عنوان

بررسی بازگردانی ظرفیت مفید باتری‌های سرب اسید,‮‭Study on restoring the useful capacity of lead acid batteries‬

Number

‭۱۹۴۵۵پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی بازگردانی ظرفیت مفید باتری‌های سرب اسید

Parallel Title Proper

‮‭Study on restoring the useful capacity of lead acid batteries‬

First Statement of Responsibility

/حامد نصرتی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۶‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۰۲‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

شیمی کاربردی

Date of degree

‮‭۱۳۹۷/۰۴/۲۵‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

علل زیادی برای خرابی‌های زودهنگام باتری سرب اسید ذکر شده که از آن جمله می‌توان به سولفاته شدن اشاره کرد .در این فرایند سولفات‌های سرب به حالت کریستالی در آمده و غیر الکتروفعال میشوند .روش‌هایی برای بازگردانی و تبدیل این مواد به مواد الکتروفعال ذکر شده که شارژ پالسی یکی از آن‌ها می‌باشد .در شارژ پالسی کریستال‌های سولفات، شکسته و به صورت مواد الکترودفعال، به چرخه‌ی الکتروشیمیایی بازمی‌گردند .در این پژوهش از روش شارژ پالسی برای احیای باتری‌های سرب اسید از کار افتاده استفاده شد .فرکانس‌ها و شکل موج‌های متفاوتی اعمال و نتایج مثبتی به دست آمد، نتایج مثبت عموما از فرکانس‌های محدوده‌ی چند کیلوهرتز حاصل شدند .در نتایج مثبت شکل موج مربعی و دیوتی سیکل، ‮‭۵۰‬ درصد بوده است .میزان بازگردانی در بهترین نتایج این پژوهش ‮‭۱) ۴۹۸‬ درصد در نمونه) ‮‭۲‬ سل ‮‭۵‬ از باتری ‮‭۲)‬ با فرکانس اعمالی ‮‭۳۰۰‬ هرتز و پیک جریان پالسی ‮‭۵.۴‬ آمپر ‮‭۲) ۱۰۲‬ درصد در نمونه) ‮‭۸‬ سل ‮‭۶‬ از باتری ‮‭۵)‬ با فرکانس اعمالی ‮‭۳۲۸۰‬ هرتز و پیک جریان پالسی ‮‭۰.۸‬ آمپر ‮‭۳) ۳۹‬ درصد در نمونه) ‮‭۱‬ سل ‮‭۳‬ از باتری ‮‭۲)‬ با فرکانس اعمالی ‮‭۱۰۰۰‬ هرتز و پیک جریان پالسی ‮‭۵‬ آمپر بوده است .طبیعی است که جریان میانگین نصف مقدار جریان پیک خواهد بود .مقدار بازگردانی به این صورت محاسبه شده که ظرفیت نهایی منهای ظرفیت اولیه شده و مقدار حاصل بر ظرفیت اولیه تقسیم شده است .با توجه به اسقاطی بودن باتری‌ها، اطلاعاتی از گذشته‌ی آنها در دسترس ما نبود، بنابراین در مورد آزمایشاتی که ظرفیت افزایش یافته با قاطعیت می‌توان گفت که این روش موجب بهبودی شده ولی در مواردی که بهبود ظرفیت مشاهده نشده نمی‌توان آن فرکانس و شکل موج خاص را ناکارآمد دانست زیرا ممکن است عوامل خرابی دیگری موجب کاهش ظرفیت شده باشند .برخلاف ادعای بسیاری از پتنت‌ها که فرکانس در محدوده‌ی چند مگاهرتز را پیشنهاد داده بودند، فرکانس‌های محدوده‌ی چند کیلوهرتز تاثیر مثبت داشتند و در محدوده‌ی مگاهرتز افزایش ظرفیتی مشاهده نشد .در این پژوهش مقادیر پتانسیل، جریان و دما در هر لحظه ثبت شده و از داده‌ها و نمودارهای حاصل در تفسیر و توضیح فرایندها استفاده می شود .همچنین با استفاده از الکترود مرجع کالومل، پتانسیل الکترود مثبت و منفی به طور جداگانه ثبت شده که این امر تفسیر پدیده‌های الکتروشیمیایی را بسیار آسانتر می‌کند بنابراین در این پژوهش در طول فرایندهای شارژ و دشارژ بانک اطلاعاتی خوبی از ثبت داده‌ها گردآوری شده که خود می‌تواند در عیب یابی سیستم‌های الکتروشیمیایی باتری بسیار مفید باشد .فرایند آزمایش اینگونه بوده :ابتدا تعیین ظرفیت صورت گرفته، سپس شارژ پالسی انجام شده و در انتها نیز تعیین ظرفیت صورت گرفته تا تغییرات ظرفیت مشخص شود .در مرحله تعیین ظرفیت، شارژ و دشارژ طبق استاندارد‮‭IEC ۶۰۰۹۵‬ - ‮‭۱‬انجام شده است .هر مرحله تعیین ظرفیت بیش از یکبار تکرار شده تا امکان صحت سنجی دادها و محاسبه‌ی ‮‭Error bar‬ وجود داشته باشد .در تمامی آزمایش‌ها، باتری درون حمام آب با دمای کنترل شده‮‭۲۵ ۳‬درجه سانتیگراد قرار داشته است .نمونه‌های حقیقی همگی باتری‌های ازکار افتاده بوده و انتخاب آنها کاملا تصادفی بوده است .همواره پیک جریان شارژ پالسی از مقدار مجاز تعریف شده توسط استاندارد کمتر بوده است

