BATERI Digunakan untuk penyimpanan tenaga. Apabila arus terus [DC] dengan voltan yang sesuai dikenakan [dicas] kepada sel ini, tenaga elektrik yang digunakan akan menyebabkan berlakunya perubahan kimia di dalam sel ini. Tindakan kimia ini adalah berbalik dan tenaga kimia yang tersimpan boleh dibebaskan sebagai arus elektrik terus [DC]. BATERI ASID PLUMBUM Asasnya ialah dua batang elektrod plumbum direndamkan di dalam larutan asid sulfurik. Apabila dicas arus akan memasuki sel melalui elektrod positif yang bertukar warna dari kelabu ke warna keperangan secara perlahan-lahan. Sementara elektrod negatif akan kekal dengan warna asal. Tindakan ini berlaku kerana sebahagian air [H2O] di dalam larutan terurai, hidrogen pula dibebaskan di plat negatif dan oksigen berpadu dengan plumbum di plat positif untuk membentuk sedikit plumbum peroksida di atas permukaan. Jika terminal-terminal itu disambungkan kepada satu litar rintangan, sel akan mendiscas. Arus akan mengalir di dalam litar dalam arah yang berlawanan, iaitu arus akan keluar melalui terminal positif. Kedua-dua plat akan bertukar warna menjadi kekelabuan akibat dari pembentukan sedikit plumbum sulfat. Sel itu dikatakan terbentuk apabila bahan-bahan kimia tersebut terbentuk dengan secukupnya pada plat-plat oleh proses mengecas dan mendiscas secara berulangan. Ianya berlaku di sepanjang hayat bateri tersebut.
Sel asid-plumbum [Hart Accumulator Co Ltd] Plat tampal Oleh kerana proses pembentukan plat-plat yang lengkap memakan masa yang lama, maka plat-plat tampal digunakan. Plat-plat dibuat dalam bentuk grid dengan oksida-oksida plumbum yangg tertentu ditekan ke dalam grid-grid. Dengan demikian sel yang dibekalkan kepada pengguna hanya perlu pengecasan awal sahaja sebelum digunakan. Plat-plat tampal biasanya digunakan dalam sel-sel yang kecil, ianya lebih mudah terurai daripada plat-plat yang terbentuk. Untuk bateri-bateri kapasiti besar, adalah menjadi kebiasaan menggunakan plat positif yang dibentuk dan plat negatif yang bertampal. Tokok tambah bagi sel-sel Kapasiti sesuatu sel bergantung kepada luas permukaan plat, iaitu semakin luas plat semakin besar muatannya. Untuk menjimatkan ruang dan juga kemudahan, plat-plat dibuat dalam saiz-saiz yang kecil dan beberapa bilangan kekutuban. Eleman-elemen positif dan negatif adalah berselang, tetapi dipisahkan. Biasanya kaca dan ebonit digunakan. Keseluruhannya diletakkan di dalam satu bekas yang membentuk bateri tersebut. Mempunyai bahagian atas yang termateri denga terminal positif dan negatif yang terkeluar dan tudung lubang yang ditebuk untuk membenarkan gas keluar. Elektrolit pula ialah satu campuran asid 1 Bateri [aim5887]
sulfurik dan air dalam kadar tertentu sehingga ketumpatannya apabila dicaskan pada kadar penuh ialah 1.21. Mengecas Sel bateri dicaskan dengan mengalirkan arus ters [DC] melalui dari terminal positif ke terminal negatif. D.g.e mantap litar terbuka bagi sel asid plumbum yang tercas sepenuhnya ialah kira-kira 2.1V, maka untuk mengecasnya voltan yang lebih besar dari 2.1V diperlukan. Ini diperlukan sebahagiannya untuk mengatasi d.g.e balik dari sel dan selebihnya untuk mengalirkan arus melalui sel tersebut untuk menentang rintangan dalam yang biasanya amat rendah. Beza keupayaan sel naik secara perlahan-lahan semasa proses mengecas ke satu nilai maksimum kira-kira 2.7V, apabila terdapat gas-gas yang t erbentuk di plat-plat. Terdapat du kaedah mengecas: 1. Kaedah voltan tetap Voltan adalah tetap dan mestilah lebih tinggi daripada nilai akhir iaitu 2.7V tiap-tiap sel. Semasa permulaan proses mengecas d.g.e balik adalah rendah, arus adalah besar dan akan turun perlahanlahan ke nilai minimum di akhir proses. 2.
Kaedah arus tetap Arus adalah tetap semasa mengecas dengan kawalan rintangan atau kawalan voltan.
Asid sulfurik [H2SO4] terbentuk semasa proses mengecas dan bercampur dengan elektrolit. Ketumpatan elektrolit akan naik semasa dan selepas mengecas, nilainya harus 1.21 untuk sel simpanan dan 1.24 untuk sel mudahalih yang kecil. Ketumpatan ini akan menunjukkan keadaan cas sesuatu sel yang boleh diukur dengan hidrometer . Warna plat-plat juga boleh menunjukkan keadaan tentang cas, plat positif harus berwarna coklat dan plat negatif berwarna kelabu-perak.
