1.Introducere

Un automobil sau o maina este un vehicul cu roi care si transport motorul i realizeaz transporturi de pasageri. Automobilul aa cum o tim, nu a fost inventat ntr-o singur zi de ctre un singur inventator. Istoria automobilului reflect o evoluie care a avut loc la nivel mondial.

Fig.1 Structura automobiluluiApariia automobilului a devenit posibil numai dup ce s-a reuit s se rezolve o serie de probleme tehnice de mare importan, ca : realizarea unui vehicul uor, pe roi, nzestrat cu un mecanism de transmisie capabil s permit folosirea raional a energiei unui motor montat chiar pe vehicul; realizarea unui motor destul de puternic, uor i de dimensiuni reduse, care s funcioneze cu combustibil lichid, combustibil ce permite nmagazinarea i transportarea ntr-un volum redus a unei mari cantiti de energie; perfecionarea proceselor tehnologice de fabricare a organelor componente. Principalele etape n dezvoltarea automobilului sunt :1)apariia trsurilor puse n micare de for muscular a cltorilor sau de for vnturilor; 2)utilizarea mainii cu aburi n locul forei cltorilor sau a forei vnturilor;3) utilizarea motorului cu ardere intern n locul celui cu abur. unui pinion i a unui sector dinat.Fig.2 Primul automobil

Fig.3 Maina cu motor cu abur Fig.4 Automobil cu ardere internEfectele descoperirii gazului i utilizarea lui drept combustibil n motoarele cu ardere intern s-au fcut simite n ritm rapid. n anul 1807 Rivaz realizeaz un motor cu un cilindru vertical, funcionnd cu gaz, care era aprins cu ajutorul unei scntei electrice, producndu-se astfel explozia. Sub presiunea gazelor, pistonul se deplasa n sus, iar la revenire n poziia iniial pistonul execut un lucru mecanic motor. Paralel cu ncercrile folosirii gazului drept combustibil n motoarele cu ardere intern, n tehnic s-au fcut o serie de descoperiri care a ncurajat munc constructorilor de motoare. Dintre descoperirile vremii enumerm cteva din cele mai importante, c:n anul 1830 se foreaz primele puuri pentru extracia ieiului care devine mai trziu, i se menine i astzi, cea mai important surs de combustibili folosii n motoarele cu ardere intern de toate tipurile; Fizicianul Ampere realizeaz n anul 1830 electromagnetul; n anul 1831 fizicianul Faraday descoper fenomenul de inducie; n anul 1855 Ruhmkorff construiete bobina de inducie care este strmoul echipamentului electric n instalaia de aprindere a motoarelor cu ardere intern;n anii 1869- 1870 se construiete prima main generatoare de energie electric;Dup un secol al automobilului, putem incepe pentru a evalua efectele de transport pe termen lung de combustie interna. Aproape fiecare aspect al vieii noastre s-a dezvoltat n jurul acestei tehnologii. Abia acum, ne vedem noile tehnologii de comunicare digitale, internet i dincolo, care ar putea deplasa n cele din urm unele dintre funciile automobilului i nlocuiesc problemele noastre actuale.In scopul de a imbunatati comportarea in exploatare a automobilelor si de a mari siguranta circulatiei, in prezent, in birourile de studii ale fabricilor constructoare exista o preocupare permanenta in acest sens. Tinand seama de perfectionarea tehnologiei, de modernizarea retelei de drumuri precum si de a lupta de concurenta, constructorii se preocupa de perspectivele autoturismelor pentru viitorii ani. In ceea ce priveste motorul, in afara perfectionarii celui clasic, se fac intense cercetari, dupa cum s-a mai aratat, asupra motorului cu piston rotativ, turbinei cu gaze, automobilului electric si pilei de combustibil.Prin marirea randamentului motorului clasic, puterea va spori pentru aceeai capacitate cilindrica n raport cu cea a motorului de astzi. Datorit poluarii i a epuizarii zacmintelor de petrol, se caut noi soluii, adic noi combustibili, noi motoare adaptate la combustibilii de regul nepoluani. S-au conceput automobile foarte sofisticate, alimentate cu curent electric, i se incearc i o versiune pe hidrogen, dar datorit problemei stocarii hidrogenului, acesta a ramas un simplu prototip. Un alt impediment l consider marii giganti petrolieri, care adun miliarde de dolari n fiecare zi. n momentul de fa exista trei categorii de automobile:Automobil cu combustibilAutomobil hibridAutomobil electricImportanta mainilor este mult prea ridicat pentru a renuna la serviciul lor, ns transformarea autoturismelor ntr-o direcie mai prietenoas cu mediul a fost deja luat n calcul. n ultimele decenii se pregatete tranzitul, greoi dar necesar, de la mainile funcionale pe baz de combustibili fosili spre cele care ntrebuineaza mijloace de energie alternativ, nepoluant i regenerabil.

