باتری به عنوان ذخیره کننده ی انرژی ، کاربرد فراوان دارد . باتری ها به دو صورت شارژپذیر(تر) و غیر قابل شارژ (خشک) طراحی و ساخته می شود .
باتری ها ی مورد استفاده در خودرو ها از نوع سرب اسیدی و قابلیت شارژ شدن را داراست ( شکل 1 ) . در این باتری ها از مایع رسانای یون دار ( الکترولیت) استفاده میشود .
امروزه جعبه باتری از پلیپروپیلن و یا نوعی از پلاستیک ساخته می شود که دارای خانه های مجزا از یکدیگر است ( شکل 2 ) . در کف هر خانه برجستگی هایی ( پل ) وجود دارد که تکیه گاه صفحه های باتری است . روی در پوش خانه های باتری سوراخ هایی به منظور خروج گازهای متصاعد شده از واکنش های شیمیایی طراحی و تعبیه شده است .
-صفحه های مثبت حاوی پراکسید سرب و صفحه های منفی حاوی سرب و صفحه های عایق ، مجموعه صفحات داخل هر خانه ی باتری را تشکیل میدهد ( شکل 3 ) . توری ( اسکلت ) صفحات منفی و مثبت و بستهای اتصال و قطب ها از آلیاژ سرب و صفحه های عایق از نوعی پلاستیک یا الیاف شیشه ای ساخته میشود .
مقدار ولتاژ هر خانه ی باتری 2 ولت بوده و خانه های باتری به طور سری به هم متصل می شوند ( شکل 4). بنابراین یک باتری 12 ولت دارای 6 خانه می باشد ( شکل 4 ) . ظرفیت هر باتری را بر حسب مقدار الکترسیته ی ذخیره شده در باتری و برحسب آمپر ساعت (A.h) تعریف میکنند . الکترولیت مورد مصرف در باتری های سرب-اسیدی مخلوطی از اسیدسولفوریک و آب مقطر است .
در بعضی از باتری ها به جای الکترولیت مایع ، از نوع الکترولیت خمیری استفاده میشود . از مزایای این نوع الکترولیت ایجاد امکان جابه جایی بدون نشتی باتری و از مشکلات اصلی آن کاهش سرعت واکنش های شیمیایی در جریان شارژ و دشارژ باتری است .
نوعی از باتری های سرب اسیدی مورد استفاده در خودروها ( شکل 5 ) به باتری های بسته ( عمری ) معروف هستند .
توری ها و اتصالات و ترمینال های باتری از آلیاژ سرب کلسیم ساخته شده و مقدار گاز تولید شده در فعل و انفعالات شیمیایی این نوع باتری بسیار کم است . هواکش کوچک تعبیه شده در باتری افزایش فشار داخل باتری را تنظیم میکند. در خودروهایی که تشعشع حرارتی موتور زیاد است از پوشش های پلاستیکی به عنوان سپر حفاظتی در مقابل گرمای موتور استفاده میشود . در (شکل 6) نوعی از این پوشش ها دید میشود
- باتری قلیایی استفاده شده در خودروها از نوع نیکل کادمیمی میباشد . در این باتری 6 صفحه ی مثبت هیدواکسید نیکل (NiOH) و صفحه ی منفی کامیم (cd) وجود دارد و الکترولیت داخل باتری هیدروکسید پتاسیم (KOH) می باشد . در فرآیند شارژ باتری حرکت اکسیژن از صفحه ی منفی به طرف صفحه ی مثبت و در حالت دشارژ حرکت اکسیژن از صفحه ی مثبت به صفحه ی منفی است . در حالت شارژ کامل صفحه ی منفی ، کادمیم خالص ( اسفنجی ) و صفحه ی مثبت ، هیدرواکسید نیکل است . این باتری ها را بیش از اندازه نمیتوان شارژ نمود زیرا وقتی تمام اکسید کادمیم به کادمیم تبدیل شد واکنشی انجام نمیشود (شکل 7 ) .
