Baterías de gel tubular

¿Qué es una batería de gel tubular?

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Batería de gel tubular

Hay claras ventajas de la tecnología de baterías de plomo-ácido en comparación con la batería de iones de litio y otros sistemas electroquímicos. La asequibilidad, la fiabilidad, la reciclabilidad y la seguridad son cuestiones clave a la hora de elegir la batería adecuada para una aplicación en particular y las baterías de plomo-ácido obtendrán una puntuación alta en estas categorías. Sin embargo, hay un inconveniente cuando se utilizan baterías convencionales de plomo-ácido inundadas para aplicaciones de ciclo profundo. Este es el mantenimiento necesario para remagar las baterías debido a la pérdida de agua por gaseo. En muchas aplicaciones, como en las aplicaciones de baterías de tracción, hay una necesidad de recargar completamente una batería en un marco de tiempo limitado.

Esto normalmente requerirá voltajes más altos que a su vez conduce a la avería y pérdida de agua del electrolito a través de la gasación. Estas baterías inundadas de plomo-ácido requerirán rematado con agua, creando molestias y costos y en grandes instalaciones que a menudo requiere costosos equipos de extracción. También hay otras desventajas, en particular con el transporte, el almacenamiento y la eliminación. El ácido líquido de la batería de plomo-ácido se clasifica como un material peligroso para el transporte. Si bien esto no se considera un problema dentro de la industria, que funciona utilizando procedimientos seguros y probados, es mucho mejor inmovilizar el ácido para evitar derrames.

Batería de gel tubular - cómo se inmoviliza el ácido

Una consecuencia afortunada de la inmovilización ácida es que crea la capacidad de recombinar los gases de hidrógeno y oxígeno que se producen a partir de la descomposición del agua dentro de la batería cuando está en carga. Existen dos métodos principales para la inmovilización ácida:

  • Uso de estera de vidrio absorbente que mantiene el ácido en su lugar llamado pilas AGM VRLA &
  • El otro, añadiendo un polvo de sílice fina para hacer un gel como en una batería de gel tubular

Ambos métodos, aunque muy diferentes, logran el objetivo de la inmovilización.

También proporcionan el beneficio adicional de la recombinación de los gases liberados a cargo para reformar el agua, eliminando así la necesidad de los procedimientos de mantenimiento de adición de agua mencionados anteriormente para las baterías inundadas de plomo-ácido. De estos dos métodos, el uso de electrolito gel de sílice es universalmente reconocido como la mejor solución para los diseños de baterías de gel tubular de descarga profunda. Hay dos razones principales para esto: la primera es que el uso de electrolito gelizado permite utilizar una placa tubular positiva, que se reconoce como proporcionar las mejores propiedades de ciclo profundo para las baterías de plomo-ácido. La segunda razón es que se evita la estratificación del ácido asociado con descargas profundas y recarga de voltaje limitado sin gaseos, en la batería de gel tubular.

Batería de gel tubular - principales ventajas

Estas son ventajas significativas si tiene requisitos de ciclo profundo como en aplicaciones de baterías solares. El uso de baterías de placa tubular proporciona el diseño de batería de gel tubular de plomo-ácido más robusto con la capacidad de ciclo profundo más alta de todos los diseños de plomo-ácido. La resistencia a la estratificación, en la batería de gel tubular es de gran beneficio en muchas aplicaciones que operan en estado parcial de carga (PSoC) como los mercados de energía en espera, UPS y energía solar de medio ambiente limpio.

Las principales ventajas de la batería de gel tubular son la ausencia de la necesidad de recargar la batería. Entonces, ¿por qué la falta de cobertura es una ventaja así? Usted tiene que considerar los problemas de mantenimiento de baterías de plomo-ácido en lugares remotos con difícil acceso. En las baterías inundadas, si olvida recargar con agua pueden secarse y fallar. El costo de mantener estas baterías inundadas con visitas mensuales o trimestrales regulares puede ser muy alto. Para un negocio, esto puede hacer que una instalación sea poco económica.

Batería de gel tubular - sin mantenimiento

La otra cara de esta moneda costosa es el mantenimiento, particularmente en entornos comerciales donde la fiabilidad del equipo es clave para proporcionar un servicio confiable y regular. Si las baterías que alimentan equipos esenciales fallan debido a la falta de mantenimiento, las ramificaciones para la credibilidad y la reputación pueden ser considerables. Para el usuario privado, puede ser igualmente frustrante. Por ejemplo, tener que acceder a las baterías instaladas y obtener agua destilada a veces no es tan fácil, por no hablar de mantener un registro y registros para posibles reclamaciones de garantía. Y, por supuesto, está la situación en la que simplemente estamos extremadamente ocupados y acceder y mantener las baterías puede ser un ejercicio realmente oportuno para drenar.

