Baterias de gel tubular

O que é uma bateria de gel tubular?

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Bateria de gel tubular

Existem vantagens distintas da tecnologia de bateria de chumbo-ácido em comparação com a bateria de íons de lítio e outros sistemas eletroquímicos. Acessibilidade, confiabilidade, reciclagem e segurança são questões-chave na escolha da bateria certa para uma determinada aplicação e as baterias de chumbo-ácido pontuarão muito nessas categorias. Há, no entanto, uma desvantagem ao usar baterias convencionais de chumbo-ácido inundado para aplicações de ciclo profundo. Esta é a manutenção necessária para cobrir as baterias devido à perda de água por meio de gás. Em muitas aplicações, como em aplicações de bateria de tração, há a necessidade de recarregar completamente uma bateria em um período de tempo limitado.

Isso normalmente exigirá tensões mais altas que, por sua vez, levam à quebra e perda de água do eletrólito através do gás. Essas baterias inundadas de chumbo-ácido exigirão cobertura com água, criando inconveniências e custos e em grandes instalações que muitas vezes exigem equipamentos de extração caros. Há também outras desvantagens, particularmente com transporte, armazenamento e descarte. O ácido líquido na bateria chumbo-ácido é classificado como um material perigoso para o transporte. Embora isso não seja considerado um problema dentro da indústria, que opera usando procedimentos seguros e comprovados, é muito melhor imobilizar o ácido para evitar derramamentos.

Bateria tubular de gel - como o ácido é imobilizado

Uma consequência afortunada da imobilização ácida é que ele cria a capacidade de recombinar os gases de hidrogênio e oxigênio que são produzidos a partir da quebra de água dentro da bateria quando em carga. Existem dois métodos principais para a imobilização de ácido:

  • Uso de tapete de vidro absortivo que contém o ácido no lugar chamado baterias AGM VRLA e
  • O outro, adicionando um pó de sílica fino para fazer um gel como em uma bateria de gel tubular

Ambos os métodos, embora muito diferentes, alcançam o objetivo de imobilização.

Eles também fornecem o benefício adicional de recombinar os gases liberados sob carga para reformar a água, removendo assim a necessidade dos procedimentos de manutenção de adição de água mencionados anteriormente para baterias inundadas de chumbo-ácido. Desses dois métodos, o uso de eletrólitos gelados de sílica é universalmente reconhecido como a melhor solução para projetos de baterias de gel tubulares de descarga profunda. Existem duas razões principais para isso: a primeira é que o uso de eletrólito gelado permite que uma placa tubular positiva seja usada, o que é reconhecido como fornecendo as melhores propriedades de ciclo profundo para baterias de chumbo-ácido. A segunda razão é que a estratificação do ácido associada a descargas profundas e recarga de tensão limitada sem gaseamento é evitada, em bateria de gel tubular.

Bateria de gel tubular - principais vantagens

Estas são vantagens significativas se você tiver requisitos de ciclo profundo como em aplicações de bateria solar. O uso de baterias de placa tubular fornece o design mais robusto da bateria de gel tubular com ácido de chumbo com a maior capacidade de ciclo profundo de todos os projetos de chumbo-ácido. A resistência à estratificação, na bateria de gel tubular, é de grande benefício em muitas aplicações que operam em estado parcial de carga (PSoC) como energia de espera, UPS e mercados ambientais limpos de Energia Solar.

As principais vantagens da bateria de gel tubular são a ausência da necessidade de retocar a bateria. Então, por que a falta de cobertura, tal vantagem? Você tem que considerar os problemas de manter baterias de chumbo-ácido em locais remotos com difícil acesso. Em baterias inundadas, se você esquecer de retocar com água, eles podem secar e falhar. O custo de manutenção dessas baterias alagadas com visitas mensais ou trimestrais regulares pode ser muito alto. Para um negócio, isso pode tornar uma instalação pouco econômica.

Bateria de gel tubular - sem manutenção

O outro lado desta moeda cara é a manutenção, particularmente em ambientes comerciais onde a confiabilidade do equipamento é fundamental para fornecer um serviço confiável e regular. Se as baterias que alimentam equipamentos essenciais falharem devido à falta de manutenção, as ramificações por credibilidade e reputação podem ser consideráveis. Para o usuário privado, pode ser igualmente frustrante. Por exemplo, ter que acessar baterias instaladas e obter água destilada às vezes não é tão fácil, sem mencionar manter um registro e registros para possíveis reclamações de garantia. E, claro, há a situação em que estamos simplesmente extremamente ocupados e acessar e manter baterias pode ser um exercício de drenagem de tempo.