برای تهیه ی الکترولیت ( مخلوط آب و اسید ) باتری های سرب اسیدی از آب مقطر استفاده میشود . آب مقطر را از تقطیر آب طبیعی به دست می آورند که در حین تقطیر ، املاح موجود در آب از آن جدا می شود . آب طبیعی را به دلیل داشتن خواص گوناگون ناشی از وجود املاح نمی توان در تهیه ی الکترولیت استفاده نمود .
آب مقطر را در بسته بندی های مختلفی از نظر حجم آب ، عرضه می کنند . در (شکل 8) ظرف پر کننده ی آب مقطر باتری دیده میشود.
برای اندازه گیری چگالی مایع الکترولیت از وسیله ای به نام چگالی سنج یا هیدرومتر استفاده می شود . در (شکل 9) یک نوع هیدرومتر دیده میشود . هیدرومترها به اسید سنج نیز معروف اند .
چگالی سنج از اجزای زیر تشکیل یافته است :
- گوی لاستیکی : با فشار دادن گوی لاستیکی هوای درون هیدرومتر تخلیه شده و در برگشت به علت اختلاف فشار ، مایع الکترولیت به درون هیدرومتر مکیده میشود ( شکل 10 ) .
-لوله شیشه ای
- لوله لاستیکی ابتدای هیدرومتر : که در موقع سنجش چگالی مایع الکترولیت در داخل خانه ی باتری قرار میگیرد.
(شکل 11 ) این کپسول داخل لوله ی شیشه قرار گرفته و در موقع اندازه گیری در مایع الکترولیت غوطه ور می شود . داخل کپسول مدرّج مقداری گلوله های ریز ( کروی شکل ) سربی قرار دارد . دنباله کپسول مدرج با رنگ های مختلفی ( در سه رنگ ) تقسیم بندی میشود .
غلظت الکترولیت ( چگالی ) متناسب با دمای آن تغییر میکند به طوری که با افزایش هر پنج درجه دمای باتری ، غلظت الکترولیت حدود 0.003 درجه کاهش میابد . با کاهشدما بر غلظت الکترولیت افزوده میشود . همانطور که در جدول 1 مشاهده میشود غلظت و دمای نقطه ی انجماد کاهش میابد . از این رو باید در مناطق سردسیر همواره غلظت ( چگالی ) الکترولیت را کنترل نمود .
در ساختمان بعضی از هیدرومترها دماسنج نیز تعبیه شده است که با آن میتوان درجه حرارت مایع الکترولیت داخل خانه های باتری را اندازه گیری نمود . در شکل 12 یک نوع از این هیدرومترها دیده میشود.
در شکل 13 دو نمونه از وضعیت مایع الکترولیت و طرز عمل کپسول شناور در سنجش میزان چگالی دیده می شود .
دستور العمل استفاده از هیدرومتر برای اندازه گیری چگالی یا غلظت مایع الکترولیت و وسایل و مواد لازم :
وسایل و موارد لازم : (شکل 14 )
-هیدرومتر
-باتری
-آب مقطر
- چون مایع الکترولیت خوردگی ایجاد می کند در موقع استفاده از هیدرومتر احتیاط لازم را به عمل آورید .
- از اتصال صحیح نگهدارنده ی درب خودرو اطمینان حاصب کنید .
به ترتیب زیر برای اندازه گیری چگالی ( غلظت ) باتری روی خودرو اقدام کنید .
- درب موتور خودرو را بالا بزنید .
- درپوش خانه های باتری را باز کنید .
- پس از تخلیه ی هوای داخل هیدرومتر به وسیله ی فشار دادن گوی لاستیکی هیدرومتر ، لوله ی لاستیکی را وارد مایع الکترولیت داخل خانه های باتری کنید .
- با کم کردن فشار روی گوی لاستیکی مقدار لازم از مایع الکترولیت را به داخل هیدرومتر هدایت کرده چگالی آن را اندازه گیری کنید (َشکل 15 ) .
