điện trong các bộ điều khiển

từ xa …

7 Cách sử dụng và bảo quản

dịch điện phân thấp sẽ làm hỏng ắc-quy.

tiếp hay gián tiếp qua dây dẫn.

8 Tài liệu tham khảo

[1] Trịnh Xuân Sén, Điện hoá học, NXBĐHQG Hà Nội 2004

[2] Quy trình vận hành sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống tự

dùng ắc-quy và tủ nạp 3CBC-4.

[3] Thomas E Sutto, Teresa T Duncan, Tiffany C Wong, Karen

McGrady Ionic liquid batteries: Chemistry to

replace alkaline/acid energy storage devices Acta 56, 2011.

[4] Ping Hu, De’an Pan, Shengen Zhang, Jianjun Tian, Alex A

Volinsky Mn–Zn soft magnetic ferrite nanoparticles synthesized from spent alkaline Zn–Mn batteries 509, 2011, china.

[5] Yuta Shimonishi, Tao Zhang, Nobuyuki Imanishi, Dongmin Im, Dong Joon Lee, Atsushi Hirano, Yasuo Takeda, Osamu Yamamoto, Nigel Sammes

A study on lithium/air secondary batteries—Stability of the NASICON-type

lithium ion conducting solid electrolyte in alkaline aqueous solutions

[6] Handbook of batteries / David Linden, editor in chief 2nd

c2001 Includes bibliographical references and index.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐHQGHN

KHOA HOÁ HỌC