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8/17/2019 Tema 2.1quimica Aplicada
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ELECTROQUIMICA CIENCIA Y
TECNOLOGIA
ASIGNATURACONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DEENERGÍA
Pilar Ocón Esteban
P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT) 1
8/17/2019 Tema 2.1quimica Aplicada
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA
Tema 1. Introducción general al problema de la energía1.1 Introducción, historia y evolución.1.2 Dispositivos de almacenamiento
Tema 2. Materiales y dispositivos con interconversión deenergía química en eléctrica2.1 Baterías y SupercondensadoresCaracterísticas y tipos2.2 Pilas de combustible.
Características y tipos2.3 Aplicaciones y estado del arte.
2P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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GENERACIÓN Y ALMACENAMIENTO DEENERGÍA
Tema 2. Materiales y dispositivos con interconversión deenergía química en eléctrica2.1 Baterías
Introducción
Componentes básicosCaracterísticasTipos de baterías
Primarias: Leclanche, alcalinaSecundarias. Pb acido, Ni-MH, ión Li
SupercondensadoresCaracterísticasTipos
3P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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. CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA PILAS GALVÁNICAS
4P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
HISTORIA
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
¿Quien se oxida?
(pierde electrones)
FeZn
Al
Mg
Na
Li
5P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
¿Quien se reduce?(gana electrones)AuHgAgCuPbNiCd
Potencial electroquímico
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Componentes básicos¿Batería?.
Dispositivo que convierte Equímica, contenida en los materialesactivos) en Eeléctrica por medio de reacciones electroquímicasOx/Red
Unidad básica.
Celda o elemento:Electrodos, Electrolito, Separador, Elemento
Batería: Unión de varios elementos, conectados enserie o en paralelo para obtener la Capacidad y tensióndeseada.
6P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGIA. PILAS GALVÁNICAS
Electrodos: Ánodo y cátodo
Ánodo: Lugar donde ocurre la oxidaciónDescarga (-) se oxida, los e-, salen al circuito externo.Batería Pb-H, Pb, acumulador alcalino Ni-Cd el Cd.
En general, con la batería cargada, electrodo negativo en un Me Cátodo. Lugar donde ocurre la reducción
Descarga (+) se reduce aceptando e-,Pb-H, PbO2, Ni-Cd NiO.
Electrolito. Conductor iónico, normalmente disolución ácidos obases o sales.H2SO4 37% ρ = 1.280gr/cc, 25% KOH
Características: Buena estabilidad térmica, alta conductividad iónica,bajos efectos corrosivos, bajo nivel de impurezas, bajo coste.
7P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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PILAS GALVÁNICAS
Separador Aísla las placas del elemento, evitando el cortocircuito,
debe permitir el paso de iones.
Materiales porosos, con resistencia al electrolito. Buenaresistencia mecánica, elevado poder aislante, adecuadaporosidad y permeabilidad
Materiales celulósicos con
fibra de vidrio, poliéster y polietileno.
8P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)DARAMIC WAU130 DARAMIC STD VW
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGIA. PILAS GALVÁNICAS
9P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Agrupamiento de celdas Generalmente todos las baterías se utilizan en grupos, el
número y la disposición dependerá de la aplicación. Factores determinantes:
Requerimiento en VoltajeRequerimiento en Capacidad
|+ -| |+ -| |+ -| Conexión serie VTotal = Σ Vi, CTotal = Ci
|+ -| |+ -| |+ -| Conexión paralelo CTotal = Σ Ci, VTotal = Vi
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esta combinación no es muy usual.
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DEENERGÍA.PILAS GALVÁNICAS
Características de la batería. Capacidad: Cantidad de electricidad total producida
en la reacción electroquímica.
Unidades: Culombios o Amperio-hora (1Ah = 3600C)Cteórica = xnF , x = moles, n = electrones F = faradayCreal < Cteórica depende de la cantidad de materiaactiva.
Creal, se mide descargando la batería a I = cte, hastaV especificado = f (I) . El valor se calculara: I x tdescarga
Capacidad especifica: Ah/Kg peso de la batería
11P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Energía: Watios-hora: Medida de energía o capacidadde realizar trabajo. Obtiene Ah x Vm.
Energía específica = Energía por unidad de peso E= Wh/KgDepende de Vm (R. electrodicas y de los factores que determinanla capacidad de almacenamiento).Crítico para vehículo eléctrico.Clasificación de las baterías.