Fig.5 Modelul mainii viitorului(electrice)2) Apariia bateriilor si a pilelor de combustie

Primul mare fizician care a inteles importanta bateriilor si a reusit sa si creeze una a fost Volta, un italian nascut in 1745. El a inventat asa-zisa pila voltaica, stramosul bateriilor electrice, ce permitea transformarea energiei chimice in energie electrica. Se intampla pe la 1800. In 1769 publica prima sa carte despre electricitare, care atrage atentia asupra sa si reuseste in 1779 sa devina profesor de fizica la Universitatea din Pavia.Pila sa voltaica este o inventie inovatare. E, in esenta o stiva verticala in care discurile de cupru alterneaza cu cele din hartie imbibata in solutie salina si cu cele de zinc. La extremitatile coloanei erau atasate cate un fir metalic intre care se producea un curent electric continuu de joasa intensitate.

Un alt punct de cotitura a fost anul 1955, cand inginerul canadian Lewis Urry inventa bateria alcalina, cea mai folosita in zilele noastre. Acestea sunt de obicei construite in forme cilindrice si au diferite marimi: AAA, AA, C, sub-C sau D. Voltajul mediu pentru o baterie alcalina este de 1.5v. Unele baterii se pot incarca, dar cele mai multe nu, deoarece se pot rupe sau pot avea scurgeri periculoase. Bateriile alcaline sunt intalnite in foarte multe obiecte casnice precum radio-uri, casetofoane, ceasuri, jucarii, telecomenzi si altele.

In jurul anilor 1970 au aparut acumulatorii din litiu, folositi de exemplu la telefoanele mobile sau la laptopuri. Datorita proprietatilor chimice ale elementului litiu, savantii au intuit inca de pe la 1900 ca acesta poate fi folosit cu succes la fabricarea unor baterii performante.In anii 1980, tehnologia a fost imbunatatita. Japonezii au construit prototipul acumulatorului litiu-ion, o versiune mai stabila al celui litiu. Noua varianta a fost comercializata incepand din 1991, adica la 6 ani de la realizarea prototipului. Dar, lucrurile nu aveau sa ramana asa pentru mult timp. In 1997 vede lumina prima baterie litiu-ion polimer, care au o densitate de energie mai mare decat bateriile obisnuite litiu-ion si nu necesita incastrarea intr-o carcasa de metal.Acum, in 2012, bateriile din litiu fier (LiFePO4) sunt cele mai rapide. Cea mai mare baterie, compusa din celule Ni-Cd, se afla in Fairbanks, Alaska.

Pilele de combustie sunt considerate a fi sursele chimice de curent ale viitorului. Cu toate c au fost puse n practic de peste 100 de ani, ele au fost utilizate mai mult ocazional, de exemplu n zboruri spaiale. Situaia s-a schimbat la nceputul secolului XXI, cnd interesul tiinific pentru pilele de combustie a crescut enorm.