Text of Note

One of the major reasons behind lead-acid battery`s failure is sulfatation process during which lead sulfate forms insoluble crystals on the battery plates causing deterioration in their electroactive properties. Some restoring methods for converting these materials into their original electroactive state were discussed among which pulse charging is the most well-developed method. During pulse-charging, sulfate crystals are broken down in the form of electroactive materials and recycled to the electrochemistry cycle life of the battery. In this research pulse-charging method was employed for recovery of out-of-use lead-acid batteries. Various waveforms with different frequencies were applied and some positive results were obtained. Positive results were generally obtained in some kilohertz (kHz) frequency range. In cases with positive results, wave form was square wave with a duty cycle of 50 . In the best cases achieved in this project, the recovery of useful capacity of studied batteries were as follows: 1) 498 in sample 2 (cell no.5 of battery no.2) with a frequency of 300Hz and a peak current of 5.4A, 2) 102 in sample 8 (cell no.6 of battery no.5) with an applied frequency of 3280Hz and a peak current of 0.8A, 3) 39 in sample 1 (cell no.3 of battery no.2) with an applied pulsed current of 1000Hz and a peak current of 5A. Due to the fact that the duty cycle of the square waves applied was 50 , the average applied current would be half of the peak current. Capacity recovery was calculated as relative change in the capacity with respect to the initial value. No judgement and/or historical discussion was made on the past behavior and/or performance conditions of the studied batteries ,i.e. they were evaluated as received. So that, in cases with positive results in terms of capacity recovery, it can be confidently said that the observed increase in the capacity and capacity recovery, has been originated from the applied method, but in some cases that no capacity recovery observed, it can not be definitely attributed to the possible lack of applicability of the developed method in terms of selected waveform and frequency, because other unknown factors in the past history of the battery can impose adverse effects on the capacity and recovery possibility. In spite of some claims included in many patents on the subject that some megahertz (MHz) frequency ranges showed positive results, in this study, kilohertz (kHz) frequency ranges showed the best results and no significant capacity recovery was observed at higher frequencies. In this research, potential, current, and temperature were recorded on-line and use was made of resulting data and graphs for subsequent interpretation. Also employing a saturated calomel electrode SCE as the reference electrode, potentials of positive and negative electrodes were measured separately for the greater feasibility of the subsequent interpretations. During charge and discharge cycles implemented in this project, valuable data bank was created that can be practically useful for further studies of battery electrochemical systems. The implemented test procedure was briefly as follows: Initially the capacities of the studied batteries were determined followed by pulse-charging applied to charge the studied battery cells. Then the final capacity was measured to calculate the recovery efficiency. In order to determine the capacity, IEC 60095-1 standard was closely adopted. Determination of capacity was performed more than one time in order to evaluate the data statistically and assignment of error bars. In all steps of the developed test procedure, battery under test were placed in a water bath kept at a temperature of 253C automatically. All real battery samples studied were randomly selected of out-of-use batteries. In all steps of tests, applied current peak values were always lower than the maximum value indicated in the adopted standard

Parallel Title

‮‭Study on restoring the useful capacity of lead acid batteries‬

نصرتی، حامد

Nosrati, Hamed

عابر، سهیل، استاد راهنما

احدزاده، ایرج، استاد راهنما

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی