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9 SULFATACION, BATERIAS SOLARES.
La sulfatación es el proceso de convertir el material activo de la placa en sulfato de plomo blanco e inactivo. Generalmente aparece cuando la batería trabaja en estados de carga deficitarios.
El proceso de carga de una batería con óxido y capas de cristales sulfatados en las placas positivas calientan la batería y debilitan los electrodos, e incluso puede causar que partes caigan en zonas vacías del fondo de la batería.
Las cadenas de las reacciones electroquímicas muestran los procesos químicos durante la carga y la descarga. En teoría, las reacciones son 100% precisas. En la práctica, ciertas cantidades de sulfato de plomo quedan en los electrodos después de cada ciclo. En otras palabras, parte del material permanece como PbSO4 tras la fase de carga. Con el tiempo, este sulfato “amorfo” se convierte en sulfato cristalino y representan la principal causa del deterioro de la batería.
El sulfato cristalino ya no podrá reconvertirse como material activo, este se adhiere en la superficie de las placas causando su “ahogo” y reduciendo considerablemente las superficies de materia activa destinadas a las reacciones electroquímicas.
La forma cristalina tiene un volumen mayor:
- Electrodo positivo: el volumen del sulfato cristalino es 1,8 veces mayor que el volumen del material activo.
- Electrodo negativo: el volumen del sulfato cristalino es 2,7 veces mayor que el volumen del material activo.
El aumento del volumen provoca:
- Cortocircuitos, circuitos abiertos, reducción del material activo en los electrodos.
- La batería necesita más tiempo y energía para cargarse y logra un menor nivel de carga.
- Se reduce la eficacia.
- Aumenta la resistencia interna de la celda, lo que supone más calor y, por lo tanto, más consumo de agua y tareas de mantenimiento.
- Los niveles de agua con poco mantenimiento provocan oxidación, las secciones superiores de los electrodos se oxidan debido a que están expuestos al aire.
- La oxidación desencadena otro proceso destructivo que también causa problemas mecánicos.
El sulfato de plomo es de color blanco.
La sulfatación destruye, según la información técnica proporcionada por la asociación de fabricantes de acumuladores de Plomo-Ácido de los EEUU, ocho (8) de cada diez (10) baterías de Plomo-Ácido en uso.
10 ELEMENTOS DE LA BATERIA
10.1 Celdas
Cada uno de los elementos
(Celdas) esta formado por un conjunto de placas positivas y negativas. Cada celda suministra una tensión nominal de 2 Voltios (V).
Todas las celdas tienen un número de placas negativas más que placas positivas, debido a que la placa positiva es la de trabajo y no existiría una placa negativa en la parte exterior de la última placa positiva, consecuentemente el lado exterior de la última placa positiva no tendría un opuesto con el que reaccionar y crear electricidad.
10.2 Electrodos o Rejillas.
Los electrodos son estructuras de rejillas que funcionan como colector de intensidad eléctrica y soporte de la materia activa, poseen suficiente resistencia mecánica y resistencia química a la acción del ácido.
10.3 Materia activa.
Es el principal componente sólido en el que tienen lugar las reacciones electroquímicas captando y entregando energía y que son la base del funcionamiento de la batería.
- La materia activa de la placa positiva esta constituida de dióxido de plomo, (PbO2) (Marrón).
- La materia activa de la placa negativa esta constituida de plomo metálico en estado esponjoso (Pb) (Gris).
10.4 Separador en las baterías de ácido.
Debe resistir la acción del ácido y las reacciones químicas que tienen lugar en la celda. Su función es prevenir el contacto metálico evitando los cortocircuitos entre placas de distinta polaridad y permitir el paso de iones entre ellas.
a) Separador ácido líquido: Los separadores entre las placas se fabrican de un material plástico flexible micro-poroso en forma de “sobre” (placas envueltas) que ofrece una resistencia eléctrica interna mínima.
b) Separador de AGM: Los separadores están fabricados con fibra de vidrio microporosa o fibra polimérica donde se impregna el electrolito en forma líquida.
c) Separador de GEL: El separador los forma el propio electrolito al permanecer en forma de gel (sólido) permitiendo doble función, la química y la separación física entre las placas. Se consigue añadiendo un espesante a el electrolito en el proceso de fabricación.
10.5 Electrolito.
El electrolito, es una solución de ácido sulfúrico diluido en agua (líquido, absorbido o gelidificado) que suministra el sulfato y actúa como conductor difundiendo los iones entre las placas.
H2SO4: Electrolito- Ácido sulfúrico/agua, de GE: entre 1.240 y 1.290 Gr/Cm3 transparente como el agua en solución líquida e inaccesible en tecnologías AGM y GEL.
10.6 Placas.
Son la unión de la materia activa con las rejillas. Su construcción habitual es la empastada, las cuales pueden ser planas o tubulares la positiva, estas últimas utilizadas mayoritariamente.
10.7 Conexión entre celdas.
La conexión entre celdas es la otra mitad de la batería. Una batería está compuesta de celdas conectadas en un camino en serie. Si falla cualquiera de los componentes, la conexión de la serie se interrumpe y falla.
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