TÌM HIỂU VỀ ACQUY KIỀM
Acquy kiềm có nhiều chủng loại như: Ni-Fe; Ni-Cd, Ag-Zn... . Ở đây, chỉ nêu loại acquy đang được sử dụng nhiều ở nước ta. Đó là loại Ni - Cd.
Hệ thống điện hóa của loại acquy này như sau: (+) NiOOH │ KOH │ Cd (-)
Phản ứng tổng quát:
Cd + 2 NiOOH + 2H2O ↔ 2 Ni(OH)2 + Cd(OH)2
Quá trình phóng nạp điện cực:
Ni(OH)2 +OH- ↔ NiOOH + H2O + e
Cd + 2OH- ↔ Cd (OH)2 + e
φ(+) = φo NiOOH/Ni(OH)2 - 0,059 lg [OH-]
φ(-) = φoCd(OH)2/Cd - 0,059 lg [OH-]
Rõ ràng là: φ+ và φ- phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng điện cực, hoạt độ ion OH- và linh độ hoạt động của H2O. Nhưng φ lại không phụ thuộc vào hoạt độ ion OH- do φ = (φ+) – (φ-)
Có rất nhiều công trình nghiên cứu quá trình điện điện cực, điện dịch và ảnh hưởng của các độc tố, các phụ gia đến chất lượng acquy này. Để đảm bảo acquy làm việc ở trạng thái phân bố đều người ta sử dụng một lượng nhỏ phụ gia dùng cho điện dịch trong đó phụ gia được lựa chọn là: LiOH. Song, trong quá trình làm việc sẽ tạo ra hợp chất trơ điện hoá LiNiO2 có tác dụng xấu đến quá trình điện cực dẫn đến làm giảm và mất dung lượng (nhất là trong điều kiện nhiệt độ cao).
Cùng với ảnh hưởng xấu, làm ngộ độc mạnh đối với quá trình điện cực và điện dịch còn kể đến: Mg, Si, Ca, Tl, Fe(OH)3, K2CO3
Trong đó:
Mg, Si, Fe(OH)3 ảnh hưởng nhiều đến điện cực dương Ni.
Ta, Ca ảnh hưởng nhiều đến điện cực âm Cd.
K2CO3 ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện dịch.
Những ảnh hưởng kể trên dẫn đến dung lượng acquy bị suy giảm thậm chí acquy bị mất dung lượng. Để đảm bảo quá trình làm việc của acquy kiềm đạt được yêu cầu người ta đã nghiên cứu hàm lượng độc tố tối thiểu cho phép. Đồng thời, quy định cụ thể chất lượng điện dịch kiềm trong đó có tiêu chảy nước để pha hoá chất, độ thuần khiết của KOH, cũng như quy trình bảo dưỡng acquy một cách nghiêm ngặt.
Acquy niken metal hidrit, viết tắt NI-MH, là một kiểu acquy sạc tương tự như acquy niken cadimi (Ni-Cd) nhưng sử dụng hỗn hợp hấp thụ hiđrua cho cực âm thay cho cadimi (vốn là một chất độc hại), vì thế nó không gây ô nhiễm nhiều cho môi trường. Mộtaacquy Ni-MH có thể có điện dung lớn gấp hai đến ba lần so với acquy Ni-Cd cùng kích thước và hiệu ứng nhớ cũng nhỏ hơn. Các ứng dụng của acquy nhiên liệu kiểu Ni-MH gồm xe hybrid, các thiết bị điện tử, viễn thông và hệ thống điện. Kỹ thuật Ni-MH cũng được sử dụng cho tàu điện sàn thấp cũng như cho người máy robot.