Mengecas dan mendiscas sel asid plumbum Mendiscas Ia berlaku apabila sel digunakan untuk membekalkan arus kepada satu litar. D.g.e akan turun dengan pantas ke 2.0V, bezaupaya sebenar bergantung pada nilai arayus yang mengalir. D.g.e akan turun dengan perlahan-lahan dalam tempoh nasa tertentu, bergantung kepada nilai purata arus yang mengalir dan sel seharusnya tidak digunakan selepas d.g.e nya turun sehingga 1.85V, tetapi harus dicas semula. Semada mendiscas [menyahcas], sebahagian daripada H2SO4 di dalam larutan akan terurai dengan pembentukan air. Maka ketumpatan elektrolit akan akan turun. Ketumpatan di akhir proses mendiscas haruslah tidak kurang daripada 1.17. Berkaitan d.g.e sel, ketumpatan yang rendah menunjukkan keadaan sel tersebut.
2 Bateri [aim5887]
Lengkungan cas dan discas yang tipikal untuk sel asid plumbum Kapasiti dan kecekapan Kapasiti sesuatu sel ditunjuk dalam outpt ampere-jam [Ah], iaitu hasi darab di antara arus discas dan masa pada kadar yang tertentu. Satu sel 120Ah pada kadar discas 10 jam akan memberikan output 12 A secara terus menerus selama 10 jam. Pada kadar discas yang lebih rendah nilai yang lebih besar daripada 120Ah boleh didapati. Pada kadar discas yang lebih besar, output penuh dalan Ah tidak akan dicapai. Kecekapan sesuatu sel diberikan dalam dua cara: 1. Kecekapan ampere-jam [Ah] Kecekapan ampere-jam ialah nisbah ampere-jam semasa discasampere-jam semasa mengecas
Dalam sebutan peratus, nilai ini ialah kira-kira 80% untuk sel yang baik. 2.
Kecekapan watt-jam ialah nisbah watt-jam semasa discaswatt-jam semasa mengecas
Sel asid-plumbum. Lengkung yang menunjukkan bagaimana output ampere-jam berubah dengan kadar discas [HAC Ltd]
Kecekapan watt-jam adalah lebih rendah daripada kecekapan ampere-jam, oleh kerana beza keupayaan purata semasa mendiscas adalah lebih kecil daripada beza keupayaan purata semasa mengecas. Kecekapan watt-jam untuk sel yang baik ialah kira-kira 66%. Adalah dianggapkan dalam perkara di atas bahawa sel selepas memdisca dicaskan semula kepada keadaan asal.
3 Bateri [aim5887]
Arahan-arahan kerja umum untuk bateri simpanan. Arahan-arahan berikut adalah sedutan daripada araha-arahan kerja oeleh pembuat bateri asid-plumbum ‘HART’. 1. Cas pertama. Cas haruslah diberikan pada ‘kadar mengecas biasa’. Lama masa cas yang sesuai: Plat-plat disediakan, keadaan tidak tercas 36 jam. Plat-plat disediakan, keadaan ‘cas pertama ynag singkat’ 15 jam. Plat-plat disediakan, keadaan tercas sepenuhnya 3 jam. 2. Mengecas Bateri mestilah dicaskan semula sebaik discas atau digunakan. Proses mengecas haruslah diteruskan sehingga kesemua plat mengeluarkan gas dan ketumpatan bandingan serta bacaan –bacaan voltan menjadi tetap. Lebihan ampere-jam 10 ke 15% lebih besar daripada discas yang terdahulu adalah mencukupi, melainkan apabila selang masa di antara dua proses mengecas adalah lama. Pemasangan sebuah voltmeter akan membantu untuk menentukan bila proses mengecas itu selesai. Voltan akan naik semasa proses mengecas dan akan berhenti bila proses itu selesai. 3. Paras elektrolit Paras elektrolit jangan dibenarkan turun ke bawah dari 12 mm daripada bahagian atas plat-plat atau paras minima, kerana adalah penting supaya plat-plat tersebut dilitupi dengan baik. Air suling mestilah ditambah untuk menggantikan kehilanagn air melalui sejatan. 4. Pengujian •
• •
Keadaan tiap-tiap sel haruslah diuji sekurang-kurangnya seminggu sekali dengan menggunakan voltmeter penguji sel. Voltan per sel haruslah tidak lebih rendah daripada 1.85 V dan arus pula pada kadar discas 10 jam. Ketumpatan bandingan elektrolit dalam tiap-tiap sel hendaklah diuji sekali seminggu. Plat-plat dalam setiap sel juga hendaklah diperiksa dangan teliti keadaannya.
