श्री अरुमोय चटर्जी द्वारा लीड-एसिड बैटरी निर्माण और जीवन के उपयोग के सामने आने वाली प्रमुख चुनौतियां

 

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निर्माण में चुनौती :

रीढ़ की ढलाई के दौरान विनिर्माण दोष।
ट्यूब के चारों ओर अनुदैर्ध्य रूप से सजातीय पैक घनत्व भरने वाला ऑक्साइड।
अचार बनाने के दौरान सल्फेशन।
सक्रिय सामग्री में सरंध्रता।
इलाज।

रीढ़ की ढलाई के दौरान विनिर्माण दोष

रीढ़ की हड्डी के निर्माण के दौरान आने वाले सामान्य दोष और चुनौतियाँ मुख्य रूप से दोष कास्टिंग हैं।

ग्रेविटी कास्टिंग और प्रेशर डाई कास्टिंग दो प्रक्रियाएं हैं। ग्रेविटी कास्टिंग में, मुख्य कमजोरी अनाज की कमजोर संरचना और अनाज के बीच बंधन है जो दरार, कमजोर तार, भंगुरता आदि जैसे कई दोष पैदा करता है। इससे उपयोग के दौरान अधिक क्षरण होता है और समय से पहले विफलता होती है। इसके अलावा चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान गुरुत्वाकर्षण जाति की यांत्रिक शक्ति बार-बार विस्तार और संकुचन के कारण तनाव निर्माण का सामना नहीं करती है। अपनाई गई एक अन्य प्रक्रिया प्रेशर डाई कास्टिंग है।

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प्रेशर डाई कास्टिंग मशीन की लागत गुरुत्वाकर्षण कास्टिंग मशीन के साथ-साथ उच्च परिचालन लागत की तुलना में बहुत अधिक है। प्रेशर डाई कास्टिंग प्रक्रिया में भी कुछ चुनौतियाँ हैं। आम दोष हैं ब्लोहोल्स, दरारें और भंगुर रीढ़, विशेष रूप से लंबी रीढ़ के लिए। मशीन को अच्छी तरह से बनाए रखा जाना चाहिए अन्यथा हाइड्रोलिक सिस्टम और लीड पंप खराब हो जाएंगे, जो दोषों में से एक को ब्लोहोल्स का कारण बनता है। छिपा हुआ ब्लोहोल उपयोग के दौरान रीढ़ की विशेष विफलता का कारण हो सकता है। मोल्ड और इसकी शीतलन प्रणाली को अच्छी तरह से बनाए रखा जाना चाहिए अन्यथा कास्टिंग के दौरान रीढ़ की हड्डी और दरार की विकृति हो सकती है। लेकिन प्रौद्योगिकी के लिए धन्यवाद, दबाव डाई कास्टिंग प्रक्रिया को अपनाना जो गुरुत्वाकर्षण कास्टिंग की तुलना में रीढ़ की बेहतर गुणवत्ता प्रदान करता है।

ट्यूब के चारों ओर अनुदैर्ध्य रूप से सजातीय पैक घनत्व भरने वाला ऑक्साइड।

 

 

ज्ञात तीन लोकप्रिय ऑक्साइड फिलिंग प्रक्रियाएं हैं पाउडर फिलिंग, स्लरी फिलिंग और पेस्ट फिलिंग। सस्ता पाउडर भरना है।

 

जैसा कि हम जानते हैं कि पाउडर भरने की प्रक्रिया भाग (ए) से शुरू होती है, इसलिए पाउडर पैकिंग प्रक्रिया भाग (सी) से शुरू होगी।

जब भाग (बी) को उस समय भरकर पैक किया जाएगा तो भाग (सी) पहले से ही एक हिस्से (बी) की तुलना में अधिक पैक घनत्व में भरा हुआ है, जो पैक्ड घनत्व के साथ-साथ सरंध्रता की असमानता का कारण बनता है। लंबी प्लेटों के लिए, यह भिन्नता उल्लेखनीय पाई गई। इसके परिणामस्वरूप समय से पहले विफलता होती है।

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घोल भरने और पेस्ट भरने से ऑक्साइड भरना।

यह एक स्वच्छ विनिर्माण वातावरण देता है। प्लेट टू प्लेट वजन बहुत मामूली है, जो उपयोग के दौरान बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करेगा।

पूरी लंबाई के साथ पैक्ड घनत्व नियंत्रणीय है और भिन्नता बहुत कम है।
यह सरंध्रता भिन्नता को बहुत कम देता है, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर सक्रिय सामग्री उपयोग होता है।
प्रारंभिक मशीन लागत पारंपरिक पाउडर भरने की तुलना में बहुत अधिक है।