Placa tubular para batería de gel
Placa tubular para batería de gel
Batería de gel de microtex
Batería de gel de microtex

También hay aquellos ambientes limpios donde las baterías de carga pueden producir humos dañinoso incluso explosivos, particularmente en espacios confinados. Esto es particularmente relevante para las baterías utilizadas en aplicaciones de equipos médicos y de respaldo de computadoras donde las baterías se guardan en gabinetes o dentro de equipos complejos y sensibles. Para eliminar los humos de las baterías de carga a veces es necesario instalar costosos equipos de extracción para eliminar el gas hidrógeno explosivo y los humos ácidos corrosivos de espacios confinados en armarios o equipos.

Batería de gel tubular - sin fugas

También hay aplicaciones de ambiente limpio como en hospitales y almacenamiento de alimentos. En estos ambientes los olores y los gases corrosivos podrían contaminar los alimentos o dañar la salud humana. Mirando de nuevo a las aplicaciones de consumo, lo último que necesitan es una batería en su casa, garaje o banco de energía solar, que está produciendo gases explosivos o humos corrosivos cuando se carga.
Son baterías selladas. No filtre. No hay riesgo de fugas de ácido. Son libres de mantenimiento. Están clasificados como no peligrosos para el transporte, ferrocarril o aire. Los terminales no tienen corrosión.

Batería de gel tubular - Larga vida

No hay riesgo de fugas en una batería de gel tubular ya que el electrolito está en forma de gel. Dado que no pueden fugas, la batería de gel tubular se puede colocar en cualquier orientación. Si la batería de gel tubular se cae o se rompe no habrá daños por ácido derramado causados debido al derrame accidental de ácido como de una batería de celda húmeda. La batería de gel tubular está diseñada para ser resistente a vibraciones y golpes. No liberan gases explosivos como en las grandes instalaciones de los bancos de baterías de baterías inundadas.

Batería de gel tubular - recuperarse de la descarga profunda rápidamente

Se recuperan más rápido de una descarga profunda o si se dejan descargadas durante mucho tiempo. ¡Tienen una vida útil enorme y viene sin mantenimiento!

La única desventaja de una batería de gel tubular es el costo inicial en comparación con la batería inundada o la batería AGM. La batería de gel tubular suele costar entre un 30 y un 40% más que las baterías normales. Sin embargo, este costo parece ser más, fácilmente se compensa con el retorno de la inversión como se explicó anteriormente. Aparte del costo sólo hay ventajas!

Batería de gel tubular - Diseños de teclas

Entonces, ¿cómo funcionan esta combinación de placa tubular y electrolito GEL? Para entender tenemos que mirar varios elementos que contribuyen a las propiedades de la batería, estos son:
Un electrolito que se inmoviliza como gel para garantizar la no derrame y también para permitir el transporte de hidrógeno y oxígeno liberado en la carga (que se mantiene dentro de la batería bajo presión) para ser recombinado para formar agua. El beneficio de la inmovilización se extiende aún más, previene la creación de estratos de ácido con diferentes densidades dentro de las células, llamados estratificación de ácido.

En las baterías inundadas y a veces en los diseños de AGM VRLA, el ácido de gravedad más denso producido en las placas durante la carga puede caer al fondo de la célula por gravedad, dejando el ácido de gravedad específica más débil en la parte superior. Las baterías en esta condición sufren un fallo temprano de la sulfatación de la batería, la pérdida prematura de la capacidad (PCL) y la corrosión de la red. La batería tubular Gel superó este problema por la ‘gellificación’ del ácido y no sufren de estratificación ácida – un modo grave de fracaso en las células muy altas necesitaba mantenerse vertical. Microtex tiene una planta de fabricación de baterías de gel tubular importada de Alemania y utiliza sílice de humo importada de alta calidad para dar una vida y un rendimiento sin concesiones a su batería de gel tubular.

Las alfombrillas de vidrio absorbentes o AGM utilizan una estera de vidrio como una esponja para retener el ácido dentro de la célula. No hay ácido libre y generalmente se llama una batería de condición de electrolito hambriento. La batería AGM utiliza placas planas para los electrodos positivos y negativos, que a diferencia de las placas tubulares positivas son más propensos a la corrosión. Las baterías AGM tienen una vida menor en comparación con la batería de gel tubular.

La batería de gel tubular utiliza el diseño tubular de la placa de la batería. Esto es esencialmente una columna vertebral de aleación de plomo fundido a presión en lugar de una rejilla fundida por gravedad, que está cubierta por un guante de tela y luego se llena con el material activo positivo (PAM). Esto puede ser un polvo de óxido de plomo seco o una suspensión de óxido de plomo húmedo. Un diseño de batería de gel tubular de la placa tiene un par de ventajas: la primera es que tiene una superficie más alta en contacto con el ácido para dar una mejor utilización del material (hasta 60%). (Como se ve en la foto de arriba). La segunda razón es que la batería de gel tubular y las células de 2v tienen la vida de ciclo más alta de todo el rango de batería de plomo ácido.