2.2)Caracteristicile bateriilor si incarcarea acestora2.2.1) Caracteristicile bateriilorNiCdAnod: Cadmiu Cd + 2OH- > Cd(OH)2 + 2e- 0,81V Catod: Oxi-Hidroxid de nichel Ni(OH)2 NiO2 + 2H2O + 2e- > Ni(OH)2 + 2OH- 0,49V Electrolit: Solutie de hidroxid de potasiuAqueous potassium hydroxide (KOH) Tensiunea electrochimica per element: 1,3V Avantaje: comportare buna la autodescarcare si functionare la temperaturi scazute, durata de exploatare mare. Dezavantaje: cost ridicat fata de SLA, densitate de putere mai redusa, efect de memorie.NiMHAnod: Diferite aliaje metalice de nichel MH + OH- > M + H2O + e- 0,83V Catod: Oxi-Hidroxid de Nichel Ni(OH)2 NiOOH + H2O + e- > Ni(OH)2 + OH- 0,52V Electrolit: Hidroxid de potasiu Tensiunea electrochimica per element: 1,35Li-IonAnod: Grafit Catod: Oxid de Li Electrolit: LiPF6 sau LiBF4Utilizarea Li metalic in acest tip de baterii genereaza probleme legate de siguranta in exploatare, motiv pentru care au fost dezvoltate anumite combinatii de structuri fizice pe baza de litiu pentru anod. Una din solutiile gasite a fost intercalarea litiului intro retea cristalina de grafit. Electrolitul are si el marele dezavantaj de a coroda aluminiul. Din aceste motive, structurile bateriilor pe baza de Li sunt diverse si dificil de expus pe larg. Totodata, dezvoltarea acestui tip de baterii este continuata in prezent, un standard general valabil nefiind, inca, tradus in practica. Principalul avantaj al acestor baterii este densitatea mare de energie, ajungand pana la 250 Wh/kgSLASunt baterii pe baza de plumb si solutie diluata de acid sulfuric. Datorita pretului scazut reprezinta mai mult de jumatate din totalul acumulatorilor vanduti in lume. Anodul: Plumb poros, in forma metalica Pb + SO42- > PbSO4 + 2e- 0,356V Catodul: Dioxid de plumb (PbO2) PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e- > PbSO4 + 2H2O 1,685V Electrolit: Acid sulfuric diluat Tensiunea electrochimica per element: 2.05 VDatorita constructiei apar 2 probleme:1.Daca tensiunea celulei depaseste 2.39V, apa se va separa in hidrogen si oxigen care se vor acumula in interiorul celulei. In caul in care concentratia creste, pot aparea explozii puternice2.Emanatiile electrolitului au efect toxic si coroziv asupra mediului.In prezent aceste probleme au fost in mare masura rezolvate datorita utilizarii celulelor capsulate, aparute la inceputul anilor 70. Totusi, nici aceste celule nu sunt inchise etans ci au supape de ventilatie care elibereaza gazele generate in exces. Aceste celule moderne au elemente de cataliza in interior, care ajuta la recombinarea oxigenului si a hidrogenului separat la incarcare, minimizand pierderile de apa din celula. Bateriile pe baza de plumb au un numar redus de cicluri de incarcare/descarcare si o densitate de energie redusa, in jur de 30-40W/kg. Totusi au avantajul de a fi ieftine....................................

2.2.2) Incarcarea bateriilorIncarcarea bateriilor pe baza de nichel

3 faze: initiala>>>topping>>>trickleObtinerea randamentului maxim al bateriilor reincarcabile se bazeaza, in principal, pe modul in care decurge incarcarea lor.

Ca regula generala, pe durata procesului de incarcare, bateriile nu trebuie sa prezinte fenomenul de supra incalzire deoarece temperaturile crescute scurteaza dramatic viata acestora. Cu toate acestea, incalzirea bateriilor pe baza de nichel este inevitabila in cursul incarcarii. Ori de cate ori acest fenomen apare, trebuie limitat in timp.

Cresterea de temperatura apare intotdeauna in a doua parte a ciclului de incarcare. Intotdeauna, incarcarea de tip trickle trebuie sa se desfasoare latemperatura camerei. Daca bateria este calda in aceasta faz, inseamna ca incarcatorul nu functioneaza corect iar bateria trebuie scoasa din incarcator.

Aceasta precautie trebuie luata, in mod special, in cazul bateriilor NiMH datorita imposibilitatii acestora de a converti chimic caldura.

Incarcatoarele de baterii pe baza de nichel se grupeaza in 3 categorii:

Incarcatoare lente- Bateria este incarcata cu un curent de C/10 tot timpul cat aceasta este conectat la incarcator. Acest tip de incarcator se gaseste incorporat in diferitele echipamente care folosesc acumulatori.Incarcatoare rapide- Bateria este incarcata in aproximativ 3-6 ore. Dupa aceasta perioada, incarcatorul intra in mod trickle nelimitat.Incarcatoare ultra-rapide-Acest tip de incarcatoare sunt proiectate pentru bateriile pe baza de nichel si incarca complet bateria in aproximativ o ora. Incarcarea rapida are marele avantaj de a reduce cristalizarea elementelor chimice (efectul de memorie) si actioneaza in trei faze: incarcarea ultrarapida, topping (faza in care se atinge capacitatea nominala maxima) si trickle, care preintimpina autodescarcarea.Bateriile pe baza de nichel necesita, inainte de prima utilizare o incarcare in mod trickle pentru 24 de ore (formatare). Aceasta este necesara pentru echilibrarea celulelor inseriate si pntru a reduce zonele uscate din separatorul electrolitic, aparute datorita actiunii gravitatiei in timpul stocarii indelungate.