Sạc
Khi sạc nhanh, nên sạc acuy Ni-MH bằng một máy sạc thông minh để tránh quá mức, có thể gây hư hỏng acquy và tạo ra những điều kiện nguy hiểm. Các acquy Ni-MH hiện đại ngày nay có chứa các chất xúc tác để ngay lập tức triệt tiêu khí sinh ra trong quá trình sạc quá mức để acquy không bị tổn hại (2 H2 + O2 = 2 H2O). Tuy nhiên, nó chỉ làm việc khi dòng điện lên tới C/10 h. Vì có phản ứng này, acquy sẽ nóng lên rất nhiều, đánh dấu sự kết thúc quá trình sạc. Một số máy sạc nhanh có quạt để giữ acquy mát.
Một số nhà sản xuất thiết bị cho rằng acquy Ni-MH có thể được sạc một cách an toàn và đơn giản với các sạc acquy dòng điện thấp, có hay không có đồng hồ tính giờ và rằng việc thường xuyên sạc quá mức cũng có thể cho phép với các dòng lên tới cỡ C/10 h. Trên thực tế, hình thức này được áp dụng cho các điện thoại bàn không dây và các loại sạc acquy rẻ tiền. Dù có thể là an toàn, thì điều đó cũng không tốt cho tuổi thọ acquy.
Xả
Cần thận trọng khi tiến hành xả acquy nhằm đảm bảo một hay nhiều acquy trong hệ thống kết nối với nhau không bị xả hết toàn bộ và rơi vào tình trạng đảo cực. Các pin không bao giờ hoàn toàn giống nhau, và vì thế không tránh được tình trạng một viên sẽ bị xả hết hoàn toàn trước các viên khác. Khi điều này xảy ra, Pin "tốt" sẽ bắt đầu "biến" viên đã xả hết đảo chiều, điều này có thể khiến pin đó hỏng hoàn toàn. Khi nhận thấy đèn tối hoặc thiết bị hoạt động chậm lại, cần ngay lập tức tắt thiết bị để tránh tình trạng đảo cực. Đối với thiết bị chỉ sử dụng một pin, tình trạng đảo cực sẽ không xảy ra, bởi vì không có pin nào khác sạc ngược cho nó khi nó đã xả hết.
Phản ứng hóa học:
Phản ứng anốt xảy ra trong một acquy Ni-MH như sau:
2H2O + 2e- = 2OH- + H2
MH + H2 = Mm-Hx
Acquy được sạc theo vế phải của phương trình này và xả theo vế trái. Mm biểu thị mischmetal. Hydro sinh ra trong quá trình sạc được trữ ở dạng Mm-Hx, hyđrua kim loại của aquy. Nó không sinh ra ở dạng khí. Hiđrôxít niken (II) tạo thành catốt.
"Kim loại" trong một acquy Ni-MH trên thực tế là hỗn hợp liên kim loại (intermetalic). Nhiều hợp chất khác nhau đã được nghiên cứu cho ứng dụng này, nhưng những hợp chất thường sử dụng hiện nay được chia thành hai loại. Hợp chất thường thấy nhất là AB5, với A là một hỗn hợp đất hiếm và Titan; B là Niken, Coban, Mangan, và Nhôm. Các điện cực điện dung cao "đa thành phần" dựa trên các hỗn hợp AB2, với A là Titan và Vanadi; B là Zirconi hay Niken, được bổ sung crôm, Coban và Mangan.
Tất cả các hỗn hợp đó đều có cùng vai trò, có thể tạo thành một hỗn hợp các hợp chất hiđrua kim loại. Khi các ion hydro bị tách khỏi dung dịch điện phân kali hydroxít do điện áp tạo ra trong quá trình sạc, quá trình này ngăn chặn chúng tạo ra khí, cho phép giữ khối lượng và áp suất thấp. Khi acquy xả điện, các ion tương tự được giải phóng để tham gia vào quá trình nghịch đảo.
Các acquy Ni-MH ít bị ăn mòn, vì thế nếu để chúng trong đèn chớp trong thời gian hơn một năm, chúng ít bị ăn mòn hơn so với các loại acquy kiềm.