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अचार बनाने के दौरान सल्फेशन

यह एक बड़ी चुनौती है और अत्यधिक प्रक्रिया पैरामीटर पर निर्भर है।

एक गहरी डिस्चार्ज बैटरी के लिए, लेड टेट्राबेसिक सल्फेट बनाने के लिए एक सकारात्मक प्लेट की आवश्यकता होती है, जो अल्फा PbO2 में परिवर्तित हो जाती है और जो कंकाल संरचना में एक प्रमुख हिस्सा लेती है और जो कि डीप डिस्चार्ज एप्लिकेशन में अत्यधिक आवश्यक है।

 

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70 डिग्री से अधिक तापमान तक पहुंचने के बिना ट्राई टेट्राबेसिक सल्फेट का निर्माण उल्लेखनीय नहीं है।
इसके अलावा, ट्यूबलर प्लेटों की इलाज प्रक्रिया को अत्यधिक उपेक्षित किया जाता है, दिन-प्रतिदिन के उत्पादन में सूखे ट्यूबलर प्लेट को सल्फेट%-आयु की समय-समय पर जांच करनी चाहिए और प्रक्रिया के बेहतर नियंत्रण के लिए डेटा का विश्लेषण करने की आवश्यकता होती है। अब तक मैंने कुछ भारतीय कंपनियों और मध्य पूर्व की कंपनियों के साथ काम करने के दौरान अनुभव किया है जो उल्का गोल्ड का उपयोग करती हैं और ब्रांड एडिटिव्स को ठीक करती हैं और उल्लेखनीय लाभ प्राप्त करती हैं।

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जीवन के उपयोग में चुनौतियां

 

लेड-एसिड बैटरी के खराब होने के कुछ महत्वपूर्ण कारण और उनके जीवन के उपयोग में आने वाली चुनौतियाँ:-

सकारात्मक प्लेट गिरावट के कारण जो ग्रिड जंग और प्लेट शेडिंग के कारण होता है।

ग्रिड मिश्र धातु, ग्रिड कास्टिंग की स्थिति और सक्रिय सामग्री संरचना के कारण सकारात्मक ग्रिड जंग हो सकता है।

सक्रिय सामग्री का बहाव बैटरी निर्माण, सक्रिय सामग्री संरचना, बैटरी चक्र, डीओडी और चार्ज विधि के कारण हो सकता है।
सल्फेशन तापमान, चार्ज विधि और रखरखाव की कमी के कारण हो सकता है।

इलेक्ट्रोलाइट्स में पानी की कमी के कारण।

यदि ऑक्सीजन विकास दर ऑक्सीजन पुनर्संयोजन से अधिक है तो पानी की हानि होगी।
साथ ही, यह अतिरिक्त गैस बैटरी कंटेनर के अंदर दबाव बनाएगी जिसके परिणामस्वरूप कंटेनर की आंतरिक सतह के अंदर तनाव उत्पन्न होगा।

जीवन के उपयोग के दौरान चार्ज स्वीकृति बड़ी चुनौतियों में से एक है।

चार्ज करने के दौरान लेड सल्फेट बहुत खराब कंडक्टर होता है। तो इलेक्ट्रॉनिक चालकता में सुधार के लिए कार्बन जोड़ा जा रहा है। कार्बन लेड सल्फेट अनाज को समायोजित करता है और करंट को पास करता है। अनाकार कार्बन एक कुचालक है। तो पेस्ट मिक्सिंग के दौरान कार्बन की गुणवत्ता और ड्राई मिक्सिंग की इसमें महत्वपूर्ण भूमिका होती है।

कार्बन प्लेट के विशिष्ट सतह क्षेत्र में भी सुधार करता है। लेकिन एक निश्चित %-आयु से अधिक f कार्बन जोड़ने से पानी की कमी होती है।

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एक नकारात्मक प्लेट के कुछ विफलता मोड हैं

सक्रिय द्रव्यमान में लेड सल्फेट का अपरिवर्तनीय गठन।
सल्फेशन।
बारीक विभाजित लेड कणों का समूहन।
नकारात्मक ग्रिड सतह का निष्क्रिय होना।

 

ए) और बी) सक्रिय द्रव्यमान और सल्फेशन में लेड सल्फेट का अपरिवर्तनीय गठन।

 

बैटरी के उपयोग के दौरान, छोटे लेड सल्फेट क्रिस्टल बनाने की सलाह दी जाती है, जो चार्जिंग के दौरान आसानी से इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया कर सकते हैं और लेड में बदल सकते हैं। इस सल्फेट को सॉफ्ट सल्फेशन कहा जाता है। दूसरी ओर, लेड सल्फेट का बड़ा क्रिस्टल चार्जिंग के दौरान प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है और क्षमता हानि के परिणामस्वरूप लेड में परिवर्तित नहीं हो सकता है।