Unii producatori de baterii nu le incarca complet inainte de livrare. Intreaga capacitate a bateriei este obtinuta dupa formatarea prin cicluri de incarcare/descarcare, uneori chiar dupa 50/100 de cicluri. In general, capacitatea specificata de producator se obtine dupa 5-7 cicluri de utilizare.

Majoritatea bateriilor de acest tip au prevazuta o supapa de ventilare care impiedica acumularea de gaze in celula. Supapa se deschide la atingerea unei presiuni interne mai mari de 10-13 bari, de 5 ori mai mari decat cea dintr-un pneu de automobil!

Functionarea supapei genereaza o depunere de pulbere alba in zona supapei. Prin deschiderea supapei de ventilare are si semnificatia unei pierderi de substanta din electrolit.

Incarcarea bateriilor NiCd

Bateriile NiCd se incarca la aproximativ 90% din capacitate daca sunt incarcate rapd cu 1C. La C/10, eficienta la incarcare scade la aproximativ 70%, incarcarea durand aproximativ 14 ore sau chiar mai mult.In prima perioada de incarcare a unei baterii NiCd in buna stare (adica pana atinge 70% din capacitate), eficienta reactiilor chimice este de aproximativ 100%, bateria ramanad rece ca urmare a transformarii integrale a energiei electrice primite in produse chimice. Incarcatoarele ultrarapide exploateaza aceasta calitate, incarcand in cateva minute bateria la curenti de cateva ori mai mari decat C, pana atinge 70%din capacitatea totala. Odata ce se depaseste acest prag, bateria incepe sa piarda treptat insusirea de transformare a curentului electric in reactie chimica, aparand supraincalzirea si acumularea de presiuni interne.

De regula, bateriile NiCd de capacitati foarte mari tind sa se incalzeasca mai mult decat cele standard. Acest fenomen apare datorita rezistentei interne mici a celulei. Pentru a compensa acest fenomen nedorit, incarcatoarele "inteligente" aplica o incarcare cu un curent variabil; mai mare la inceputul incarcarii si apoi, din ce in ce mai mic.

O alta metoda este aceea de incarcare in impulsuri de polaritate opusa pentru a creste nivelul de "acceptare" al curentului de incarcare. Aceasta metoda angreneaza reactii chimice alternative care ajuta la reconditionarea electrozilor si reduc efectul de memorie.

Detectarea starii de baterie incarcata se bazeaza pe o combinatie intre detectarea variatiei negative de tensiune (-dV), variatia temperaturii pe unitatea de timp (dT/dt), masurarea temperaturii absolute a celulei si stabilirea unui interval de timp pentru aplicarea curentului de incarcare. Incarcatorul "inteligent" ia act de oricare din aceste conditii si ia decizia de terminare a incarcarii.

In unele incarcatoare, dupa etapa de incarcare initiala rapida se trece la o incarcare necesara pentru topping. Alte tipuri de incarcatoare mai parcurg o etapa suplimentara de incarcare la curent mare pe un timp determinat, pentru a mai castiga un plus de capacitate. De regula, acest castig este de ordinul a 6-8% cu pretul reducerii duratei de exploatare a celulei.

Ulterior ecestor etape, intervine incarcarea la un curent foarte mic (trickle charge), necesara pentru a compensa autodescarcare. Curentul recomandat pentru aceasta etapa este intre C/20 si C/10

Incarcarea NiMH

Incarcarea acestor celule necesita incarcatoare mult mai complexe decat cele necesare la celulele NiCd, in special datorita faptului ca variatia negativa de tensiune este mult mai mica. Mai mult, la incarcari cu valori mai mici de C/5 sau in cazul unor temperaturi ridicate, aceasta variatie nu apare. De asemeni, dezechilibrarea pack-urilor de celule NiMH inseriate reduc aceasta variatie.Variatia de tensiune negativa este in intervalul 8-16mV per celula pentru o baterie noua.

O sensibilitate sporita a circuitului de detectie la -dV face ca incarcarea sa ia sfarsit inainte de atingerea capacitatii programate datorita fluctuatiilor de tensiune din retea sau datorita zgomotului electric. Cele mai multe incarcatoare de baterii NiMH utilizeaza toate metodele de detectie a incarcarii, respectiv -dV, dT/dt, masurarea temperaturii absolute si timer, dar in alt mod decat incarcatoarele destinate bateriilor NiCd.

