Kako deluje želatinast elektrolit v želatinasti bateriji?

Zaprta svinčeno-kisla energijska shramba, revolucija v tehnologiji želatinastih baterij. Morda sploh ne poznate tehnologije zaprte svinčeno-kisle energijske shrambe ali pa mislite, da je enaka AGM bateriji; želatinasta celica predstavlja preboj v tehnologiji svinčeno-kislih celic. Pri JOZOKING (TIANJIN) TECHNOLOGY CO., LTD. ponujamo visokokakovostne, vzdrževalno brezplačne zaprte svinčeno-kisle baterije za shranjevanje energije v sončnih elektrarnah, komunikacijah, rezervnih sistemih in številnih drugih industrijskih uporabah. Kako se razlikuje od drugih vrst svinčeno-kislih celic? Zaradi svoje glavne značilnosti – želatinastega elektrolita. Spodaj sledi podrobnejša razlaga načela tehnologije želatinastih baterij, njihovih lastnosti ter razlogov, zakaj jih ljudje po vsem svetu – v Evropi, Severni Ameriki in Avstraliji – predlagajo.

Kemija imobilizacije: iz tekočine v želatino

Da bi pravilno razumeli, kaj vključuje delovanje želatinastih baterij, moramo najprej razumeti, kaj ne vključuje, in zakaj smo sploh iz običajne 12-V svinčeve akumulatorske baterije razvili želatinasto baterijo. Standardna »poplavljena« svinčeva akumulatorska celica uporablja tekoč elektrolit, ki je v osnovi sestavljen iz žveplove kisline in vode. Ker je tekoč, se lahko izlije, izhlapi ter se z vremenom loči v plasti, pri čemer se kislina usede na dno celice.

Želatinasta baterija odpravi ta problem tako, da elektrolit pretvori v poltrdno stanje. Natančneje rečeno, določeno količino žveplove kisline dodamo še bolj drobni disperziji delcev dimnega silicija (silicijev dioksid). To povzroči kemično nastanek tiksotropne žele, ki v mirujočem stanju ni premična, vendar spremeni viskoznost, kadar jo motimo, kar omogoča prenašanje ionov skozi kislino med polnjenjem in razpraznjevanjem. Učinkovito torej dobite elektrolit z viskoznostjo bogate žele, ki kislino zadrži na dolgo.

Ta imobilizacija elektrolita znotraj želeja je pravzaprav značilna lastnost želatinske baterije in razlog za mnoge njene želene lastnosti. Ne omogoča le namestitve brez izlivanja elektrolita v kateri koli legi baterije, temveč tudi struktura želatinske mreže zagotavlja idealno notranje podporo, ki olajša zelo pomembni notranji mehanizem – rekombinacijo plinov. Zato želatinske baterije imenujejo tudi brezvodilne svinceno-kislorodne baterije.

Cikel rekombinacije plinov: skrivnost brezvodilnega delovanja

Zanimiva lastnost želatinske baterije je sposobnost rekombinacije plinov, ki nastanejo med polnjenjem, v vodo, zato ni potrebno dopolnjevati elektrolita. Plini, ki nastanejo med polnjenjem, se ponovno uporabijo prek rekombinacije – lastnost, ki uvršča želatinske baterije v skupino VRLA (Valve-Regulated Lead-Acid) baterij.

To je proces rekombinacije. Pozitivna plošča ustvarja kisik med polnjenjem, zlasti proti koncu cikla. Pri popolnoma izlivni bateriji se kisik preprosto spremeni v plin, ki mehurčka skozi celico in odnese nekaj vode s seboj, kar pomeni, da je treba celico dopolnjevati z vodo. Pri gelasti bateriji struktura gela omogoča rekombinacijo, saj se ta kisik premika skozi mikroskopske razpoke v gelu in doseže negativno ploščo. Tu najde sponžasto svinčeno strukturo z veliko površino in se nanjo prilepi. Ta kisik se nato združi z vodikom, ki je bil prej desorbiert in zadržan na površini negativne plošče, ter tvori več vode.

Naša baterija je tako učinkovita zaradi notranje rekombinacije, da so enosmerni ventili za sproščanje tlaka nastavljeni na nizko vrednost približno 2 psi, kar omogoča sproščanje prekomernega tlaka le v primeru okvare. Med običajnim delovanjem je baterija popolnoma zaprta in reciklira notranje pline; ni potrebno polniti destilirane vode in ne izpušča kislih hlapov. Značilnost »brez vzdrževanja« pri tehnologiji baterij JOZOKING je osnova za razvoj naših gel-baterij, ki so sestavljene v seriji GFM in zelo primerni za uporabo na oddaljenih lokacijah ali v drugih težko dostopnih aplikacijah.