Densidad energética (Volumétrica) = Energía por unidad devolumen (Wh/l).Muy importante para aplicaciones estacionariasCrítica para aplicaciones portátiles
Potencia específica (Gravimetica)= I x V/Kg = W/KgCrítica para automóvil (arranque, aceleración)
12P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Rendimiento en corriente o eficiencia Ah Ahcedidos en la descarga /Ahtomados en la carga x100.
Rendimiento energético o eficiencia Wh
Energíaliberada en la descarga / Erequerida en la carga x 100
Duración en distintos modos de utilización
Flotacion: Tiempo hasta alcanzar un % de capacidad mínimo(generalmente el 80% del valor nominal)Ciclos de vida: Numero de cargas y descargas hasta unporcentaje de capacidad mínimo
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Otras características
Rango operativo de temperaturas
Muy importante para sistemas a la intemperie (solar)
Eficiencia energéticaCrítico para el almacenamiento de energía
Coste por unidad de energía en una descarga ( € /kWh)Crítica para aplicaciones de automóvil
Importante para el almacenamiento de energíaCoste por unidad de vida ( € /ciclo, € /hora)Debería ser la propiedad más importante, pero se ignora frecuentemente
Coste del mantenimiento
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Otras características
SeguridadTolerancia a una utilización inadecuada de la batería - robustez delsistema
Consecuencias cuando se produce el fallo: Rara vez se evalúan losriesgos en el desarrollo de los nuevos sistemas y se ignoran hasta quese produce un fallo catastrófico (Kodak Li; Moli Energy; JCI Zn-Br)
Reciclado y problemas medioambientales
Propiedades de los materiales (solubilidad en agua, tiempo desedimentación del polvo en aire,…)
Costes de reciclado aceptables a gran escala.
15P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DEENERGÍAPILAS GALVÁNICAS
16P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
Características
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Tensión final de corte
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Características
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
18P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
Características: Carga en sistemas recargables, ciclos
Aceptación de Carga Ensayos de vida
Sobrecarga: Corrosión, generación de gases, Ta ↑, σ↑ explosión
Descarga profunda
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
AUTODESCARGA: Reacciones Químicas en los materialescon el medio, por zonas de diferente homogeneidad. Menor enbaterías no recargables.
En las recargables hay que realizar recargas periódicas paraalmacenarlas
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Características
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Tipos de baterías:
Primarias o no recargables Secundarias o recargables
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DEENERGÍAPILAS GALVÁNICAS
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FIGURE 4.2
Tipos de Batería1arias: pequeño tamañoUso: Equipos portátilesDiseño: EstancoElectrolito: Adsorbidoen el separadorGenéricamente:PILAS SECAS
Bajo coste, ligeras, alta densidad de energía
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DEENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
22P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
GeorgeLeclanche 1868
Ánodo: Zn → Zn2+ + 2e – Cátodo: 2NH4+ + 2MnO2 + 2e – → Mn 2O3 + H 2O + 2NH3
+
-2NH4+ + 2e – → 2NH3(g) + H2(g)
Los gases pueden ser adsorbidos
ZnCl + 2NH3 → Zn(NH3)2Cl22MnO2 + H2 → Mn2O3 + H2O
Reacción global
Zn + 2MnO2 → ZnO + Mn2O3
Electrolito:NH4Cl 6.0%, ZnCl2 28.8 %,H2O 65.2 %Corrosion inhibitor0.25 - 1.0 %
Desde 1868 hasta 1940
V = 1.5-1.75V, descarga sensible factores
Externos. 110 min. Vida en servicio
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA
Ánodo Zn + 2OH – → Zn(OH)2 + 2e –
Zn(OH)2 + 2OH – → [Zn(OH)4]2-
Cátodo: 2MnO2 + H2O + 2e – → Mn2O3 + 2OH –
Descarga completa:MnO2 + 2H2O + 2e – → Mn(OH)2 + 2OH –
Reacción global:
Zn + 2MnO2 → ZnO + Mn2O3 Descarga completa:Zn + MnO2 + 2H2O → Mn(OH)2+ Zn(OH)2
23P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
ALCALINA
1.5V, Vida en servicio cientos de h,Curva descarga plana.