Datorita variatiei foarte mici -dV, precum si absentei acestei variatii la incarcarea cu curenti mai mici de C/5, incarcarea bateriilor NiMH se realizeaza corect in incarcatoare rapide sau ultrarapide. Incarcatoarele care se bazeaza pe timer ca metoda de terminare a incarcarii fie nu incarca destul celula, fie o supraincarca. Spre deosebire, insa de bateriile niCd, cele NiMH au o toleranta redusa la supraincarcare datorita reactiilor chimice specifice. Tot un element specific este faptul ca incarcarea trickle trebuie sa se desfasoare la curenti de 5 ori mai mici decat la bateriile NiCd.

Incarcatoarele ieftine nu asigura o incarcare corecta a bateriilor NiMH, spre deosebire de cele NiCd intrucat ele opresc incarcarea pe baza detectiei unui varf de tensiune sau a unui varf de temperatura.

Incarcarea bateriilor pe baza de Li

Doua faze: initiala>>>toppingIndiferent de ce se spune de catre diferiti "experti", la incarcare celuleor pe baza de Li nu exista incarcatoare rapide sau care sa regenereze acest tip de acumulator. Aceasta datorita reactiilor chimice specifice. Fabricantii de baterii au instructiuni foarte clare si precise referitoare la incarcarea celulelor pe baza de Li iar acestea difera de la un fabricant la altul. Intrucat modul in care se produc reactiile chimice intr-o celula bazata pe Li este oarecum empiric determinat, si incarcarea urmeaza sa fie facuta in baza specificatiilor producatorului.

Bateriile pe baza de Li sunt "curate", nu genereaza emisii de gaze si nici nu necesita formatare inaintea utilizarii. De asemeni nu dezvolta fenomenul de memorie. Prima incarcare este identica cu cea de a, sa zicem, o suta. Indicatiile referitoare la incarcarea de minim 12 ore la prima utilizare nu au nici un sens decat acela de a crea o umbrela de mister in jurul adevaratelor informatii.

Cele mai multe celule Li au, in starea de incarcare, o tensiune de 4,20V cu o toleranta de +/- 0,05V per celula. Pentru prelungirea duratei de exploatare se admite o reducere cu 10% a tensiunii de incarcare, respectiv la 4,10V/celula. In ultima perioada, au aparut tipuri noi de astfel de baterii care pot suporta incarcari la tensiunea maxima fara ca aceasta sa scurteze durata de exploatare.

Timpul de incarcare al celor mai multor incarcatoare este de aproximativ 3 ore. Bateriile mici, utilizate in telefoane mobile pot fi incarcate la 1C in timp ce bateriile de capacitati mai mari, cum ar fi cele utilizate la calculatoare portabile sunt incarcate la aproximativ 0,8C. Eficienta la incarcare este de 99% iar bateria ramane rece p toata durata incarcarii.

Incarcarea completa este atinsa atunci cand este atins pragul de tensiune ori cand curentul de incarcare a scaut la 0,03C.

Cresterea curentului de incarcare in faza initiala nu are drept consecinta o scadere a duratei de incarcare caci a doua perioada, de topping, va dura proportional mai mult.

Totusi, unii producatori de incarcatoare de celule Li pretind ca incarca bateria intr-o ora sau mai putin. Aceste incarcatoare parcurg doar faza initiala incarcad bateria la aproximativ 70% din capacitatea nominala.

A doua faza dureaza, de obicei, de doua ori mai mult decat prima!

In cazul celulelor pe baza de Li, nu este necesara faza a treia, intalnita la bateriile pe baza de Ni, ba chiar este contraindicata intrucat dupa atingerea tensiunii de 4,05V/celula incepe depunerea electrochimica a Li pe electrozi ducand la instabilitate chimica si la explozii, bateriile neavand posibilitatea de a converti in caldura supraincarcarea. In loc de faza trickle, se aplica o incarcare topping periodica pentru a compensa consumul. Pentru compensarea autodescarcarii, odata la 20 de zile se recomanda o incarcare topping. De regula, aceasta incarcare se recomanda sa aiba loc pe palierul de la 4,05V/celula-4,20V/celula.

Fenomenul care apare la supraincarcare (peste 4,30V/celula) este, in rezumat, urmatorul: Litiul metalic se acumuleaza pe anod iar materialul din care este confectionat catodul devine agent oxidant determinand generarea de oxigen. Oxigenul eliberat astfel reactioneaza violent cu Litiul declansand o mica (dar nu prea) explozie.