Superficie de ácido adicional en contacto con la superficie tubular vs placa plana
Superficie de ácido adicional en contacto con la superficie tubular vs placa plana

El área de la placa contenida en la distancia lineal de a a c depende de la longitud de la placa L
Suponiendo que la longitud de la placa L será la misma para ambas placas, el área de contacto ácido para una superficie de placa para los diseños de placa plana y placa tubular se definirá respectivamente por:
La longitud a a c (AC) veces L y la longitud de los arcos ab y bc por L
Placa plana de un solo lado área de contacto a ca x L
Placa tubular de área de contacto de un solo lado (arco ab + arco bc) x L x (no de tubos-1)

Zona de contacto ácido de una superficie de la placa plana l x ca
Superficie de contacto con ácido de una superficie de la placa tubular (L x x x ca)/2
Relación entre el área de la placa tubular y el área de la placa plana (L x x x ca)/2 (L x ca)
Aumento aproximado del área teórica de la placa tubular/plana de 2 a 1,6
Esto no tiene en cuenta los bordes de la placa y el marco de rejilla de la placa plana

Bajo condiciones estándar de prueba de ciclo profundo (80% profundidad de descarga), algunas células 2v en diseños tubulares pueden lograr más de 2.000 ciclos antes de que la capacidad caiga al 80% de su valor original. La aleación resistente a la corrosión utilizada en la columna vertebral positiva garantiza la vida más larga posible de cualquier batería de gel tubular VRLA de 2 v en el mercado. Microtex fabrica sus propias aleaciones de plomo para garantizar la más alta calidad y las mejores especificaciones para sus baterías de 2v. El uso de un cable optimizado: la aleación de calcio con alto contenido de estaño garantiza que se prevengan eficazmente los fallos prematuros de la batería debido al crecimiento positivo de la red y a la corrosión de la columna vertebral.

Este no es el material más barato y autofabricado no es la forma más conveniente de obtener los componentes para la batería de gel tubular de plomo-ácido, pero da la mejor forma de control para cumplir con los exigentes estándares de calidad por los que la batería de gel tubular Microtex es reconocida. Las aleaciones de estaño de calcio de plomo hechas a medida utilizadas en las placas tubulares positivas y las placas negativas planas casi eliminan los gases de hidrógeno y oxígeno producidos con una carga. Debido a que los volúmenes de gas producidos no son excesivos (como con los diseños de baterías inundadas convencionales) se pueden volver acombinar para formar agua dentro de la presión de funcionamiento de la batería SMF. Debido a que las aleaciones Microtex producen tan poco gas, se evita una falla prematura debido a la pérdida de agua.

El hidrógeno y el gas de oxígeno se producen en los electrodos negativos y positivos, respectivamente, cuando el agua se descompone durante la carga. Las reacciones simplificadas de la batería de plomo-ácido que implican el oxígeno negativo y los iones de hidrógeno positivos producidos cuando se electroliza el agua son:

• Descomposición del agua a cargo: H2O a 2H+ + O-
• Reacción de la evolución del gas en la placa positiva: 2O- – 2e – Gas O2
• Reacción de evolución del gas en placa negativa: 2H+ + 2e – H2 Gas

A partir de estas ecuaciones simplificadas, se puede ver que los iones de oxígeno e hidrógeno cargados producidos por la descomposición del agua están en solución como especies iónicas.

Luego se sienten atraídos a los electrodos de carga opuesta donde (debido a la electroquímica del proceso de carga) el hidrógeno se reduce al ganar un electrón y el oxígeno se oxida al perder un electrón. Debido a que los gases quedan atrapados, el agua se pierde del electrolito. Sin embargo, el diseño de la batería de gel tubular contiene eficientemente estos gases dentro de los vacíos creados en el electrolito inmovilizado que ahora se convierten en pequeñas bolsas de gas. Estos bolsillos almacenan efectivamente los gases que se convierten en depósitos para su posterior recombinación para formar agua.

Bolsas PT para batería de gel
Bolsas PT para batería de gel
Separadores de batería de gel
Separadores de batería de gel

Tubular Gel Batería demanda materiales de construcción de alta calidad: En particular, el guante multitubo (PT Bags) utilizado en la placa y el separador de PVC son fabricados por Microtex a las especificaciones más exigentes que se encuentran en la industria de la batería de plomo-ácido. Esto garantiza una alta presión de ráfaga en el guante de bolsas PT para resistir los cambios de volumen cíclico del material activo. Este cambio de volumen puede conducir a la desprendimiento de pasta y la pérdida de capacidad si se utilizan materiales de grado inferior con una menor resistencia a la ráfaga de bolsas PT.