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
24P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
ÁnodoZn + 2OH – → Zn(OH)2 + 2e –
Cátodo Ag
2O + H
2O +2e – → 2Ag + 2OH –
Reacción global Ag2O + H2O + Zn → 2Ag + Zn(OH)2
Voltage: 1.6 V.Descarga: Muy buena y curva plana
en descargaVida en servicio: Cientos de horas. Autodescarga: Poca
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DEENERGÍA.PILAS GALVÁNICAS
25P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
BATERIAS SECUNDARIAS O RECARGABLES•Las mas utilizadas las de arranque automóvil•Carretillas elevadoras•Equipos de emergencia•Pequeños equipos•Vehículo eléctrico
•Nivelación de picos de demanda•Energía solar
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
26P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
BATERIA DE PLOMO ÁCIDO
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
27P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILASGALVÁNICAS
COLOC CIÓN DE
L S PL C S EN
T NQUES
ESQUEMA DE FABRICACIÓN DE BATERÍAS
PLOMO –
ÁCIDO
CUR DO
DE L S
PL C S
EMP P DO DE
PL C S
FORM CIÓN
ELECTROQUÍMIC
DE PL C S
L V DO Y
SEC DO DE
PL C S
MONT JES DE
PL C S EN L
B TERÍ
MONT JE DE
PL C S EN L
B TERÍ
B TERÍ
LIST P R
FUNCION R
LLEN DO DE L
B TERÍ CON
ELECTROLITO
EMP P DO DE
PL C S
FORM CIÓN
ELECTROQUÍMIC
DE L B TERÍ
Placas después del procesode curado y secado
P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT) 28
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
29P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
TIPOS DE BATERÍAS DE Pb -ácido En función de su capacid ad de acum ulación de energía :
Baterías de tracción (3 - 300 kWh): soportan un elevado número de ciclos completos decarga/descarga.
Baterías estacionarias (5 kWh - 50 MWh): gran reserva de electrolito, resistencia a lacorrosión y elevada fiabilidad.
Baterías de arranque (300 Wh - 1,5 kWh): buen comportamiento en descarga a altaintensidad, buen rendimiento en descargas a bajas temperaturas y bajo coste.
En función del electrol i to :
Baterías inundadas: electrolito se encuentra libre, por lo que el transporte del oxígeno desdeel electrodo positivo hasta el negativo al finalizar la carga se ve muy dificultado
Baterías reguladas por válvula de electrolito: electrolito se encuentra inmovilizado, bienabsorbido en un separador de microfibra de vidrio (tecnología AGM- “absorptive glass mat”) o,por formación de un gel mediante la adición de compuestos de sílice
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30P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
TIPOS DE BATERIAS DE Pb-ÁCIDO
El electrolito se encuentra inmovilizado. Eloxígeno formado en la placa positiva serecombina en la placa negativa formandoagua, de esta forma se evita la reposiciónde agua
Batería Inundada
Batería de Recombinación
Existe desprendimiento de gases, porello es necesario la reposición de aguaperiódicamente
Electrolito absorbido en el separador Electrolito Separador
CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Ó Í
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
• CARACTERÍSTICAS DE LAS BATERÍASDEPb-ÁCIDO
REACCIÓN REACCIONES SECUNDARIAS
PbO2 + 4H+ + SO4= + 2 e- ↔PbSO4 + 2 H2O (+)
Pb + SO4= ↔ PbSO4 + 2 e-
(-)
DESCARGA
R.global: PbO 2 + 4Pb + H 2 SO 4 ↔ 2 PbSO 4 + 2 H 2 OCARGA
Tensión nominal.: 2V
Energía específica : 30-35 Wh/kg. Ciclos 100-1000
1-En sobrecarga:- R. de evolución de O2 y H 2 .
2 H+ + 2 e- → H2
O2 + 4 H+ + 4 e- → 2 H2O
-Corrosión en rejillas (+) :
Pb + 2 H2O → PbO
2 + 4 H+ +2 e-
2-Autodescarga de placa (+) y (-)
3-R. M.A. positiva y rejilla:
PbO2 + Pb + H2SO4 → 2 PbSO4 + 2 H2O
VENTAJAS INCONVENIENTES
-Bajo coste
-Diseños sin mantenimiento
-Aceptables prestaciones a alta potencia.
-Buen rendimiento en descargas a bajatemperatura.
-Puede reciclarse (>95%) para la misma aplicación
-Bajo energía específica.
-Ciclabilidad moderada (ciclaje profundo y enestado parcial de carga)
-Moderada recargabilidad a alta intensidad
P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT) 31
CARACTERÍSTICAS DE LAS BATERÍAS DE Pb-ÁCIDO
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DEENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
32P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
-2,0 -1,5 -1,0 1,0 1,5 2,0
-10
0
10
20
i / m A c m
- 2
E / V
Pb PbSO4
Ev. O2
Ev. H2 Pb PbOtetragonal
PbSO4
PbO2
Pb tetragonal
PbSO4
Excursión anódica
PbSO4
PbO2
Pb PbSO4
Voltagrama característico de Pb – ácido:
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NUEVAS DEMANDAS DEL MERCADO EN LA INDUSTRIAAUTOMOVILÍSTICA
AUMENTO DE LA DEMANDA ELÉCTRICA DE LOSAUTOMÓVILES.