In general, bateriile reincarcabile pe baza de Li contin circuite de protectie si urmarire a tensiunii pentru a asigura functionarea corecta atat la incarcare cat si la descarcare. Totodata, temperatura celulei trebuie urmarita cu mare atentie! Tensiunea per celula nu trebuie sa coboare sub 2,50V. De regula, odata atinsa aceasta tensiune, incarcarea pe incarcatoarele obisnuite destinate bateriilor pe baza de Li nu mai este posibila intrucat curba de incarcare difera de cea normala.

De regula, circuitul de protectie este incorporat in echipamentul care utilizeaza acest tip de baterie iar fabricantii livreaza bateriile partial incarcate (cam 40% din capacitate) pentru a preintampina autodescarcare. Unele baterii au chiar un circuit care nu permite consumatorului sa consume energie electrica daca bateria nu este activata cu o incarcare.

Expertii in acumulatori sunt unanimi in a aprecia ca viitorul apartine tehnologiei pe baza de Li datorita complexitatii reduse cerute incarcatoarelor. Desi acestea trebuie sa fie deosebit de precise in decelarea tensiunilor de prag care determina ciclul de incarcare, sunt, totusi, mult mai simple decat cele destinate tehnologiei pe baza de Ni care trebuie sa monitorizeze un numar mai mare de factori. Curentul de incarcare nu este critic si poate varia. Un curent mic va avea drept consecinta doar o durata mai mare la incarcare. Totusi, fata de tehnologia pe baza de Ni, aceste celule au dezavantajul unei imbatraniri mult mai rapide.

O celula pe baza de Li va avea acelasi numar de cicluri, fie ca descarcarea are loc pana la 1% din capacitate fie ca este descarcata doar cu 10%. Asadar, inainte de a introduce un acumulator pe baza de Li in incarcator, intrebati-va daca este nevoie, intr-adevar sa fie incarcat...

Bateriile pe baza de Li-polimer sunt asemanatoare cu cele Li-ion. Diferenta consta in faptul ca este utilizat un electrolit gel polimerizat pentru imbunatatirea conductivitatii. In cele mai multe cazuri, acelasi incarcator poate fi folosit.

Determinarea incarcarii pe baza masurarii tensiunii celulei

Masurarea tensiunii pe celula neconectata poate fi utilizata pentru determinarea starii de incarcare a bateriei pe baza de Li (la fel ca si la bateriile alcaline sau pe baza de plumb). Din nefericire, metoda nu poate fi aplicata la bateriile pe baza de Ni.O celula pe baza de Li cu o tensiune in gol de 3,8V releva o capacitate de 50%. Totusi, utilizarea acestei masuratori nu este universal valabila datorita fluctuatilor de parametri de la producator la producator precum si datorita temperaturii ambiante. Cu cat creste temperatura, cu atat scade tensiunea furnizata de celula.

Incarcarea bateriilor SLA

3 faze: initiala>>>topping>>>trickleIncarcarea bateriilor pe baza de Pb este oarecum similara cu cea a bateriilor pe baza de Li-ion si difera de cea a bateriilor pe baza de Ni prin faptul ca se utilizeaza limitarea de tensiune si nu de curent. Timpul de incarcare al unei baterii SLA este de 12-16 ore ajungand la 36 ore pentru bateriile de capacitate mare. Prin incarcarea la curenti mari in etape diferite, timpul de incarcare poate fi redus la 10 ore sau mai putin. Totusi, bateriile SLA nu pot fi incarcate la maxim intr-un timp apropiat de cel al bateriilor Ni sau Li.

Un acumulator SLA se incarca intr-un timp de 5 ori mai mare decat cel in care se descarca, sre deosebire de cele pe baza de Ni (1/1) sau Li (de doua ori timpul de descarcare).

Un incarcator in etape pentru SLA va incepe incarcarea la un curent constant pana cand celula atinge o tensiune prestabilita. Aceasta prima etapa dureaza cam 5 ore si incarca bateria la 70% din capacitate. A doua etapa prezinta o reducere treptata a curentului de incarcare pana la atingerea unei capacitati de 100%. Neparcurgerea acestei etape are, de cele mai multe ori, drept consecinta, reducerea dramatica a duratei de exploatare a bateriei precum si imposibilitatea de a o mai incarca la capacitatea nominala. Aceasta etapa dureaza cam 5 ore. Incarcarea maxima se atinge cand curentul de incarcare scade sub 3% din curentul nominal.

Se impune o corecta urmarire a tensiunii celulei, ce poate varia intre 2,30V si 2,45V. Alegerea tensiunii este critica: acest tip de baterie trebuie incarcata 100% pentru a evita sulfatarea electrodului negativ dar este dificil de decelat momentul in care incepe procesul chimic iar supraincarcarea duce la corodarea electrodului pozitiv si la generarea de gaze.

Tensiunea maxima variaza, de asemenea, cu temperatura. O temperatura ridicata necesita tensiuni coborate de incarcare. Incarcatoarele care functioneaza in game largi de temperaturi trebuie sa fie in mod obligatoriu dotate cu un sistem de masurare si integrare a temperaturii.

Etapa finala este incarcarea de mentenanta ce urmareste compensarea autodescarcarii.

Un alt aspect demn de sesizat este faptul ca o baterie SLA nu se recomanda a fi mentinuta in incarcare la tensiunea maxima pentru un timp indelungat. Perioada maxima este de aproximativ 48 de ore. Dupa atingerea starii de incarcare, pentru mentenanta (trickle charge) se recomanda o tensiune in jur de 2,25-2,27 V/celula la 25oC.

Bateriile auto se incarca pana la o tensiune de aproximativ 2,30V/celula intrucat peste 2,37V/celula, majoritatea bateriilor incep sa degaje gaze, pierzand solutia din electrolit si incepand sa se incalzeasca. Totusi, bateriile SLA pot fi incarcate pana la 2,5V/celula fara efecte adverse.

Bateriile SLA se vor pastra intre utilizari in stare de incarcare completa. La fiecare 6 luni se recomanda o incarcare de topping (etapa a doua) pentru a evita descarcarea sub 2,10V/celula. Stocarea sub aceasta tensiune duce la sulfatarea ireversibila a bateriei.

2.2.3)sgfsf

Domeniul bateriilor avanseaz, ns n pi mici. Dac cineva ar veni cu o idee de baterie mai bun, ar pune bazele unei Revoluii n domeniul tehnologiei: mainile electrice ar prinde avnt i nu ne-am mai ngrijora de scumpirea carburantului, telefoanele ar fi tot mai inteligene i s-ar descrca o data pe lun i, de ce nu, chiar i mediul nconjurtor ar putea avea de ctigat.

2.3) Caracteristici ale pilelor de combustie si modul de functionare2.3.1) Caracteristicile pilelor de combustiePilele de combustie transform energia liber de oxidare a combustibilului (a metanolului, de exemplu) nu sub form de cldur, ca n motoarele termice, ci direct n energie electric. Se afirm c o pil de combustie produce electricitate pe cale electrochimic, printr-o combustie rece (cold combustion). Un caz contrar este cel al pilelor secundare (acumulatori) care primesc electricitate (produs n alt parte, de exemplu la o termocentral, unde cldura rezultat la arderea combustibililor este folosit la obinerea aburului, care pune n funciune turbinele i n final dinamul genereaz energie electric).La ncrcarea acumulatorilor se produc reacii chimice la fiecare din cei doi electrozi, pn la un gradient de energie liber maxim; procesul de ncrcare constituie o stocare a energiei electrice. Acumulatorul ncrcat poate apoi elibera energia stocat atunci cnd este necesar, printr-o reacie spontan i ciclul se reia. Deci, principial, pila de combustie produce electricitate, n timp ce acumulatorul este un stocator de electricitate.O caracteristic deosebit de important a pilelor de combustie o constituie conversia deosebit de eficient a combustibililor n energie electric. Dac motoarele nu pot produce energie mecanic peste un anumit randament (20-30% pentru motoarele cu combustie intern), sursele electrochimice nu au aceast limitare. Pilele de combustie au randamente teoretice maxime de circa 90%, iar randamentul practic este ntre 50-65%, deci dublu fa de cel al motoarelor termice sau al termocentralelor. Pilele de combustie prezint i avantajul c evit poluarea creat de combustia incomplet a hidrocarburilor n motoarele clasice.O alt caracteristic important a pilelor de combustie este producerea direct electrochimic de noi compui chimici, fr folosirea electricitii din exterior, de exemplu electrosinteza apei, apa fiind absolut necesar pentru cosmonauii dintr-o staie orbital. Se poate considera c la pila H2/O2electricitatea rezult ca un subprodus, care poate fi transmis n afar i folosit. Tipuri de pile de combustie i soluii constructive !!!; Dup modul de utilizare a combustibilului pilele de combustie se mpart n:pile de combustie directe alimentate cu combustibil de la butelie sau de la un stocator (exemplul hidrurilor metalice);pile de combustie indirecte prevzute suplimentar cu sistem de reformare catalitic, acestea fiind alimentate cu metanol, etanol, gaz metan, benzin, hidrazin, amoniac, etc., din care rezult prin reformare H2.

