Εσωτερικό βραχυκύκλωμα μπαταρίας

[miltos]

Μπορεί να περάσουν 400 A κατά το ξεκίνημα αλλά μπορεί να περάσουν και 600 Α. Οπότε δεν έχει νόημα η ασφάλιση των αγωγών. Απλώς τους κάνουνε ανθεκτικούς για ... ας πούμε 1000 Α.

Κώστα, κάπως έτσι πρέπει να είναι. Η λογική λέει ότι για μην υπάρχει ασφάλεια πρέπει να ισχύουν συγρόνως τα ακόλουθα:

 

α) το καλώδιο δεν μπορεί να πάθει ζημιά από τη μπαταρία, ακόμα και σε βραχυκύκλωμα

β) οι μπαταρίες (τουλάχιστον οι μολύβδου) δεν σκάνε αν βραχυκυκλώσουν.

 

Το α) μπορώ να το πιστέψω. Όμως έχω αμφιβολία για το β), για αυτό και έθεσα το ερώτημα.

 

Αlexis, αρκεί ίσως να βράσει ένα γραμμάριο νερού για να γίνει η ζημιά. Αν το φαινόμενο εξελίχθηκε γρήγορα, μπορεί να είχαμε βρασμό τοπικά, στα σημεία που παράγεται η θερμότητα, χωρίς να θερμανθεί ομοιόμορφα όλο το νερό. Όπως πχ όταν βουτάς ένα πυρωμένο μέταλλο σε ένα κουβά με νερό.

[AlexisPap]

Έχω την εντύπωση ότι στα αυτοκίνητα υπάρχει ασφάλεια: ένα χάλκινο έλασμα που μεσολαβεί μεταξύ συνδετήρα του πόλου και του καλωδίου που τροφοδοτεί τον εκκινητή.

 

Πράγματι τοπικά μπορεί μπορεί να ξεκινήσει βρασμός με μικρό ποσό ενέργειας. Για να ανέβει όμως η πίεση πρέπει να θερμανθεί το σύνολο του δοχείου στους 100°, διαφορετικά ο παραγόμενος από τον βρασμό ατμός συμπυκνώνεται αμέσως στις ψυχρότερες παρειές.

[CostasV]

Εξάλλου για να σκάσει η μπαταρία λόγω θερμοκρασίας πρέπει να έχουμε βρασμό και όχι απλώς 100°C, που σημαίνει περίπου 500cal/gr...

 

Σωστός...

 

Άρα πράγματι η ενέργεια που μπορεί να μετατραπεί σε θερμότητα είναι μεγαλύτερη, πιθανότατα 103/0,6/0,95=181kCal. Πάλι όμως δεν βλέπω να είναι αρκετή.

 

Η ταχύτητα μεταφοράς θερμότητας από το ένα στοιχείο στα διπλανά είναι το σημείο κλειδί.

Τα 181 kcal είναι ικανά να ανεβάσουν την θερμοκρασία του ενός στοιχείου από τους 20 στους 100 βαθμούς C (150 kcal) , και να ατμοποιήσουν 25 gr νερού. Οπωσδήποτε τα 181 kcal διαχύθηκαν και στα διπλανά στοιχεία, οπότε τα 25 gr είναι η μέγιστη τιμή και πρακτικά ατμοποιήθηκαν λιγότερα.

 

Και οπωσδήποτε υπήρχε και παραγωγή αερίων από την ηλεκτρόλυση που ενέτεινε το φαινόμενο. Κάπου είχα βρει την ποσότητα παραγόμενου υδρογόνου κατά την μετατροπή χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική μέσα σε μπαταρία μολύβδου... Θα επανέλθω.

 

edit

Παραγωγή αέριου υδρογόνου:

1.27 * 10^-7 M^3/s H2 can be produced per ampere per cell at 25 degees C at standard pressure. See IEEE 1187.

Πηγή : eng-tips, έβδομο μήνυμα

Αρα ανά ... 100 Α παράγονται 0,013 λίτρα/sec και εάν το φαινόμενο διήρκησε 1 λεπτό τότε παρήχθησαν περισσότερα από 0,78 λίτρα αέριου υδρογόνου. Σε συνδυασμό με την υψηλή θερμοκρασία, με το γεγονός ότι τα αμπερ ήταν τοπικά πολλαπλάσια, είναι ικανά να ανεβάσουν την πίεση (εάν πάντα οι τρυπούλες δεν ήταν ελεύθερες πλήρως) πάνω από τα 2-3 bar.

[AlexisPap]

Πράγματι έτσι είναι εφόσον όλη η θερμότητα διαχέεται μόνο σε ένα στοιχείο (εγώ υπολόγισα λίγη παραπάνω ατμοποίηση αλλά δεν έχει σημασία, εδώ ενδιαφέρει η τάξη μεγέθους), υπόθεση λογική αφού ένα τέτοιο βραχυκύκλωμα θα μπορούσε να διαρκέσει λιγότερο από 1min. Θα μπορούσε λοιπόν γίνει έτσι... αλλά τότε δεν θα έσπαζε μόνο το ένα στοιχείο; Αν ο ατμός μπορούσε να διαρρεύσει και σε γειτονικά διαμερίσματα θα συμπυκνωνόταν μέχρι να ανέβει και εκεί η θερμοκρασία...

 

Αφού υποθέτουμε ότι έρευσαν τόσα αμπέρ στην θέση του βραχυκυκλώματος, δεν θα έπρεπε να υπάρχουν ίχνη; Η θερμοκρασία πρέπει να ανέβηκε πολύ και ίσως ακόμη και το χαρτί ανάμεσα στις πλάκες θα έπρεπε να μαυρίσει.

[miltos]

Έχω την εντύπωση ότι στα αυτοκίνητα υπάρχει ασφάλεια: ένα χάλκινο έλασμα που μεσολαβεί μεταξύ συνδετήρα του πόλου και του καλωδίου που τροφοδοτεί τον εκκινητή.

 

Δεν έχω προσέξει κάτι τέτοιο.

Κοίταξα και σε 2 service manual από μοτοσυκλέτες Honda και επίσης δεν φαίνεται κάτι τέτοιο. Υπάρχει ασφάλεια που πιάνει τα πάντα, εκτός από το μοτέρ της μίζας.

[AlexisPap]

Το Fabia έχει . Αμαξάρα!!!

[CostasV]

Από συνάδελφο μαθαίνω το εξής: (do not try this at home)

Πώς κάνουν (λέει) τον έλεγχο οι μάστορες για να δουν αν μία μπαταρία μολύβδου (με υγρά) είναι καλή;

Ανοίγουν τα καπάκια. Βραχυκυκλώνουν τους πόλους με ένα χοντρό καλώδιο (που με τα χέρια το πιέζουν στους πόλους) και κοιτάνε να δούνε μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα εάν θα παραχθούν έντονες φυσσαλίδες από κάποιο στοιχείο. Αν τυχόν κάποιο στοιχείο παράγει πολλές φυσαλίδες έντονα (με βάση την εμπειρία) τότε αυτό έχει πρόβλημα.

[AlexisPap]

Ή μόλις απέκτησε πρόβλημα!

 

Αυτά τα μαστόρια είναι φοβερά... Εδώ και έναν αιώνα επιστήμονες άνθρωποι βγάζουν καμπύλες τάσης - φόρτισης - θερμοκρασίας, βολτόμετρα και πυκνόμετρα για τον έλεγχο των συσσωρευτών... Ευτυχώς είμαι πολιτικός μηχανικός και δεν θα χρειαστεί να σκίσω το πτυχίο μου!

 

 

Edit: Τώρα είδα το edit για το Η2.

 

Κάνω τις πράξεις: 1Α*1sec = 1Coulomb = 6,242E18 ηλεκτρόνια

Για ένα μόριο Η2 χρειαζόμαστε 2 ηλεκτρόνια, άρα 1Α σε 1sec παράγει μέσω ηλεκτρόλυσης 3,121Ε18 μόρια Η2 ή 3,121Ε18/6,022Ε23 = 5,18E-4 mol

στους 20°C, 1atm ->5,18E-4 * 22,4 = 0,0116lt ή 11,6cm³. Αναγωγή στους 25°C ->298/293*11,6 = 11,8cm³.

 

Που είναι 1,18Ε-7m³, λίγο μικρότερο από το 1,27E-7m³ που λέει το link...

Δηλαδή το link λέει ότι το παραγόμενο Η2 είναι λίγο περισσότερο από το μέγιστο δυνατό!!!

 

Όπως το καταλαβαίνω, η παραγωγή αυτή αναφέρεται στην καθαρή ηλεκτρόλυση κατά την ολοκλήρωση της ΦΟΡΤΙΣΗΣ, όταν έχει σταματήσει η μετατροπή θειικού - θειώδους μολύβδου και έχει ξεκινήσει η ηλεκτρόλυση.

ΑΝ ξεχαστεί ο φορτιστής και συνεχίσει να τροφοδοτεί ρεύμα μετά την ολοκλήρωση της φόρτισης, ΤΟΤΕ ΜΟΝΟ θα υπάρξει τόσο μαζική παραγωγή Η2.

Άρα η ποσότητα αυτή δεν αφορά την εκφόρτιση!

 

Πόση είναι η ποσότητα εκλυώμενου Η2 σε ένα φυσιολογικό κύκλο φόρτισης εκφόρτησης;

 

Δεν ξέρω

 

Αλλά η αρχή διατήρησης της ενέργειας λέει τα εξής:

Ηλεκτρική απόδοση κύκλου > 80%.

Άρα χάνεται λιγότερο από 20% της ενέργειας. Ένα σημαντικό μέρος από αυτή είναι θερμότητα (ας πούμε η μισή). Άρα λιγότερο από 10% χάνεται σε χημικές διεργασίες.

Άρα η παραγόμενη ποσότητα Η2 σε ένα φυσιολογικό κύκλο φόρτισης - εκφόρτισης δεν μπορεί να υπερβαίνει το 1/10 της ποσότητας που αναφέρεται στο Link.

 

Αλήθεια, η εκφόρτιση παράγει Η2; Δεν το νομίζω. Οι παρατηρούμενες φυσαλίδες ήξερα ότι είναι παγιδευμένο Η2 που ελευθερώνεται λόγω θερμοκρασίας και κίνησης ιόντων...

 

Άρα, μπορεί να σκάσει μία μπαταρία κατά την εκφόρτιση λόγω έκλυσης Η2;

[AlexisPap]

Κανείς που να έχει νεότερα για την ποσότητα του Η2;

 

Edit: Σύμφωνα πάντως με τηνWikipedia υδρογόνο παράγεται μόνο κατά την υπερφόρτιση. Επίσης αποδίδει εικόνες σαν αυτή του πρώτου post σε έκρηξη Η2 - Ο2.

 

Βρήκα και αυτό, αυτό και αυτό.

(καλά, όχι όλα τόσο "επιστημονικά", αλλά τα πρόσεξα λίγο...)

[CostasV]

...στους 20°C, 1atm ->5,18E-4 * 22,4 = 0,0116lt ή 11,6cm³. Αναγωγή στους 25°C ->298/293*11,6 = 11,8cm³.

 

Που είναι 1,18Ε-7m³, λίγο μικρότερο από το 1,27E-7m³ που λέει το link...

 

Aλέξη, εάν οι αρχικές αυνθήκες ληφθούν οι 0 deg C και 1 atm, τότε μετά την μετατροπή στους 25 deg C, το νούμερο που υπολογίζεις πολύ σωστά, είναι το 1,27Ε-7m3.

 

Επί της ουσίας, όμως, στο πώς προκύπτει αυτό το νούμερο (που συμπίπτει να είναι το ίδιο με αυτό της ηλεκτρόλυσης) δηλαδή στην χημεία της μπαταρίας μολύβδου, πρέπει να φρεσκάρω τις γνώσεις μου.

 

Πάντως σε υψηλά ρεύματα εκφόρτισης παράγονται φυσαλίδες, χωρίς να είμαι σίγουρος αν είναι H2. Λες να είναι οι φυσαλίδες που υπήρχαν σε διαλυμένη μορφή (αέριο σε υγρό) μέσα στον ηλεκτρολύτη;

 

Κανένας χημικός μηχανικός με ειδίκευση σε μπαταρίες μολύβδου;

 

Άρα, μπορεί να σκάσει μία μπαταρία κατά την εκφόρτιση λόγω έκλυσης Η2;

Η έκλυση του διαλυμένου Η2 μέσα στον ηλεκτρολύτη, δεν μπορεί από μόνη της να προκαλέσει έκρηξη.

Εϊτε η χημική αντίδραση (κροτούν αέριο, που μάθαμε και στη χημεία του Λυκείου) του Η2 με το O2 κάνει την έκρηξη, είτε η απότομη αύξηση θερμοκρασίας (σε συνδυασμό με κλειστές ή ανεπαρκείς οπές αερισμού) που θα έχει σαν αποτέλεσμα αύξηση της πίεσης του αέριου πλέον Η2.

 

Για το κροτούν αέριο όμως χρειάζεται σπινθήρας, και με έστω 2 έως 12 V, δεν είναι εύκολο (χωρίς να είναι αδύνατο) να δημιουργηθεί σπινθήρας.

-----------------------------------------------------------------

 

Οπότε με βάση αυτό το σκεπτικό, αυτό που κάνουν οι μάστορες είναι να δούνε ποιό στοιχείο (από τα 6) ζεσταίνεται ταχύτερα (και σχηματίζει φυσαλίδες δηλαδή αέρια φάση υδρογόνου από το υφιστάμενο διαλυμένο Η2 στον ηλεκτρολύτη) κατά την ταχεία εκφόρτιση μίας πλήρως φορτισμένης μπαταρίας.

Αυτό που ζεσταίνεται ταχύτερα έχει υψηλότερη εσωτερική αντίσταση, που με την σειρά της δείχνει ότι το στοιχείο αυτό μάλλον είναι προβληματικό.