Elucubraciones sobre ácido y plomo

Baterías de plomo para aplicaciones solares.
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Homo_non_sapiens
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Elucubraciones sobre ácido y plomo

#1

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Este hilo se complementa con el de "La batería de plomo-ácido" en los Fundamentos: https://adnsolar.eu/viewtopic.php?f=14&t=75

Voy a filosofar un poco sobre lo que nos indica la densidad del electrolito en baterías de plomo-ácido.
Lo que voy a exponer son deducciones mias, basadas en la electro-química de una batería. Pueden estar equivocadas. Si alguien lo sabe mejor, que me corrija, por favor.

Empecemos con lo que dice Wikipedia (conviene leerlo bien, para entender mejor a nuestras baterías):
En una batería cargada, las placas positivas están recubiertas o impregnadas de dióxido de plomo (PbO2), y las negativas están formadas por plomo metálico esponjoso.
El electrolito es una disolución de ácido sulfúrico (H2SO4) tal que su densidad es de 1.28g/ml con carga plena y que bajará a 1.08g/ml cuando la batería esté descargada.
Durante la descarga, el óxido de plomo es reducido a sulfato de plomo mientras que el plomo elemental es oxidado para dar igualmente sulfato de plomo.
Durante el proceso de carga, el sulfato de plomo (PbSO4) es reducido a plomo metal en las placas negativas, mientras que en las positivas se forma óxido de plomo (PbO2)


Con esto que dice Wikipedia queda claro, que ...
... las reacciones que tienen lugar durante la carga o descarga, necesitan la presencia de ácido sulfúrico
... durante la descarga se "consume" ácido sulfúrico ---> su concentración (y la densidad del electrólito) disminuye
... durante la carga se "crea" ácido sulfúrico ---> su concentración (y la densidad del electrólito) aumenta

El ácido sulfúrico puro (H2SO4) es un líquido aceitoso incoloro con densidad 1.84g/ml. El electrolito con densidad 1.28g/ml (SOC 100%) es ácido sulfúrico diluido en agua, con una concentración de 34% en peso. Con la batería descargada (SOC 0%; densidad 1.08g/ml), la concentración es de 9% en peso.

Quiero hacer hincapié en lo que pasa, si sustituimos el electrolito con densidad 1.08g/ml (en un vaso descargado!) por electrolito con densidad 1.28g/ml:
1. Tendremos un vaso aparentemente bueno, con la densidad ideal ...
2. Si medimos la tensión, nos asustaremos: Será menos de 1.90V ...
3. Si intentamos cargar el vaso, apenas se notará efecto ...
4. Si comprobamos la capacidad, nos asustaremos más: El vaso apenas tiene capacidad ...

Qué está pasando?
Pues que, con aumentar la concentración del ácido, estando el vaso descargado, habrá demasiado ácido sulfúrico en el vaso, lo que dificulta las reacciones químicas! Hemos convertido el vaso en un simple recipiente con electrolito, ya no es vaso de batería! Es como tener una botella de plástico llena de electrolito con densidad 1.28g/ml: Tiene la densidad correcta, pero no hace el papel de batería ...

Conclusión:
Lo que genera la tensión eléctrica en una batería, no es la densidad del electrolito, son la reacciones químicas que ocurren durante la descarga. En estas reacciones redox (reducción - oxidación) se liberan electrones, que son los responsables de la tensión.
Si la batería está "enferma" (sulfatada), no tenemos que manipular la densidad del electrolito, tenemos que conseguir que las reacciones redox vuelvan a funcionar bien ! Con esto subirá automáticamente la densidad, sin tener que añadir ácido sulfúrico!

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Lo que voy a decir a continuación, no es para hacerlo; es para enterarse de que se podría hacer como último remedio !
Los que quieran saber como recupero un vaso sin hacer malabarismos, que lean el siguiente párrafo

- Claro que se puede vaciar una batería de plomo-ácido - pero hay que saber lo que se hace !
- Claro que se puede volver a llenar (con el electrolito antiguo o con uno nuevo) - pero hay que saber lo que se hace !
Muy importante: Nunca se debe añadir ácido, en funcionamiento normal de la batería !
El electrolito demasiado concentrado dificulta las reacciones redox y aumenta la sulfatación !
Lo que sí se puede hacer:
- En un vaso sano, totalmente descargado, se puede sustituir el electrolito por uno nuevo con densidad 1.08g/ml
- En un vaso sano, totalmente cargado, se puede sustituir el electrolito por uno nuevo con densidad 1.28g/ml

Una batería no suele morir por shedding (desgaste de placas), suele morir sulfatada !