Fig.6 Schema simplificat a unei pile de combustie pe baz de hidrogenPilele de combustie directe pot fi:de temperaturi joase (< 200oC);de temperaturi medii (200 250oC);de temperaturi nalte (> 650oC);pile de combustie biochimice (cu glucoz sau hidrai de carbon drept combustibili).Din punct de vedere al naturii electrolitului deosebim:pile de combustie alcaline ce funcioneaz cu electrolit KOH soluie 30% la temperatura de 70oC sau mai nalt i dau o tensiune de 0,8 V pe celul;pile de combustie cu acid fosforic, cu tensiunea pe celul de 0,7 V; din necesitatea de a reduce costul electrocatalizatorului sunt concepute s lucreze la temperaturi mai ridicate, de 190 205oC (temperatur posibil de realizat n soluii foarte concentrate, cum sunt soluiile 98 99% H3PO4);pile de combustie de temperaturi nalte; la rndul lor acestea pot fi cu carbonai topii, ce funcioneaz la temperaturi de 600 650oC sau cu electrolit solid din dioxid de zirconiu dopat cu oxid de ytriu, ce opereaz la aproximativ 1000oC;pile de combustie cu electrolit polimer solid, denumite pile cu membran cu schimb de protoni, PEMFC (proton exchange membrane fuel cell).Pila cu electrolit alcalin, provenind din punct de vedere istoric de la pila Bacon, are avantajul operrii la temperaturi relativ joase, iar soluia este compatibil cu electrozii de nichel i cu o mare varietate de catalizatori. Un dezavantaj este carbonatarea n timp a soluiei de hidroxid, deoarece ndeprtarea urmelor de CO2din aerul cu care se alimenteaz catodul nu este niciodat total.Pila cu electrolit acid fosforiccu electrozi poroi din teflon este cea mai avansat tehnologic i a nceput s fie comercializat. Electrocatalizatorul din Pt sau aliaje de Pt (PtCoCr) este depus pe suport de grafit, circa 1 mg/cm2. Acest tip opereaz la 150 200oC cu hidrogen, uneori la suprapresiune pn la 3 atm, pentru a crete curentul debitat.2.3.2) Functionarea pilelor de combustiehttp://universulenergiei.europartes.eu/articole/energie/pile_de_combustie.pdfConform tuturor mecanismelor de reacie, funcionarea destul de simpl a pilelor de combustie se bazeaz pe dou tipuri de procese: transportul de mas al combustibilului spre suprafaa electrodului poros i transferul interfacial de electroni la suprafaa electrodului, implicnd o interfa trifazic: conductorul solid (legat de circuitul electric exterior), soluia de electrolit i gazul combustibil.2.3.3)sdfdgDe peste o sut de ani, pilele de combustie au fost o speran pentru conversia eficient i nepoluant a energiei chimice a combustibililor direct n energie electric, cea mai folosit form de energie. Au fost investiii sute de milioane de $ n eforturi de cercetare-dezvoltare, dar rezultatele practice pentru nceperea comercializrii nu au fost pe msur.Ideea utilizrii pilelor de combustie, ca surse de energie foarte eficiente i n acelai timp nepoluante, a devenit foarte atractiv pentru traciunea electric la automobile autobuze, locomotive, vapoare i submarine. Interesul pentru vehicule electrice este ns legat de capabilitatea de a transporta eficient combustibilul, pentru a da vehiculului o autonomie de cteva sute de km i cu avantajele funcionrii n siguran nepoluant a propulsiei electrice.Se pare c singurul combustibil convenabil ar fi hidrogenul, care ns trebuie s fie purificat de CO2i CO, precum i de compuii cu sulf. O alt problem este periculozitatea stocrii H2pur; stocarea n butelii cu perei groi nseamn transportul unei greuti suplimentare i n plus, probleme importante de siguran, de prevenirea exploziilor n cazuri de accident prin impact. Stocarea sub form de hidruri este de asemenea legat de greutate suplimentar, dar este i scump datorit costului hidrurilor metalice.O alt propunere pentru traciune electric este utilizarea pilelor de combustie de temperaturi nalte (cu carbonai topii), care ns necesit un timp de ateptare lung la pornire, pentru creterea temperaturii. Se fac ncercri de utilizare gazului metan, a metanolului sau a benzinei, care prin reformare direct pe autovehicul s produc hidrogenul necesar.

2.BibliografieCuprins

1.Introducere11.1Evoluia automobilului11.2. Apariia bateriilor62.Bibliografie7