 

सी) बारीक विभाजित सीसा का ढेर।
यह धातु संलयन के कारण होता है। घटना को दूर करने के लिए पर्याप्त मात्रा में विस्तारक का उपयोग किया जा सकता है।

 

डी) नकारात्मक ग्रिड सतह का निष्क्रिय होना।
नकारात्मक ग्रिड के पारित होने का प्रमुख कारण ग्रिड और AM के बीच इंटरफेस पर PbSO4 फिल्म का बनना है। यह फिल्म प्रतिरोध बढ़ा सकती है और क्षमता कम कर सकती है।
मैंने कुछ निर्माण कंपनियों (भारत और विदेश में) के साथ अनुभव किया, जिन्होंने उल्का नकारात्मक पूर्व-मिश्रित एडिटिव्स को अपनाया और ऊपर वर्णित समस्याओं पर उल्लेखनीय लाभ प्राप्त किया।

 

ग्रिड का क्षरण और सक्रिय सामग्री उपयोग सहसंबद्ध है।

सकारात्मक सक्रिय सामग्री PbO2(10 से घात 3 से घात 4 S/m) अर्ध-कंडक्टर को पतित करता है और इसमें धातु Pb की तुलना में कम चालकता होती है (10 से घात 6 से घात 7 S/m)। जमा करें कि रीढ़ या ग्रिड के दो तारों के बीच सक्रिय द्रव्यमान मात्रा का उपयोग करंट पाथ-वे के लिए किया जाना चाहिए, इससे पहले कि करंट मेटल बार तक पहुंच सके। इसलिए
ग्रिड डिजाइन के लिए निम्नलिखित महत्वपूर्ण कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है: –
α गुणांक = ग्रिड वजन / पीएएम वजन।
= Wgrid / WPAM
गुणांक = PAM / ग्रिड सतह क्षेत्र का भार
= WPAM / Sgrid
सारांश:-

 

1. α मान का अनुकूलन करें: कम α मान के परिणामस्वरूप उच्च PAM होता है। लेकिन ग्रिड वजन एक निश्चित स्तर से कम नहीं किया जा सकता है, इसलिए अनुकूलन की आवश्यकता है।

 

2. मान का अनुकूलन करें: आम तौर पर उच्च मान कम बैटरी पावर आउटपुट और कम PAM उपयोग और इसके विपरीत दे सकता है। इसलिए अनुकूलन की जरूरत है।

 

3. संक्षारण प्रतिरोध पर विचार करें: लीड मिश्र धातु के चयन के दौरान लीड मिश्र धातु के संक्षारण प्रतिरोध पर विचार करने की आवश्यकता है।

 

व्यवहार में, सकारात्मक प्लेटों के निर्माण को बढ़ाने के लिए, कुछ एडिटिव्स को सकारात्मक प्लेटों में जोड़ने की आवश्यकता होती है। ये एडिटिव्स ठीक किए गए पेस्ट की चालकता को बढ़ा सकते हैं और लाभ भी देते हैं, संपूर्ण PbO2 परत में समान वर्तमान वितरण। ये योजक यौगिक सल्फ्यूरिक एसिड के घोल में रासायनिक रूप से स्थिर होने चाहिए। मैंने कुछ भारतीय और विदेश कंपनियों के साथ काम करने का अनुभव किया, इस मुद्दे को दूर करने के लिए उल्का गोल्ड विशेष एडिटिव्स को अपनाया और उल्लेखनीय परिणाम प्राप्त किए।

सेल्फ-डिस्चार्ज:- चार्ज खत्म बैटरी स्टोरेज के दौरान सेल्फ-डिस्चार्ज बड़ी चुनौतियों में से एक है। PbO2/PbSO4इलेक्ट्रोड की संतुलन क्षमता एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड में ऑक्सीजन H2O/O2 इलेक्ट्रोड की तुलना में 0.6 वोल्ट अधिक सकारात्मक है। ऋणात्मक इलेक्ट्रोड पर, Pb/PbSO4 का इलेक्ट्रोड विभव H2/H+ युगल की तुलना में 0.5 V अधिक ऋणात्मक होता है, जो स्व-निर्वहन प्रक्रिया को चला सकता है और Pb और PbO2 का उपभोग कर सकता है। सेल्फ डिस्चार्ज अत्यधिक तापमान, सक्रिय द्रव्यमान में एडिटिव्स, इलेक्ट्रोलाइट फॉर्मूलेशन और ग्रिड मिश्र धातु संरचना पर निर्भर करता है।

 

 

 

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