Izvirna zmogljivost pri globokem cikliranju

Želatinaste baterije so postale priljubljena izbira za sisteme obnovljive energije in rezervne napotne sisteme zaradi izjemne sposobnosti, da prenesejo večkratne cikle globokega razbijaanja v dolgoročnem obratovanju. Posebna želatinasta elektrolitna mešanica znotraj baterije ohranja relativno strukturno stabilnost elektrodskih plošč tudi pri globokem razbijaanju pod običajnimi delovnimi pogoji. Ta lastnost učinkovito zmanjšuje odpiranje aktivnega materiala s površin plošč med cikličnim obratovanjem ter zanesljivo preprečuje stratifikacijo elektrolita znotraj ohišja baterije. Zahvaljujoč tej posebni notranji konstrukciji želatinaste baterije ohranjajo stabilno elektrokemično zmogljivost skozi celotno življenjsko dobo in izognejo se številnim pogostim tveganjem odpovedi, ki so značilna za tradicionalne baterijske konstrukcije. Posledično visokokakovostne želatinaste baterije ponujajo podaljšano življenjsko dobo z nespremenjeno zmogljivostjo, kar jih naredi idealno primernimi za neprekinjene dnevne cikle polnjenja in razbijaanja, ki se pogosto uporabljajo v izvenomrežnih in omrežnih sončnih energijskih sistemih.

Zahtevi za natančno polnjenje

Ta visoka zmogljivost pa ima tudi svoje slabosti. Gelne baterije so izjemno občutljive na prekomerno polnjenje in njihovo napetost je treba natančno regulirati. Elektrolit je bolj viskozen, kar pomeni, da se ioni premikajo počasneje, zaradi česar ima gel višjo notranjo upornost kot AGM. To pomeni, da se ne polnijo tako hitro in potrebujejo počasno, enakomerno ponovno polnjenje.

Želatinske baterije ne marajo prekomernega polnjenja. Previsok napetostni navor povzroči notranje razpoke in luknje v želatini, ki so nepopravljive in zmanjšujejo skupno življenjsko dobo ter kapaciteto baterije. Zato potrebujejo lasten profil polnjenja z natančnimi zahtevami glede napetosti. To običajno pomeni nižjo napetost za glavno polnjenje (14,0–14,2 V za 12-V sistem) v primerjavi z AGM ali tekočinskimi baterijami. Zaradi njihove občutljivosti priporočamo, da želatinske baterije združite z ustreznim nastavitvami za polnjenje želatinskih baterij, da ne ogrozite njihove življenjske dobe. Pri JOZOKING-u vas naša svetovalna storitev za upravljanje baterij in načrtovanje sistemov zagotovi, da uporabljate ustrezno strojno opremo, s čimer baterije dosežejo najdaljšo možno življenjsko dobo.

Sončna in obnovljiva energija – shranjevanje

Baterije so v hibridnih in izvenomrežnih sončnih aplikacijah pogosto izpostavljene visokim dnevnim stopnjam polnjenja in razpraznjevanja; zato globoka ciklizacijska zmogljivost gel-baterij in njihova sposobnost obnovitve po intenzivnem razpraznjevanju zagotavljajo dolgoročno zanesljivost. Odpornost proti toploti, ki povzroča izparevanje, jih naredi za idealno možnost za uporabo v toplejših podnebnih razmerah; v tehnologiji baterij JOZOKING, ki je posebej prilagojena temu tržišču, je inovativni gel zasnovan tako, da izboljša odpornost na visoke temperature, okrepi gel in izboljša mobilnost kisika.

Povzetek: Znanost zanesljivosti

Ta želatinasta baterija prikazuje, kako lahko inteligentni načeli kemijskega inženirstva premagajo glavne izzive, s katerimi se soočajo konvencionalne tehnologije svinčevih celičnih baterij. Z gelifikacijo tekočega elektrolita z dodajanjem silicija in omogočanjem notranje rekombinacije plinov je nastala ponovno polnljiva, brez vzdrževalna, neizlivna zaprta svinčeva baterija z izjemno dolgo življenjsko dobo pri globokih ciklih. To je temelj, na katerem temeljijo inovativni brezvzdrževalni želatinasti energijski izdelki JOZOKINGA za svinčeve baterije v obnovljivem energetskem sektorju; vključujejo naša raziskovalna dosežka na področju okrepljanja želatine in elektrod ter zagotavljajo zanesljive, cenovno ugodne in varne rešitve za vaše sisteme shranjevanja energije iz obnovljivih virov in rezervne napajalne sisteme.