Placa tubular para bateria de gel
Placa tubular para bateria de gel
Bateria de gel de microtex
Bateria de gel de microtex

Há também aqueles ambientes limpos onde o carregamento de baterias pode produzir vapores prejudiciais ou até mesmo explosivos,particularmente em espaços confinados. Isso é particularmente relevante para baterias usadas em backup de computadores e aplicações de equipamentos médicos onde as baterias são mantidas em armários ou dentro de equipamentos complexos e sensíveis. Para remover vapores das baterias de carregamento, às vezes é necessário instalar equipamentos de extração caros para remover gás hidrogênio explosivo e vapores ácidos corrosivos de espaços confinados em armários ou equipamentos.

Bateria de gel tubular - sem vazamentos

Há também aplicações ambientais limpas como em hospitais e armazenamento de alimentos. Nesses ambientes, cheiros e gases corrosivos podem contaminar os alimentos ou prejudicar a saúde humana. Olhando novamente para as aplicações de consumo, a última coisa que eles precisam é de uma bateria em sua casa, garagem ou banco de energia solar, que está produzindo gases explosivos ou vapores corrosivos quando em uma carga.
São baterias seladas. Não vaze. Não há risco de vazamento de ácido. Eles estão livres de manutenção. Eles são classificados como não perigosos para transporte, ferrovia ou ar. Os terminais não têm corrosão.

Bateria de gel tubular - Longa vida útil

Não há risco de vazamentos em uma bateria de gel tubular, uma vez que o eletrólito está em forma de gel. Uma vez que não podem vazar a bateria de gel tubular pode ser colocada em qualquer orientação. Se a bateria de gel tubular cair ou quebrar, não haverá danos ácidos derramados causados devido ao derramamento acidental de ácido como de uma bateria de célula molhada. A bateria de gel tubular foi projetada para ser resistente a vibrações e choques. Eles não liberam gases explosivos como em grandes instalações de baterias inundadas.

Bateria de gel tubular - recuperar-se de descarga profunda rapidamente

Eles se recuperam mais rápido de uma descarga profunda ou se deixados descarregados por um longo tempo. Eles têm uma vida útil enorme e vem sem manutenção!

A única desvantagem de uma bateria de gel Tubular é o custo inicial comparado com a bateria inundada ou a bateria AGM. A bateria de gel tubular geralmente custa de 30 a 40% mais do que as baterias normais. Esse custo, porém, parece ser mais, facilmente, é compensado pelo Retorno sobre o Investimento, como explicado acima. Além do custo, só há vantagens!

Bateria de gel tubular - Principais projetos

Então, como essa combinação de placa tubular e eletrolito GEL funciona? Para entender, temos que olhar para vários elementos que contribuem para as propriedades da bateria, estes são:
Um eletrólito imobilizado como gel para garantir o não derramamento e também para permitir que o transporte de hidrogênio e oxigênio liberado no carregamento (que é mantido dentro da bateria sob pressão) seja recombinado para formar água. O benefício da imobilização se estende ainda mais, evita a criação de estratos de ácido com diferentes densidades dentro das células, chamada estratificação ácida.

Em baterias inundadas e às vezes desenhos AGM VRLA, o ácido gravitacional mais denso produzido nas placas durante a carga pode cair para o fundo da célula pela gravidade, deixando o ácido mais fraco de gravidade específica no topo. As baterias nesta condição sofrem falha precoce da sulfação da bateria, perda prematura de capacidade (PCL) e corrosão da grade. A bateria de gel tubular superou esse problema pela “gellificação” do ácido e não sofre de estratificação ácida – um modo sério de falha em células muito altas precisava ser mantido verticalmente. A Microtex tem uma fábrica de baterias de gel tubular importada da Alemanha e usa sílica fumegílica importada de alto grau para dar vida e desempenho intransigentes à sua bateria de gel tubular.

Esteira de vidro absorvente ou baterias AGM usam um tapete de vidro como uma esponja para reter o ácido dentro da célula. Não há ácido e amplificação gratuito e é geralmente chamado de bateria de condição de eletrólitos famintos. A bateria AGM usa placas planas para os eletrodos positivos e negativos, que ao contrário das placas tubulares positivas são mais propensas à corrosão. As baterias AGM têm uma vida útil menor em comparação com a bateria de gel tubular.

A bateria de gel tubular usa o design tubular da placa da bateria. Trata-se essencialmente de uma coluna de ligados de chumbo fundida sob pressão em vez de uma grade lançada por gravidade, que é coberta por uma luva de tecido e depois preenchida com o material ativo positivo (PAM). Este pode ser um pó de óxido de chumbo seco ou um chorume de óxido de chumbo molhado. Um design de bateria de gel tubular da placa tem algumas vantagens: a primeira é que ela tem uma área de superfície mais alta em contato com o ácido para dar melhor utilização do material (até 60%). (Como visto na foto acima). A segunda razão é que a bateria de gel tubular e as células de 2v têm a maior vida útil do ciclo de toda a gama de baterias de ácido de chumbo.