Del mismo modo, el separador de PVC Time Tested de Microtex tiene una porosidad óptima, baja contracción y alta estabilidad en ácido sulfúrico. Esto garantiza que la batería de gel tubular cumpla con sus criterios de diseño y vida garantizada, incluso en condiciones muy arduas.

No hay compromiso en las especificaciones de material para componentes comprados, como la válvula de alivio de presión utilizada para controlar la presión interna de la célula. A menos que las válvulas de alivio de presión tengan exactamente las mismas presiones de apertura, podría haber pérdida de agua de algunas células debido a la fuga de gases. Esto causa desequilibrios entre las células individuales de una batería de gel tubular que conduce a la falla temprana. El uso de componentes de la más alta calidad garantiza que haya una variación mínima de celda a célula durante el funcionamiento de una batería de gel tubular.

Del mismo modo, los conectores y contenedores utilizan los mejores materiales para el trabajo y son suministrados por fabricantes certificados según las exigentes especificaciones de Microtex. Los diseños de Microtex, los materiales de construcción y las especificaciones para los componentes comprados son el resultado de décadas de experiencia y trabajan estrechamente con sus proveedores y clientes y lo apoyan. Es este enfoque dedicado y sin compromisos a la satisfacción del cliente lo que ayuda a diferenciar a Microtex de sus competidores.

Buen equilibrio de materiales activos dentro de la batería de gel tubular.

El rendimiento y la vida útil de cualquier batería de plomo ácido de cualquier diseño dependen críticamente de la cantidad de los tres materiales activos: material activo positivo (PAM), material activo negativo (NAM) y el ácido. En una batería de plomo ácido completamente cargada, el PAM es dióxido de plomo y el NAM es de plomo puro esponjoso. Estos reaccionan junto con el electrolito de ácido sulfúrico para formar sulfato de plomo y agua en la siguiente reacción de la batería:
• Pbo2 + Pb + 2H2SO4 a 2PbSO4 + 2H2O
• (PAM) (NAM) (ACID) (placas descargadas) (agua)
Esto se conoce como la teoría del doble sulfato y predice la cantidad mínima de materiales activos necesarios para proporcionar la capacidad nominal de la batería.

Sin embargo, este es el mundo real, no el teórico. En la práctica, las características físicas, la calidad de los materiales y la calidad de los procesos de fabricación también influirán en cuánto material se requiere y cuánto tiempo durará la batería en servicio. El PAM tiene una eficiencia menor que el NAM y hasta un 20%, puede ser necesario más para proporcionar la misma capacidad que el material negativo. A esto se suma la utilización del material, cuanto mayor sea la utilización, menor será la esperanza de vida. Para complicar los asuntos, el equilibrio optimizado cambia al considerar la batería de gel tubular de recombinación.

Microtex, en asociación con expertos internacionales alemanes y británicos, ha optimizado los materiales y el proceso de fabricación para producir el mejor equilibrio posible entre los materiales de la placa y el contenido de ácido en su batería de gel tubular. Es justo decir que el rendimiento y la esperanza de vida de la batería de gel tubular es probablemente la envidia del resto de la industria de la batería de ácido de plomo.

Otros aspectos importantes de la utilidad de una batería de gel tubular son su gama y tamaños. Hay numerosas aplicaciones en su mayoría con diferentes capacidades, voltajes y requisitos de rendimiento. Además de esto, están los contenedores o espacios donde las baterías tienen que ser instaladas y, en estos casos, la habilidad de la persona que las instala es también una consideración importante. En este sentido, Microtex ha cubierto todas las bases, la batería de gel tubular Microtex amplia gama de células de batería de gel tubular monobloque y 2V de 12v viene en una variedad de tamaños y capacidades para cumplir con los estrictos requisitos de incluso las centrales nucleares.

Los bancos de baterías de gel tubular están completamente aislados y diseñados para transportar las altas cargas necesarias para descargas ocasionales o frecuentes de alta velocidad. La gama completa de baterías de gel tubular OPzV de 2v proporciona aplicaciones como telecomunicaciones, solar, modo de espera, equipos y controles, estaciones y subestaciones generadoras de energía, centrales nucleares y térmicas, subestaciones de transmisión de electricidad con energía de respaldo confiable y duradera y almacenamiento de energía.

Las baterías hechas a pedido o de tamaño estándar en contenedores de acero aislados no son un problema para los equipos técnicos y de fabricación de Microtex. La asistencia técnica de alto nivel está disponible sin costo adicional para ayudar a los clientes a diseñar la instalación óptima y más rentable para sus necesidades. Esto incluye el diseño y montaje de racks sísmicos de la zona 4 y gabinetes en las instalaciones de los clientes.

Batería de gel
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