Berun-azido bateria

Bateria kargagarririk zaharrenak dira berun-azido bateriak. Izan ere, 1859. urtean asmatu zituen Gaston Planté fisikari frantsesak. Bateria hauek intentsitate elektriko altuak emateko ahalmena dute. Beraz, beraien gelaxkek potentzia-dentsitate handia daukate. Ezaugarri honengatik eta bere prezio baxuagatik, ibilgailu motordunetan erabiltzeko egokiak dira. Azken finean, abiatze-motorrek behar duten intentsitate altua emateko gai dira.

Beste edozein bateria mota baino merkeagoak direnez, berun-azido bateriak oso erabiliak dira. Bateria hauek, ordea, energia-dentsitate txikia dute bolumenarekiko eta pisuarekiko. Beraz, energia-kantitate handiak pilatu nahi izanez gero, bateriaren tamaina handia izango da. Ondorioz, aplikazio eramangarrietarako ez dira egokiak, eta horregatik, espazio handiko lekuetan erabiltzen dira. Segurtasunezko elikadura-iturriak metatzeko erabili daitezke, hala nola, telefonia zelularreko dorreetan, ospitaletan eta sistema elektriko isolatuetan.

Historia 

1859. urtean, Gaston Planté fisikari frantziarrak kargagarria den lehen berun-azido bateria asmatu zuen. Honen lehen modeloa, espiralean ijeztutako eta elkarren artean gomaz bereizitako berunezko bi xaflaz osatuta zegoen . Hau dena beirazko ontzi batean azido sulfurikoan murgilduta zegoen. Lehenengo bateria hauek erabili ziren tren-geltokian trena geldirik zegoelarik pizten ziren argiak elikatzeko.

1881. urtean, Camille Alphonse Faure-k modelo eraginkorrago eta fidagarriago bat asmatu zuen. Modelo hau kantitate handitan ekoizteko modelo ona izan zen, eta 1886an, Henry Tudor bateria mota hauek ekoizten lehena izan zen. 1899. urtean, bateria mota hau auto elektriko bat mugiarazteko erabili zen. 100 km/h-ko abiadura gainditu zuen lehen autoa izan zen. Auto elektriko hau La Jamais Contente izenez ezaguna da.

1930ean, elektrolito likidoa erabili beharrean, elektrolito gelifikatua erabiltzen hasi ziren. Garapen honek bateria posizio desberdinetan erabili ahal izatea ekarri zuen. 1970. urtean, balbulaz erregulatutako berun-azido bateria asmatu zen (ingelesez, Valve Regulated Lead Acid - VRLA).

Bateriaren elementuak 

Berun-azido bateriak elementu gutxiz osatuta daude. Elementu guztiak azidoa jasan dezakeen plastikozko ontzi batean biltzen dira, polietileno edo polipropilenozkoa normalean. Esan bezala, baterien osagaietako bat berunezko elektrodoak dira. Elektrodoak normalean xafla angeluzuzenak izaten dira, eta elektrolitoan murgilduta daude. Elektrolitoa ur distilatua eta azido sulfurikoaren arteko disoluzioa da. Elektrodoen artean mintz banatzaile bat jartzen da, elektrodoak elektrikoki isolatzeko eta zirkuitulaburrik ez sortzeko. Mintz hau plastiko porotsuz eginda dago, elektrolitoaren ioiak bertatik igaro ahal izateko.

Berun-azido metagailuak bi motatako berun-elektrodoz osatuta daude; bat berunezkoa da, eta bestea berun oxidozkoa. Gelaxka guztiz kargatuta dagoenean, elektrolitoaren dentsitatea 1,280 ±0,010 g/ml-koa da, eta bateria deskargatuta dagoenean, aldiz, 1,100 g/ml-ra jaitsiko da.

Elektrokimika 

Berun-azido baterietan erredox erreakzio itzulgarria gertatzen da. Bateriaren zirkuitua ixtean, bateria deskargatzen da, barruko energia kimikoa energia elektriko bihurtuz. Bateria kargatzean, bateriatik korronte elektrikoa pasarazten da, eta, ondorioz, energia kimikoa pilatzen da.

