Các qui trình phục hồi – bảo dưỡng ắc quy chì

Qui trình phục hồi – bảo dưỡng bình điện chì cổ điển

Qui trình truyền thống phục hồi và bảo dưỡng accu chì dạng “ướt” (dùng dung môi lỏng / hở hay kín khí) đã được sử dụng từ đầu thế kỷ trước ở khắp nơi trên thế giới … cho đến bây giờ.

Sau khi chọn lựa accu trong đối tượng phục hồi – bảo dưỡng + sửa chữa các hư hỏng nhẹ + chuyển các accu về tình trạng sẵn sàng phục hồi bảo dưỡng thì tiến hành qui trình phục hồi – bảo dưỡng.

Qui trình phục hồi và bảo dưỡng accu chì cổ điển diễn ra theo 4 bước :

 Khử Sulfat chì

Nguyên tắc khử sulfat chì dựa trên phản ứng hoá học :

Pb SO4 + H2O --> H2 SO4 + PbO (1)

Do đó người ta tiến hành :

– Rút (tháo) dung môi acide sulfuric trong accu rồi thay bằng lượng nước cất tương ứng.

– Nạp điện phục hồi.

Quá trình nạp điện phục hồi sử dụng dòng điện ~ 1,25 % dung lượng, điện phân trong thời gian rất dài tuỳ theo mức độ sulfat hoá các tấm cực, có thể diễn ra trong thời gian từ 80 giờ đến 100 giờ. Nếu nồng độ Sulfuric acide của dung môi tăng > 10% thì phải thay nước cất mới hoặc châm thêm nước cất để giảm nồng độ. Lý do của việc sử dụng dòng điện rất thấp này là tránh việc chỉ điện phân nước (cất) mà không diễn ra phản ứng (1) như mong muốn; thậm chí là phản ứng nghịch giữa sulfuric acide và ocide chì vừa được tạo ra :

H2 SO4 + PbO --> Pb SO4 + H2 /^ + ½ O2 /^ (2)

Chỉ tiêu trực quan là dung dịch không được “sôi”.

Nạp điện phân cực cơ sở 

– Rút dung môi acide sulfuric nồng độ thấp nói trên.
– Tiến hành tra dung môi acid sulfuric nồng độ cao đến chuẩn sử dụng.- Nạp với dòng điện ~ 1/20 dung lượng, trong 24 giờ.

 Xả điện

Với tải giả tương đương với mục tiêu sử dụng, người ta tiến hành phóng điện xuống điện áp định mức 1,8 V / ngăn bình accu (~ 10,8 V đối với accu 12V). Mục đích của quá trình xả điện này là khôi phục trạng thái phân cực cơ bản của các tấm cực bình accu.

Nạp điện trữ năng

Với dòng điện ~ 1/8 dung lượng trong thời gian 8 giờ đến 10 giờ, accu được nạp đầy điện. Accu được để nguội + làm vệ sinh công nghiệp và sẵn sàng quay trở lại vị trí chức năng (sử dụng).

Nhận xét

– Chi phí thấp, qui trình dễ thực hiện. Có thể dùng cho các đối tượng có mức đầu tư và định suất tài chính nhỏ, có đủ thời gian.

– Phục hồi + bảo dưỡng accu theo qui trình cổ điển chỉ phục hồi tối đa 80% tính năng và dung lượng accu và giới hạn trong tối đa 3 lần phục hồi (chỉ còn ~ 50% dung lượng định mức). Dung lượng sau mỗi lần phục hồi càng thấp so với trước. Không nên dùng với các hệ thống đắt tiền.

– Tổng thời gian phục hồi rất dài --> năng suất + hiệu quả kinh tế của việc phục hồi thấp và thường khó đáp ứng yêu cầu số lớn.

Các qui trình phục hồi – bảo dưỡng ắc quy chì cải tiến ( hgl )

Trong một cố gắng cải tiến và nâng cấp hoạt động phục hồi – bảo dưỡng accu chì trong vài thập niên gần đây, người ta đưa phụ gia hidro perocide (H2O2) vào hỗn hợp hoá chất.
PbSO4 + H2O2 --> H2SO4 + PbO2

Phản ứng hoá học có vẻ thuận lợi cho quá trình phục hồi, hiệu lực cao nhất cho việc phục hồi bản cực dương (là PbO2 khi đã nạp đầy). Tuy nhiên hidro perocide là một hoá chất phân huỷ nhanh trong ánh sáng và nhiệt độ > 20 độ C. Phản ứng chưa đủ thời gian diễn ra thì quá trình phân rã hidro perocide đã hoàn tất (!).

