Új jelszó kérése
Termékajánló
Hírlevél
Házhozszállítás

Fizetési megoldás
Tanúsítvány
SSL Certificate
Blog
2018.10.18 09:12

Itt a kánikula – avagy miért fontos a hőmérsékletkompenzált akkumulátortöltés?

Miért fontos a hőmérsékletkompenzált akkumulátortöltés

Beköszöntött a kánikula és egyre többen szembesülnek azzal, hogy különböző, akkumulátorról működő berendezéseik (szünetmentes áramforrás, riasztó, stb.) éppen akkor nem működnek, amikor azokra a legnagyobb szükség lenne.

Az adatvesztés, vagy a lakás, esetleg az iroda kirablása után az okot keresve, az évnek ebben a szakaszában jellemzően az akkumulátorról derül ki, hogy tönkrement és nem is akárhogyan. Jobb esetben „csak” felfúvódott, rosszabb esetben elrepedt vagy megolvadt a burkolata. Ez utóbbi esetben akár hálálkodni is lehet, hogy nem gyulladt ki és nem égett le a ház, csak kirabolták. De mi okozza ezt a jelenséget és hogyan lehet megelőzni?

A jelenség az úgynevezett hőmegfutásnak a következménye. Hőmegfutás akkor következik be, amikor a kötött elektrolitú szeleppel vezérelt savas ólomakkumulátorban több hő keletkezik, mint amennyit képes a környezetének leadni.

Mint azt korábbi cikkünkben már kifejtettük, az akkumulátor egy elektrokémiai áramforrás. Az elektromos töltés tárolása és kinyerése egy reverzibilis kémiai folyamat során megy végbe.

A kötött elektrolitú, szeleppel vezérelt savas ólomakkumulátorok töltése során az akkumulátorban hő keletkezik. Ennek egy része a belső ellenálláson átfolyó áram által okozott disszipációból (P=I2R) ered. Az akkumulátoron belül keletkező hő nagyobbik része azonban a kémiai folyamat eredménye. Egészen pontosan a negatív elemzen zajló exoterm (hőtermelő) reakció eredménye, ahol a pozitív lemezen keletkező oxigén (O2) átvándorolva reakcióba lép az ólommal (Pb) és a kénsavval (H2SO4) és ólom szulfát (PbSO4) valamint víz (H2O) keletkezik. A csepptöltés során az akkumulátor által felvett áramnak közel 90%-át ez az oxigén rekombinációs ciklus használja fel.

A hőtermelődés egy öngerjesztő folyamat. A hőmérséklet emelkedésével együtt emelkedik az akkumulátor által felvett áram is. Az Arrhenius egyenlet értelmében 10°C-os hőmérsékletemelkedés megduplázza a kémiai folyamatok reakciósebességét. Az oxigén rekombinációs folyamat reakciósebességének emelkedése magával vonja az akkumulátor által felvett áram emelkedését is, ami további melegedést eredményez. Amennyiben a környezeti hőmérséklet olyan magas, hogy az akkumulátor már nem tudja leadni a benne keletkezett hőt a környezetének és nem tud beállni a hőegyensúly, bekövetkezik a hőmegfutás.

A csepptöltés során az akkumulátor által felvett áram függ a csepptöltési feszültségtől is. Minél magasabb a töltőfeszültség, annál nagyobb a pozitív lemezen végbemenő oxigén termelődés mértéke és ezáltal a negatív lemeznél végbemenő rekombinációs folyamat sebessége is, miáltal ennek megfelelően megemelkedik az akkumulátor áramfelvétele. Egy FIAMM gyártmányú AGM (üvegszálas posztóban felitatott elektrolitú) technológiájú kötött elektrolitú szeleppel vezérelt savas ólomakkumulátor áramfelvétele feltöltött állapotban, a 20°C hőmérsékletnek megfelelő 2,27V/cella csepptöltési feszültségen 0,3-0,5mA/Ah érték körül mozog, a 2,4V/cella feszültségen felvett áram értéke már 1,1-1,8mA/Ah érték körül van. Az elektromos áram hatására a belső ellenálláson keletkező disszipáció az áram értékével négyzetes összefüggésben van (P=I2R).

Tehát a magasabb csepptöltési feszültség a csepptöltés során az akkumulátor által felvett áram emelkedésével jár, ami fokozottabb hőtermelést eredményez.

A fokozott oxigéntermelődésnek a másik következménye, hogy egy határon túl, a pozitív lemezen képződő oxigén mennyisége nagyobb lesz annál, mint ami képes az üvegszálas szeparátoron keresztül átdiffundálni a negatív lemezhez, ahol végbemegy a rekombináció. Ekkor a keletkezett gáz túlnyomást okoz a cellában, aminek a hatására kinyit a biztonsági szelep és a többlet gázt kiengedi a szabadba. A cellából kilépő oxigén – hidrogén gázelegy már nem tud visszaalakulni vízzé és hiánya miatt az akkumulátor kiszárad. A vízvesztesség hatására megnő a pozitív és negatív lemezek közötti üres tér, ami elősegíti ugyan az oxigén diffúzióját a negatív lemezekhez és ezáltal javítja ugyan a rekombináció hatásfokát, azonban ennek következménye nagyobb hőtermelés lesz. A kiszáradás másik következménye a belső ellenállás emelkedése, ami további, elektromos disszipációból fakadó melegedést eredményez.

Amikor az akkumulátor nem hőmérsékletkompenzált töltőfeszültséggel van töltve és emelkedik a hőmérséklete, aminek a hatására csökkenteni kellene a töltőfeszültség értékét a kémia folyamat reakciósebességének a fékezése érdekében, de ez nem történik meg, tulajdonképpen egy relatív túltöltés következik be. Nem az adott hőmérsékletnek megfelelő töltőfeszültség hatására a kémiai folyamat reakciósebessége nem hogy csökkenne, hanem éppen ellenkezőleg, nő.

Az előzőekből egyenesen levonható a következtetés, hogy a hőmegfutás kialakulásának legmeghatározóbb oka a hőmérsékletkompenzált töltőfeszültség hiánya. A hőmegfutás megelőzése érdekében a töltőfeszültséget a FIAMM AGM akkumulátorok esetében -2,5mV/°C/cella értékkel kell korrigálni. Egy 6V-os akkumulátor esetében ez 7,5mV/°C/blokk feszültségváltozást jelent, míg egy 12V-os akkumulátor esetében 15mV/°C/blokk értéket.

Egy megfelelően méretezett rendszerben, hőmérsékletkompenzált töltőfeszültséggel töltött és rendszeresen karbantartott akkumulátor esetében a hőmegfutás jelensége gyakorlatilag kizárható.

Az előzőekben leírt, belső okokból keletkező melegedéssel azonos hatást gyakorol a környezeti hőmérséklet emelkedése, amit kiegészít az akkumulátor által megtáplált elektronika által keltett meleg is, így a nyári kánikula során az általában szűk és rosszul szellőző térbe zárt akkumulátor körül nagyon könnyen kialakul akár 45-50°C környezeti hőmérséklet is.

A tartósan melegedő akkumulátor edénye 100°C körül meglágyul és ilyenkor a fokozott gázképződés hatására létrejövő túlnyomás felfújja az akkumulátort. A további hőmérsékletemelkedés hatására pedig 160°C körül megolvad és megreped az akkumulátor edény.

Hőmérsékletkompenzált töltést megvalósító akkumulátortöltőinket megtalálják a weboldalunkon. A megfelelő töltő kiválasztásában szakembereink örömmel nyújtanak segítséget.