- چگالی الکترولیت همه ی خانه های باتری را اندازه گیری کنید .
- در صورتی که سطح الکترولیت هر یک از خانه های باتری از حدّ مجاز پایین تر باشد آب مقطر اضافه کنید ( شکل 16 ) و پس از شارژ باتری مجددا چگالی مایع الکترولیت همان خانه را تندازه گیری نمایید .
برای تهیه ی مایع الکترولیت ، از مخلوط اسیدسولفوریک و آب مقطر استفاده می شود .
از نظر وزنی 63% وزن الکترولیت را آب مقطر و 37% آن را اسید سولفوریک تشکیل میدهد ( شکل 17 ) .
از نظر حجمی نیز27% حجم الکترولیت را اسیدسولفوریک و 73% آن را آب مقطر تشکیل می دهد ( شکل 18 ) . اسیدسولفوریک خالص بی رنگ و دارای وزن مخصوص Kg/lit6/2 است .
(شکل 19)
-آب مقطر
-اسید سولفوریک
-قیف شیشه ای
-پیمانه ی مدرج
-هم زن غیر فلزی
-میله ی شیشه ای
-دست کش لاستیکی
-عینک حفاظتی
-ماسک تنفسی
-لباس مناسب
-در استفاده از ظروف حاوی اسید دقت کنید که بر چسب مشخصات ، روی ظرف اسید نصب شده باشد ( شکل 20) .
-اسید سولفوریک در مجاورت با اکثر فلزات ایجاد خوردگی می کند ، لذا در انتخاب نوع وسایل و ابزار مورد استفاده در تهیه ی الکترولیت دقت کنید .
-اسید سولفوریک باعث از بین رفتن لباس و پوست و ... میشود ، لذا از تماس با اسید خودداری کنید .
-از استنشاق بخار اسید جدا خودداری کنید .
-هیچ گاه آب را به اسید اضافه نکنید . این کار باعث ایجاد واکنش در اسید و پاشیده شدن قطرات اسید در محیط میشود ( شکل 21) .
- در صورتی که روی کف کارگاه اسید ریخته شود محل را با محلول جوش شیرین و آب بشویید .
برای تهیه ی محلول جوش شیرین و آب از نیم کیلو جوش شیرین و 5 لیتر آب استفاده کنید .
- دقت کنید سیستم تهویه ی محل کار فعّال باشد .
- از لوازم ایمنی مانند : دستکش ، عینک و ... استفاده کنید .
به ترتیب زیر برای تهیه ی الکترولیت درآزمایشگاه عمل کنید .
- مقدار 730 cc آب مقطر را به وسیله ی پیمانه ی مدرج اندازه گیری کزده و در ظرف شیشه ای بریزید .
- مقدار 270cc اسید سولفوریک را به وسیله پیمانه ی مدرج اندازه گیری کنید .
- مطابق شکل 22 با استفاده از میله ی شیشه ای مقداری از اسید را به آرامی وارد قیف کرده و به آب مقطر اضافه کنید . در حین کار چندین مرتبه با هم زن ، مخلوط آب اسید را هم بزنید .
- مخلوط شدن اسید سولفوریک با آب مقطر ایجاد گرما میکند و چنانچه درجه حرارت در نقطه ی ریزش اسید در محلول بالا رود اسید بخار شده هوای محیط را آلوده میکند .
- پس از مخلوط کردن اسید و آب مقطر ، صبر کنید تا الکترولیت خنک شده و به دمای محیط برسد .
- درجه حرارت الکترولیت را با ترمومتر هیدرومتر کنترل کنید (شکل 23 ) .
- به وسیله ی هیدرومتر غلظت ( چگالی ) الکترولیت را اندازه گیری کنید ( شکل 24 ) .
- وسایل استفاده شده را با آب بشویید و در محل خود قرار دهید .
منبع: جزیره صنعتی