H2O2 --> H2O + ½ O2 /^

Để tránh phân huỷ hidro perocide, qui trình cải tiến phải :

– Giảm dòng điện phân phục hồi xuống thấp hơn --> thời gian kéo dài thêm.

– Làm lạnh bể điện phân hoặc giữ nhiệt độ bể điện phân thấp hơn 18 độ C. Điều này chỉ thuận lợi ở các nước ôn đới, hàn đới. Ở nhiệt đới thì điều này làm tăng chi phí phục hồi và bảo dưỡng accu.

– Thường xuyên châm thêm hidro perocide để bù hao hụt do phân huỷ. Điều này không phải là một liệu pháp khôn ngoan, vì việc châm thêm hidro perocide chỉ thực hiện được ở bề mặt chất điện phân, là nơi nhiệt độ cao hơn khu vực đáy bể điện phân do đối lưu tự nhiên (nóng thì nổi lên trên bề mặt), là nơi cần hidro perocide hơn à hidro perocide càng có khuynh hướng phân huỷ nhanh hơn => tăng chi phí không cần thiết.

Dung dịch bảo dưỡng chỉ là nồng độ hoá học thấp mà thôi. Đôi khi có gia tăng sulfuric acide nhưng không có gì khác biệt lớn.

Quá trình tổng quát phục hồi accu chì – acide VietCuong theo các phân đoạn :

I/. Xác định cấu trúc accu và cấp độ hư hỏng :

A/I/. Loại cấu trúc : Trong 2 nhóm accu (hở và kín) có 3 loại cấu trúc chính.1AI- Loại placque bản cực dày: có khả năng cung cấp dòng tức thời lớn hàng trăm đến hàng nghìn Ampe trong thời gian ngắn (ngắt quãng); hay dùng làm nguồn accu khởi động ô tô – máy kéo v.v… Đặc điểm ngoại hình là đầu cực to (thường có hình trụ tròn) và các cầu nối “hộc” lớn.

Cấu trúc bên trong là các tấm bản cực âm và dương xen kẽ, mỗi tấm dày 2mm đến 3 mm. Các tấm cách giữa các bản cực dày, gồm nhiều lớp gỗ cán (hay giấy) mỏng 0,5 mm xử lý đặc biệt và nhựa tấm dày 1mm có lỗ thông; loại chất lượng cao có thể có cả lớp sợi thuỷ tinh (người Việt hay gọi là “lông mèo”).

Dung dịch là Sulfuric acide 23% – 25%.

2AI- Loại placque bản cực sợi : cung cấp dòng trung bình 50A đến 100A, thời gian phóng điện dài và liên tục; hay dùng cho xe nâng điện, ô tô điện hay super UPS cỡ lớn.

Cấu trúc bản cực dương gồm các ống sợi thuỷ tinh d = 8 mm --> 10 mm chứa premium chì, bên trong có có cốt sợi chì; mổi bản cực ghép song song vài chục sợi. Bản cực âm vẫn là bản cực dạng tấm. Tấm cách giữa các bản cực thướng là một lớp giấy Crilis chuyên dùng cho accu kín; loại cao cấp có thể cách bằng tấm nhựa xốp xử lý đặc biệt.

Dung dịch là Sulfuric acide 21% --> 22%.

3AI- Loại placque bản cực mỏng : Tương tự loại (2), nhưng các tấm bản cực mỏng hơn nhiều (< 1 mm). Cách điện là một lớp giấy Crilis.

Dung dịch là Sulfuric acide 23% hay hỗn hợp Silicon Sulfuric acide 23% dạng nhũ tương hay dạng Gel.

B/I/. Cấp độ hư hỏng : Chia làm 4 cấp.

1BI/. Giảm dung lượng : Là cấp độ hư hỏng nhẹ và thường gặp nhất.Nguyên nhân giảm dung lượng là do sử dụng trong điều kiện bảo dưỡng không tốt, hoặc để lâu không sử dụng. Bảo dưỡng không tốt chủ yếu là do châm nước không tinh khiết, lẫn khoáng nặng và tạp chất, tạo các kết tua trong hỗn hống chì của bản cực gây tăng nội trở accu --> dòng phóng điện thấp và dung lượng suy giảm “ảo”. Để lâu không sử dụng thì tác dụng hoá học giữa placque chì và sulfuric acid tạo nên kết tủa sulfat chì trong placque, gây tác dụng xấu tương tự như bảo dưỡng tồi.

*Biểu hiện : (sau khi nạp 10 giờ với dòng In = 1/8 dung lượng).

– Đo đủ volt qui ước.

– Accu không dùng khởi động máy (đề) được hoặc thời gian sử dụng ngắn đã cạn bình.

– Đo dung lượng ghi nhận mức độ sụt giảm mất khoảng 30% --> 40%.

2BI/. Accu bị lão hoá : rất phổ biến.

Dù sử dụng đúng chế độ và bảo dưỡng tốt trong khoảng thời gian lâu dài thì các tấm bản cực vẫn bị hao mòn do bột premium chì tan rã dần và rời khỏi tấm cực, đọng thành lớp bùn nâu dưới đáy bình accu. Dung lượng do đó cũng giảm sút. Dòng nạp bình thường trở nên quá lớn (ví dụ accu dung lượng 100 Ah nạp dòng bình thường 14A trong 8 giờ, nay chỉ còn dung lượng 50 Ah thì dòng nạp phải là 7A) càng tăng nhanh quá trình phân hoại placque (gọi là “rã lắc”).

*Biểu hiện :

– Các tấm placque mềm hoặc nhũn ra, hỗn hống chì sẵn sàng rã thành bột nhão nếu có tác động vật lý. Bùn nâu lắng nhiều dưới đáy bình.

– Đủ volt qui ước hoặc có giảm chút ít.

– Đo dung lượng thấy giảm nhiều (đến 50%). Bình không dùng đúng và đủ tính năng như trước.

– Có Sulfat chì trên đầu cực âm. Màu cực âm và cực dương phân hoá rõ rệt (cực dương đen, cực âm xỉn màu và có dấu loang lổ).

3BI/. Accu phân hoại :

Là accu ở các tình trạng hư hỏng (1BI) và (2BI) không được phục hồi và bảo dưỡng ngay mà để quá lâu. Ngoài ra còn do sử dụng accu đến cạn kiệt làm cho liên kết vật lý giữa các hạt chì premium bị phá hoại --> placque rã thành bột nhão chỉ còn trơ lại khung hợp kim chì – antimoan.
Còn có một nguyên nhân chủ quan là nạp accu lộn cực. Tình trạng đảo cực diễn ra làm phân hoá kết cấu vật lý của bản cực accu.*Biểu hiện :

– Điện áp dưới ngưỡng 1V / cell.

– Lớp bùn nâu dày đặc, có thể nối tắt các tấm placque.

– Đo không phát hiện được dung lượng. Không còn khả năng sử dụng.

– Biểu hiện ngoại quan tương tự (2BI) nhưng trầm trọng hơn.

4.BI/. Hư hỏng hỗn hợp và hư hỏng khác.

Có thể một accu bị cả hai trường hợp (1BI) và (2BI) hoặc (1BI) và (3BI), hay (2BI) và (3BI). Ngoài ra còn có thể bị “rớt” cọc (đứt đầu cọc hoặc đứt cầu nối các cell) làm cho việc thông mạch nội trở bị gián đoạn.

Chúng có biểu hiện phức tạp nhưng dễ xác định bằng thiết bị kiểm tra accu do Việt Cường đầu tư.II/. Bảo dưỡng, phục hồi và sửa chữa.

Bảo dưỡng và phục hồi accu dựa vào cơ chế hoá học + điện hoá. Sửa chữa là can thiệp vật lý + hoá học + điện hoá. Bảo dưỡng, phục hồi và sửa chữa đều nhằm mục tiêu khôi phục tính năng và dung lượng accu.