Deskarga-prozesua 

Deskarga-prozesuan, elektrolitoan dagoen azido sulfurikoak elektrodoetara jotzen du. Horrela, bi elektrodoetan berun sulfatoa (PbSO4) eta ura sortzen dira. Horren ondorioz, elektrolitoan azido sulfurikoaren kontzentrazioa jaisten da.

Karga-prozesua 

Karga-prozesuan, xafla negatiboetan berun sulfatotik honako produktuak lortzen dira: azido sulfurikoa, ura eta beruna; eta positiboetan: berun (IV) oxidoa (PbO2) sortzen da.

Bateria osorik kargatuta dagoenean, xafla negatiboa berun porotsuz osaturik dago, eta xafla positiboa, aldiz, berun dioxidoz.

Tentsio altuekin gainkargatuz gero, uraren elektrolisia gertatuko da, oxigeno eta hidrogeno gasak sortuz. Hori gertatzekotan, gelaxkak ura galduko du. Hala ere, berun-azido bateriaren diseinu batzuetan elektrolitoaren maila begiratu eta bete daitezke, ura falta bada.

Ioien mugimendua 

Deskarga bitartean, xafla negatiboan sortutako H+ ioiak elektrolitotik difunditzen dira, eta, ondoren, xafla positiboetan kontsumitzen dira. Alderantzizkoa gertatzen da kargatzen ari denean.

Erabilera normaleko tentsioak 

Berun-azido gelaxka kargatu baten tentsioa 2 V-ekoa da. Hori dela eta, 6 gelaxkako bateria batean, tentsioa 12 V-ekoa da. Honako hauek dira gelaxka bakoitzaren ohiko tentsio-tarteak:

 Zirkuitu irekiko tentsioa (guztiz kargatuta): 2,10 V
 Zirkuitu irekiko tentsioa (guztiz deskargatuta): 1,95 V
 Lan-tentsioa (gelaxka guztiz deskargatuta): 1,75 V
 Flotazio-tentsioa: 2,23 V gelezko elektrolitoa dutenentzat, 2,25 V AGM-entzat (ingelesez, Absorbed Glass Mat) eta 2,32 V elektrolito likidoko gelaxkentzat.

 Tentsio denak 20 °C-tan erreferentziatuta daude, eta tenperatura-aldaketetara ahokatu behar dira.
 Fabrikatzailearen arabera flotazio-tentsioaren gomendioak aldatu egiten dira.
 Flotazio-tentsio zehatz bat (±0.05 V) izatea kritikoa da bateriaren bizitza luzatzeko. Flotazio-tentsio baxua izatea (sulfatazioa), altuegia izatea (korrosioa eta elektrolito galera) baino txarragoa izan daiteke.

 Karga tipikoa (egunerokoa): 2,37 V – 2,4 V (fabrikatzailearen gomendioen araberakoa)
 Ekualizazio-karga: 2,5 V – 2,67 V 
 Sulfatatutako bateriako karga-prozesuan: 2,6 V – 2,66 V 
 Sulfatatutako bateriako deskarga-prozesuan: 1,6 V 
 Gaseztatze-atalasean: 2,415 V  – 2,48 V  zigilatuak, 2,41 V PzS direnek, edo 2,36 V – 2,41 V GiS, PzV, GiV  direnek.

Aplikazioak 

Munduko berun-azido bateria gehienak autoetan erabiltzen dira. 1992an, 3 milioi tona berun erabili ziren baterien fabrikazioan. Aplikazio honetaz gain berun-azido bateriek bestelako erabilerak dituzte. Itzalaldi elektrikoa egonez gero, larrialdiko argiztapenean erabiltzen dira, baita hustubide-ponpak elikatzeko ere.

Gainera, berunezko bateria handiak diesel-elektrikoak diren itsaspekoetako motor elektrikoak elikatzeko eta itsaspeko nuklearretako larrialdi-elikadurarako ere erabiltzen dira. Balbulaz erregulatutako berun-azido bateriek honako erabilerak dituzte: alarma- eta ordenagailu-sistema txikietako etengabeko elikadura-sistemetarako, gurpildun aulki elektrikoetarako, bizikleta elektrikoetarako, eta beste tresna elektrikoetarako. Meatzariek erabiltzen dituzten buruko argiak ere mota honetako bi edo hiru gelaxkaz elikatzen dira .

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Bateria elektrikoak
Autoen osagaiak
Beruna