- Nuevos sistemas de arranque.- Avances en el confort y en la seguridad del vehículo
-Mejora de la eficiencia de los componentes eléctricos REGULACIÓN DE CONSUMO Y EMISIONES- Reducción en el consumo de combustible.- Reducción en la emisión de contaminantes.
NECESIDAD DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE MAYORPOTENCIA BATERÍAS 12 V SISTEMAS DE 36 V
DESARROLLO DE VEHÍCULOS CON SISTEMAS DE TRACCIÓN CONDIFERENTES GRADOS DE HIBRIDACIÓN (MOTOR DE COMBUSTIÓN +
BATERIA).33P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
8/17/2019 Tema 2.1quimica Aplicada
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
34P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
Mejoras en funcionamiento para perfiles de trabajo en estado parcial de carga
Estrategias:
Baterías reguladas por válvula (VRLA) con separador de microfibrade vidrio (AGM)
Baterías reguladas por válvula (VRLA), tecnología gel
Baterías inundadas con adición de compuestos de base Síliceinferiores al 3% (Semigel)
Baterías reguladas por válvula (VRLA) con separador de microfibrade vidrio (AGM), adición de materiales carbonoso a electrodo negativo
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
35P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Ácido P1C P2C P3A P4A C1 C2 A2
Formulación de electrolito
/ S c m - 1 Conductividad 1,5% - 20 ºC Conductividad 2% - 20 ºC Conductividad 3% - 20 ºC
Conductividad 1,5% - 30 ºC Conductividad 2% - 30 ºC Conductividad 3% - 30 ºC
CONDUCTIVIDAD
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Ácido 1,5% C1 1,5% C2 1,5% P3A 1,5% P4A 1,5% P1C 1,5% P2C
Formulación de electrolito
C a p a c i d a d / A
h 1º C/20 2º C/20 3º C/20
ENSAYO DE CAPACIDAD:
ENSAYO DE ARRANQUE EN FRÍO
0
50
100
150
200
250
Ácido 1,5% C1 1,5% C2 1,5% P3A 1,5% P4A 1,5% P1C 1,5% P2C
Formulación de electrolito
D
u r a c i ó n ( 6 V ) / s
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
T e n s i ó n ( 1 0 s ) / VDuración 1º CC Duración 2º CC Tensión 1º CC Tensión 2º CC
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA.PILAS GALVÁNICAS
36P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
Formulación deelectrolito
Aceptación de carga (I10min, A)
SN+VF SS
Ácido 23,4
2,5 % P1C 10,15 19,5
3 % A2 16,53 9,01
2 % P3A 17,02 14,68
2 % P4A 20,20 10,32
Perfil de ensayo:
Descarga a 2 In / 5 h.
Enfriamiento a 0 ºC
Recarga 14,4 V / 10 min / 0 ºC
Recarga 16 V / 5 In A/ 24 h.
Resultados :
Batería ácido – mejores resultados
Mejoras con bat. optimizadas fab A
(P4A > P3A > A2)
Aceptación de carga
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37/54
CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
37
P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Nº Ciclos
C a p a c i d a d / A h Ácido SN 2% P3A SN+VF 2% P4A SN+VF
2,5% P1C SN+VF 3% A2 SN+VF
Baterías B :
Batería optimizadas – mejora de todos
los parámetros.
Mejores resultados – A2 y P4A
PA mejores resultados que PC
-Ens ayo de ciclo de vid a de 17,5% DOD
– 50% SOC
0
20
40
60
80
10 0
12 0
0 2 .5 0 .67 0 .5 0 .67 0 .5 0 .5 0 .6 7 0 .5 0 .67 0 .5 18 12 23
Du rac i ó n d e cad a e t ap a / h
E s t a d o d e c a r g a /
1
2
3
4
5
(85 veces)
Mayor duración en vida con los aditivos
Ensayo simula perfil de trabajo baterías deautomoción en condiciones estado parcialde carga
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍAPILASGALVÁNICAS
38
P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
0
10
20
30
40
50
60
70
% P
b S O 4
Ácido (s.e) Ácido (SN) 1,5% A2
(SN)
2% P4A
(SN)
3% A3
(SN+VF)
2,5% P1C
(SN+VF)
2% P3A
(SN+VF)
2% P4A
(SN+VF)
Formulación de electrolito
% placa negativa inferior % placa negativa superior % placa positiva
(0 ciclos)
(510 ciclos)
(657
(847
(765 ciclos)
(746 ciclos)(765 ciclos)
(765 ciclos)
Placa positiva:Inspección visual:
Aspecto barroso.
Análisis físico-químico:
Aumento de la porosidad
Menores en bat. aditivos
↓ eficiencia de mat.activa
Placa negativa:
Inspección visual: Aspecto blanquecino (inf)
Análisis físico-químico:
Altos niveles PbSO4 (↑ inf)
Menores en bat. Aditivo
Estratificación del ácido
Anális is de modo de fallo
8/17/2019 Tema 2.1quimica Aplicada
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
39
P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
40
P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
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CONVERSIÓN Y ALMACENAMIENTO ELECTROQUIMICO DE ENERGÍA. PILAS GALVÁNICAS
Cátodo: x Li+ + Mn2O4 + xe- → Li x Mn2O4 Ánodo: Li x C6→ x Li+ + 6C + x e-
Reacción Global: Li x C6 + Mn2O4 → Li x Mn2O4 + 6C
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Electrolito polímero sólido
Disolución orgánica no acuosa. Violenta reacción del Li con agua
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Clasificación de baterías en función de duración en ciclos
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Criterios para la selección del tipo de acumulador
Baterías primarias o secundarias.
Tensión de trabajo y régimen de descarga.
Modo de funcionamiento (continuo, discontinuo,intermitente).
Condiciones ambientales (temperatura de trabajo)
Requisitos físicos (peso, volumen).
Seguridad del sistema.Mantenimiento.
Adecuación de las características de la aplicación.
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Condensador: Almacena carga eléctrica entreDos electrodos separados por undieléctrico (10-6F/g)
Condensador electroquímico Almacena carga eléctrica en lala interfase electrodo/electrolito(102F/g)
Condensadores de doble capa,supercondensadores
Como aumentar C??
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P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)Clasificación de baterías en función de duración en ciclos
El primer supercondensador fue patentado por H. E. Becker para laGeneral Electric en 1957 y ofrecido por Standard Oil of Ohio (SOHIO) en 1969, con una interfaz de carbono y soluciónelectrolítica de sal de tetralquilamonio.
A finales de los 80 se desarrolló el primer SC de 1F. En los 90compañías rusas presentaron el primer SC 100 F.
El primer éxito en obtener SC rentables fue el RuO2 (Conway etall.1991), presentó una baja resistencia interna.
Actualmente los SC comerciales son de base carbono con
electrolito de metal alcalino o alcalinotérreo. Panasonic y MaxwellTecnologies. Diseño de sistemas de potencia para la estabilizaciónde voltaje, 1500 y 3000 faradios, con un peso que va del 1,5 -3 kg.
http://wapedia.mobi/es/General_Electrichttp://wapedia.mobi/es/Standard_Oil_of_Ohiohttp://wapedia.mobi/es/Standard_Oil_of_Ohiohttp://wapedia.mobi/es/Standard_Oil_of_Ohiohttp://wapedia.mobi/es/Standard_Oil_of_Ohiohttp://wapedia.mobi/es/Standard_Oil_of_Ohiohttp://wapedia.mobi/es/Standard_Oil_of_Ohiohttp://wapedia.mobi/es/Standard_Oil_of_Ohiohttp://wapedia.mobi/es/Standard_Oil_of_Ohiohttp://wapedia.mobi/es/General_Electrichttp://wapedia.mobi/es/General_Electrichttp://wapedia.mobi/es/General_Electric
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P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)Clasificación de baterías en función de duración en ciclos
Ventajas
Gran período de operación
Capacidad de manejar altos
valores de corriente Valor de carga fácil de medir
Alta eficiencia
Gran rango de tensión y temperatura
Ciclos de carga y descarga rápidas y(500.000)
Facilidad de mantenimiento
InconvenientesBaja energía especifica
Poca fiabilidad de módulosconectados en serie
Problemas de seguridad encaso de sobretensión
Autodescarga, problemasde almacenaje
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P. Ocón. Tema 2.1.QUIMICA APLICADA (ECyT)Clasificación de baterías en función de duración en ciclos
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P Ocón Tema 2 1Clasificación de baterías en función de duración en ciclos
Los CEs , son de respuesta rápidaalmacenan energía en la superficie delos electrodosTienen W/kg alta Gran cantidad de ciclos de carga y
descargaBaja energía específicaComplementan otros dispositivoscomo baterías y pilas de combustible Aplicaciones potenciales muyvariadas.
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