Para recuperar un vaso sulfatado, en el que una ecualización de varios días no da resultado, se podría hacer lo siguiente:
- Hacer la ecualizacón mencionada, con intensidad baja a tensión alta, durante varios días
- Si no se recupera el vaso, vaciar y "lavar" el vaso con agua, para quitar el poso
- En la web hablan de "lavar" el vaso con bicarbonato - pero yo no sé si el bicarbonato hace bien o mal; yo no lo haría
- Llenar el vaso con electrolito de densidad baja, digamos 1.12g/ml
- Repetir la ecualización prolongada. Finalidad: Que se disuelvan los cristales de sulfato. Se notará en que la densidad sube
- Si fuera necesario, repetir lavado, rellenado y ecualización dos veces más
- Si no da resultado, como último remedio, cortocircuitar el vaso para 10 segundos (con mucho cuidado) ...
- Dicen que la intensidad de descarga altísima durante el cortocircuito rompe los cristales de sulfato (no lo he comprobado)
- Otra vez lavar, rellenar y ecualizar el vaso. Si la densidad sube, buena señal
- Para acabar, a continuación de la última ecualización prolongada, vaciar el vaso y llenar con electrolito de 1.28g/ml
- Si hemos conseguido disolver los cristales de sulfato, habremos recuperado el vaso

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Ahora que hemos hablado de vaciar ácido, meter bicarbonato y cortocircuitar el vaso, quiero dejar claro una cosa: No lo hagáis!
Os recomiendo esperar con estas "curas" drásticas, a haber claudicado y destinado el vaso a la chatarra
En la gran mayoría de los casos, un vaso sulfatado se recupera con una simple ecualización prolongada!

Los talleres que recuperan baterías profesionalmente, también lo hacen de una forma parecida. Emplean unos impulsos eléctricos de intensidad y duración definidas, que son más eficaces en romper los cristales de sulfato. Pero la experiencia demuestra, que ecualizando largo tiempo con corriente contínua a tensión alta e intensidad baja, da buenos resultados.
Es decir: No hay que "maltratar" para nada al vaso, la "intervención" se reduce a sobrecargar el vaso con una fuente DC

Aquí va lo que os recomiendo para recuperar un vaso (o una batería) sulfatado:
Necesitamos una fuente DC regulable, algo como 0-30V y 0-10A. Mejor si tiene la opción "CC" (constant current)

- Empezamos cargando el vaso a tope y haciendo una ecualización "normal", con los parámetros que da el fabricante
- Si la densidad se queda por debajo del valor correcto (por ej. 1.20g/ml en vez de 1.28g/ml), seguimos
- Ecualizamos el vaso a 2.5-2.65V con 2-10A (según capacidad del vaso**) durante 3-4 días y noches seguidos
- Controlamos el nivel de electrolito una vez al día y añadimos agua demineralizada, si fuera necesario
- Con tan poca intensidad, apenas se calentará el vaso, pero sí se romperán los cristales de sulfato
- De vez en cuando medimos la densidad; cuando ha llegado al valor correcto (1.24-1.29g/ml, según el tipo de batería), terminamos
- Si a los 4 días no ha subido la densidad, no conseguiremos recuperar el vaso con esta "terapia"

**Recomiendo ecualizar con el 2% (en A, máx. 10A) de la capacidad C10 del vaso (en Ah). Ejemplos:
- Si el vaso es de 200Ah C10, ecualizar con 4A a 2.5-2.65V
- Si el vaso es de 500Ah C10, ecualizar con 10A a 2.5-2.65V
- Si el vaso es de 900Ah C10, ecualizar también con 10A a 2.5-2.65V

Si en vez de un vaso individual, se trata de una batería monoblock con 3 o 6 celdas (6V o 12V), no nos queda otro remedio que ecualizar toda la batería. Castigaremos un poco a las celdas "sanas", pero posiblemente recuperemos la celda "enferma"
- Con batería de 6V, la tensión será de 7.5-8.0V
- Con batería de 12V, la tensión será de 15.0-16.0V
5000 Wp en placa; híbrido InfiniSolar_V1 4kW(solar) + 5.5kW(red); control total DIY con Rpi;
24 vasos PzS 500Ah C5 (~30 kWh C20); cosecha 300-750 kWh/mes; consumo 500-800 kWh/mes
Nuestra especie es "Homo non sapiens": Sabemos hacer mucho, pero no sabemos controlarlo ...
astilla27
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Re: Elucubraciones sobre ácido y plomo

#2

Mensaje por astilla27 »

Hola jefe!!....mi padre hace unos 25/30 años ya hacía esto de cortocircuitar un batería con "algunos" buenos resultados.
Buen hilo!! Un saludo
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