Área de ácido adicional em contato com superfície tubular vs placa plana
Área de ácido adicional em contato com superfície tubular vs placa plana

A área da placa contida na distância linear de a a c depende do comprimento da placa L
Supondo que o comprimento da placa L será o mesmo para ambas as placas, então a área de contato ácido para uma superfície de placa para projetos de placa plana e tubular será definida, respectivamente, por:
O comprimento de a a c (AC) vezes L e o comprimento dos arcos ab e bc vezes L
Área de contato lateral único de placa plana = ca x L
Área de contato lateral única da placa tubular = (arc ab +arc bc) x L x (sem tubos-1)

Área de contato ácido de uma superfície de placa plana = L x ca
Área de contato ácido de uma superfície de placa tubular = (L x Π x ca)/2
Razão da área da placa tubular para a área da placa plana = (L x Π x ca)/2 (L x ca)
Aumento da área teórica aproximada da placa tubular/plana = Π/2=1,6
Isso desconsidera as bordas da placa e a estrutura da grade da placa plana

Sob condições padrão de teste de ciclo profundo (80% de profundidade de descarga), algumas células de 2v em desenhos tubulares podem atingir mais de 2.000 ciclos antes que a capacidade caia para 80% de seu valor original. A levemia resistente à corrosão usada na coluna positiva garante a maior vida útil alcançável de qualquer bateria de gel tubular VRLA 2v no mercado. A Microtex faz suas próprias alusões de chumbo para garantir a mais alta qualidade e melhor especificação para suas baterias de 2v. O uso de um chumbo otimizado – a alusão ao cálcio com alto teor de estanho garante que falhas prematuras da bateria devido ao crescimento positivo da rede e corrosão da coluna vertebral sejam efetivamente evitadas.

Este não é o material mais barato e auto-fabricado não é a maneira mais conveniente de obter os componentes para bateria de gel tubular de chumbo-ácido, mas dá a melhor forma de controle para atender aos padrões de qualidade exigentes para os quais a bateria de gel tubular Microtex é reconhecida. As ligações de lata de cálcio de chumbo feitas sob medida usadas nas placas tubulares positivas e placas negativas planas quase eliminam os gases de hidrogênio e oxigênio produzidos em uma carga. Como os volumes de gás produzidos não são excessivos (como com os projetos convencionais de baterias alagadas) eles podem ser recombinados para formar água dentro da pressão operacional da bateria SMF. Como as todas as todas as todas as outras produzem tão pouco gás, a falha prematura devido à perda de água é evitada.

O gás hidrogênio e oxigênio são produzidos nos eletrodos negativos e positivos, respectivamente, quando a água é quebrada durante o carregamento. As reações simplificadas da bateria chumbo-ácido envolvendo o oxigênio negativo e íons de hidrogênio positivos produzidos quando a água é eletrolisada são:

• Decomposição de água na carga: H2O = 2H+ + O-
• Reação de evolução do gás na placa positiva: 2O- – 2e = Gás O2
• Reação de evolução do gás na placa negativa: 2H+ + 2e = Gás H2

A partir dessas equações simplificadas, pode-se ver que os íons de oxigênio e hidrogênio carregados produzidos pela quebra da água estão em solução como espécies iônicas.

Eles são então atraídos para os eletrodos carregados opostamente onde (devido à eletroquímica do processo de carregamento) o hidrogênio é reduzido pelo ganho de um elétron e o oxigênio é oxidado pela perda de um elétron. Como os gases estão presos, a água é perdida do eletrólito. No entanto, o design da bateria de gel tubular contém eficientemente esses gases dentro dos vazios criados no eletrólito imobilizado que agora se tornam pequenos bolsões de gás. Esses bolsões armazenam efetivamente os gases que se tornam reservatórios para posterior recombinação para formar água.

Pt Bags para bateria de gel
Pt Bags para bateria de gel
Separadores de bateria de gel
Separadores de bateria de gel

Bateria de gel tubular demanda materiais de alta qualidade de construção: Em particular, a luva multitube (Pt Bags) usada na placa e o separador de PVC são fabricados pela Microtex para as especificações mais exigentes encontradas na indústria de baterias de chumbo-ácido. Isso garante uma alta pressão de estouro na luva pt bags para resistir às mudanças cíclicas de volume do material ativo. Essa mudança de volume pode levar ao derramamento de pasta e perda de capacidade se materiais de menor grau com uma força de explosão mais baixa pt sacos são usados.

