引用:
作者P&W
免加水電池也是有通氣孔的,跟氣壓有何關係?.....................
加水與免加水,主要是差在極板的金屬一個是鉛銻一個是鉛鈣,前者充電時會產生大量氫氣,所以需要大的排氣孔,不然充電會爆掉,鉛鈣則是只會產生少量氫氣,所以排氣不良的迷宮式通氣孔足矣,也造就失水的量很少,不過免加水只有加水式的1/3壽命∼
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當然有關係! 因為這跟安全性有關, 而且我回應 dts0069 君所談的, 是著眼於為何他發現拆蓋後密閉度變差的問題, 而不是在於加水免加水的差異..
在 1992 年國際癌症研究機構(IARC)已將硫酸霧氣定為第一類人類致癌物
(編號 007664-93-9); 電瓶不論倉儲,運輸或使用, 都應當將硫酸霧氣洩出的可能降至最低..
而且硫酸霧氣才是導致機件腐蝕的元兇, 並不是水分解後的氫與氧..
順便提一下, 免加水電池之所以氫氧氣釋出量少, 不是因為 "鉛鈣" 只會產生少量氫氣, 而是其它原因 (後面會略加補述)..
除此之外, 不管加水或是免加水, 在充電時難免都會有水被分解成氫與氧; 雖然免加水電池具備將氫與氧再次化合回水, 或是產氫量少的機制, 但仍難保會有氫與氧的氣體殘留, 而且這兩種氣體並沒有被分隔; 基於安全上的考慮, 安全洩壓閥也必須具備明火隔離的功能, 以避免電池格室內的氫氧混合氣被燃爆..
不管加水或免加水鉛酸蓄電池, 您在拆開上蓋時可以看到, 多會附有一層橡皮蓋層 (不是指栓蓋外圍的墊圈, 有的會位在栓蓋通氣孔內, 請仔細觀察), 不管其架構如何, 其結構會形成一向外的單向釋壓閥, 防止當壓力過大無處釋放時, 最終造成電池爆炸的危機, 而且在一定壓力下才會釋壓的機制, 以避免平常使用時硫酸霧氣的釋出, 也提供明火隔離..
底下簡介一般常見釋壓閥的兩種架構 (不限於這兩種):
第一種多見於 UPS 密封免加水電池, 這類電池因多在室內或封閉環境使用, 對硫酸霧氣釋出要求比一般鉛酸蓄電池要高得多; 這類電池在拆除栓蓋後, 會見到一橡皮蓋, 當內部壓力因故 (譬如初次加入硫酸電解液的溫升) 高到一定程度時, 橡皮蓋邊緣擴張以釋壓, 釋壓後內部壓力低於橡皮蓋邊緣彈力時, 便回復成密封狀態; 當過壓因素解除 (譬如降溫), 因其單向閥結構之故, 內部壓力比外界低, 外界大氣也無從進入電瓶內
以內部壓力低於外界的這種方式, 在平常操作溫度, 正常作業情形下, 可將硫酸霧氣釋出的可能性降至最低, 所以在拆開這類電池封蓋時, 常可見到橡皮蓋頭是內凹的, 或是聽到輕微吸氣聲..
+-------+
| +---+ |
| || || |栓
| |電|橡 |蓋
瓶 皮
孔 蓋
第二種架構, 橡皮蓋位於栓蓋通氣孔內, 當內部壓力比橡皮片彈力要高到一定程度時, 橡皮片上掀釋放壓力, 內部壓力低於橡皮片彈力, 橡皮片回閉下側通氣孔, 以類似機制防止平常一般使用時釋放硫酸霧氣, 過壓時也能釋放壓力:
透氣孔
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|橡皮片層 |栓蓋
|========|
|----- -|
| 透氣孔 |
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|| ||
| 電 瓶 孔|
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由以上可知, 若您只著眼於通氣孔與加水免加水的差異, 請問為何要形成 "單向" 閥的機制, 而不是雙向呢?
另外加水免加水電池的分類主要因素不在於鉛銻與鉛鈣, 雖然傳統加水式電池多是以鉛銻合金為主, 免加水也不僅限於鉛鈣一種; 鉛鈣在免加水比鉛銻佔優勢的主要原因, 在於鉛鈣的自放電率比鉛銻合金要小, 約僅有後者的 1/3 ~ 1/4 左右, 因此在製成完封後, 比較適合長期儲放, 除此之外, 在相同電流充放電時, 鉛鈣的溫度也比較低, 因而水分散失也會比較少; 而後者因自放電率較高, 故多採用 dry-charged 的方式儲放, 要用時再添加硫酸電解液便可使用..
而免加水對於水分解的因應之道, 方法也不只一種, 底下簡述其中一種常用方法, 也就是您所提的 "鉛鈣則是只會產生少量氫氣" 的真正原因:
請先參考鉛酸蓄電池反應化學式:
Pb + PbO2 + 2H2SO4 <-> 2PbSO4 + 2H2O
我們若把陰極活性物量放得比陽極多得多, 那麼在充飽電時, 陽極反應物已全部還原, 開始分解出氧, 當陽極氧氣擴散到陰極, 便與陰極活性鉛化合成氧化鉛, 氧化鉛與硫酸作用變成硫酸鉛與水, 等於是雖然整體電池已充飽, 而陰極仍處於未完全充飽狀態, 一直有氧化鉛產生, 故只會產生少量氫; 這是藉由氧氣擴散, 在過充電情形下, 在陰極進行放電, 因此水分不喪失..
除此之外還有採用觸媒等不同方式, 而因著原理的不同, 有些種類的免加水電池是不容許電解液高度超過極板的, 或者有液態電解液存在; 對這類免加水電池加入或超量的電解液 (或水), 將因中斷這種循環過程而導致大量氫氧氣因電解而產生; 這類電池縱然採用我前述的加溫回封以初次形成比外界低的壓力也沒有意義..
因此若原本免加水電池, 在加入額外的水後使用, 若會出現電解液外溢而導致機件腐蝕的情形, 應先檢查是否是上述那些種類的電池..