Da mesma forma, o separador de PVC testado por tempo da Microtex tem porosidade ideal, baixa encolhimento e alta estabilidade no ácido sulfúrico. Isso garante que a bateria de gel tubular atenderá aos seus critérios de design e vida útil garantida, mesmo sob condições muito árduas.

Não compromete as especificações do material para componentes comprados, como a válvula de alívio de pressão usada para controlar a pressão interna da célula. A menos que as válvulas de alívio de pressão tenham precisamente as mesmas pressões de abertura, pode haver perda de água de algumas células devido à fuga de gases. Isso causa desequilíbrios entre as células individuais de uma bateria de gel tubular que leva à falha precoce. O uso dos componentes de alta qualidade garante que haja variação mínima de células para células durante o funcionamento de uma bateria de gel tubular.

Da mesma forma, os conectores e recipientes utilizam os melhores materiais para o trabalho e são fornecidos por fabricantes certificados às especificações exigentes da Microtex. Os projetos da Microtex, materiais de construção e especificações para componentes comprados são resultado de décadas de experiência e trabalhando de perto e apoiando seus fornecedores e clientes. É essa abordagem dedicada e sem compromisso para a satisfação do cliente que ajuda a diferenciar a Microtex de seus concorrentes.

Bom equilíbrio de materiais ativos dentro da bateria de gel tubular.

O desempenho e a vida útil de qualquer bateria de ácido de chumbo de qualquer design dependem criticamente da quantidade dos três materiais ativos: material ativo positivo (PAM), material ativo negativo (NAM) e ácido. Em uma bateria de ácido de chumbo totalmente carregada, o PAM é dióxido de chumbo e o NAM é chumbo puro esponjoso. Estes reagem juntamente com o eletrólito de ácido sulfúrico para formar sulfato de chumbo e água na seguinte reação da bateria:
• PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
• (PAM) (NAM) (ACID) (Placas descarregadas) (Água)
Esta é conhecida como a teoria do sulfato duplo e prevê a quantidade mínima de materiais ativos necessários para fornecer a capacidade nominal da bateria.

No entanto, este é o mundo real, não o teórico. Na prática, as características físicas, a qualidade dos materiais e a qualidade dos processos de fabricação também influenciarão quanto material é necessário e quanto tempo a bateria vai durar em serviço. O PAM tem uma eficiência menor que o NAM e até 20%, mais pode ser necessário para fornecer a mesma capacidade do material negativo. Soma-se a isso a utilização do material, quanto maior a utilização, menor a expectativa de vida. Para complicar as coisas, o saldo otimizado muda ao considerar a bateria de gel tubular de recombinação.

A Microtex, em associação com especialistas internacionais alemães e britânicos, otimizou os materiais e o processo de fabricação para produzir o melhor equilíbrio possível entre os materiais da placa e o teor ácido em sua bateria de gel tubular. É justo dizer que o desempenho e a expectativa de vida da bateria de gel tubular é provavelmente a inveja do resto da indústria de baterias de ácido de chumbo.

Outros aspectos importantes da utilidade de uma bateria de gel tubular são sua gama e tamanhos. Existem inúmeras aplicações, principalmente com diferentes capacidades, tensões e requisitos de desempenho. Além disso, há os contêineres ou espaços onde as baterias devem ser instaladas e, nestes casos, a habilidade da pessoa que as instala também é uma consideração importante. A este respeito, a Microtex cobriu todas as bases, a bateria de gel tubular Microtex de uma extensa gama de baterias monobloc e 2V tubulares de gel vem em uma variedade de tamanhos e capacidades para atender aos requisitos rigorosos até mesmo de usinas nucleares.

Os bancos de baterias de gel tubular são totalmente isolados e projetados para transportar as altas cargas necessárias para descargas ocasionais ou frequentes de alta taxa. A gama completa de baterias de gel tubular OPzV de 2v fornece aplicações como telecomunicações, solar, standby, switchgear e controles, centrais e subestações geradoras de energia, centrais nucleares e térmicas, subestações de transmissão de eletricidade com energia de backup confiável e durável e armazenamento de energia.

As baterias feitas sob encomenda ou de tamanho padrão em recipientes de aço isolados não são problema para as equipes técnicas e de fabricação da Microtex. A assistência técnica de alto nível está disponível sem custo adicional para ajudar os clientes a projetar a instalação ideal e mais econômica para suas necessidades. Isso inclui projetar e encaixar racks e gabinetes sísmicos da zona 4 nas instalações dos clientes.

Bateria de gel
Bateria de gel
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