1. Ketumpatan bandingan Ketumpatan bandingan elektrolit apabila sel dicas sepenuhnya haruslah bernilai di antara 1.200 ke 1.210 dan apabila dicaskan sepenuhnya pada kadar 10 kjam nilainya adalah kira-kira 1.170. Nota: bacaan ini dianggap betul pad suhu biasa 16 °C. Jika suhu berbeza daripada nilai ini, pembetulan harus dibuat. Penambahan suhu melebihi 16 °C akan menghasilkan penurunan dalam nilai ketumpatan bandingan sebesar 0.0006 bagi tiap-tiap kenaikan suhu 1 °C. Dalam cara yang sama pengurangan suhu dibawah 16 °C akan menghasilkan kenaikan dalam nilai ketumpatan bandingan sebesar 0.0006 bagi tiaptiap penurunan suhu 1 °C. Jika pada sebarang masa ketumpatan bandingan naik melebihi 1.210, ia mestilah diturunkan kepada nilai biasa dengan menambahkan air suling. 2. Ketak teraturan Sebarang sel dengan plat-plat yang tidak mengeluarkan gas dengan bebasnya di akhir prose mengecas haruslah diperiksa untuk menentukan tidak adanya sentuhan dalaman. Sentuhan-sentuhan ini hendaklah ditanggalkan dengan segera dan sel dicaskan sehingga ia dapat berfungsi semula. Sel ini mungkin perlu dibuka dari litar dan dicas semula secara berasingan berulang-ulang. 3.
Tindakan apabila tidak digunakan
Jangan biarkan elektrolit kering, tentukan plat-plat dilitupi elektrolit sepenuhnya dan bateri hendaklah dicaskan sepenuhnya. Dua minggu sekali bateri hendaklah dicaskan sehingga plat-plat mengeluarkan gas dengan bebas untuk memastikan bateri sentiasa di dalam keadaan baik.
BATERI ALKALI Terdapat dua jenis sel alkai yang utama iaitu nikel-besi dan nikel-kadmium. Binaan dan tindakan dalam kedua-dua sel adalah serupa. Bahan aktif di dalam plat-plat berada di dalam petak-petak keluli yang 4 Bateri [aim5887]
berlubang-lubang dan diletakkan dalam rangka-rangka keluli yang tegar. Rangka-rangka atau plat-plat dengan kekutuban yang sama dipisahkan oleh sesendal-sesendal keluli dan diikat bersama-sama dengan kuat. Plat-plat negatif dan positif dipisahkan pula oleh penebat-penebat rod nilon. Kesemuanya diletakkan di dalam sebuah bekas kepingan-keluli yang dikimpalkan dan mengandungi elektrolit. Terminal-terminal terunjur keluar menerusi alat-alat penekan materi. Sel nikel-kadmium ‘Nife’ Bahan aktif bagi plat positif sebahagian besarnya terdiri daripada nikel hidrosida dan bahan-bahan lain. Bahan aktif bagi plat negatif pula aialah oksida-oksida kadmium dan besi. Elektrolitnya ialah larutan kalium hidrat di dalam air suling dengan ketumpatan bandingan 1.19. Tindakan kimia yang berlaku adalah berbalik dengan sempurnanya. Semasa discas, nikel hidroksida di dalam plat positif hilang oksigennya dan diturunkan kepada bentuk yang lebih rendah sementara kadmium dan besi di dalam plat negatif dioksidakan menjadi masing-masing oksida kadmium dan besi. Semasa mengecas, tindakan yang berlawanan pula akan berlaku, di mana oksida-oksida diturunkan kepada bentuk logam asal dan nikel hidrosida yang lebih rendah dikembalikan ke keaadaan asal sebelum discas. Elektrolit tidak terlibat di dalam kedua-dua proses ini dan ketumpatan bandingannya tetap semasa mengecas dan mendiscas.
Bateri alkali nikel-kadmium ‘Nife’ [Alkali Batteries Ltd] Binaan mekanik plat-palt positif dan negatif adalah serupa. Bahan aktif yang ditekan menjadi blok-blok diletakkan di antara kepingan-kepingan keluli yang ditebuk menjadi lubang-lubang halus yang dipaterikan di sepanjang pinggir-pinggirnya, dipotong saiznya dan diletakkan di dalam sebuah keluli kimpalan. Tiap-tiap kepingan terpisah secara mekanik dengan kepingan-kepingan yang bersebelahan. Proses-proses selanjutnya membentuk alur untuk rod-rod pemisah ebonit. Mengecas Proses mengecas yang bisa harus dilakukan dengan arus tetap, cukup untuk memberikan cas yang penuh kepada sel dalam masa 6 jam. Kadar mengecas boleh berubah di antara had-had yang besar iaitu daripada 5 Bateri [aim5887]
pengecasan penggalak [boost] hingga pengecasan perlahan-lahan [trickle]. Voltan mengecas purata ialah 1.45V. Mendiscas Voltan discas purata ialah 1.2V per sel pada arus biasa. Rintangan dalam sel ini adalah lebih tinggi daripada rintangan dalam se asid-plumbum. Tidak ada had bagi jumlah arus yang boleh mengalir dengan selamat dan jika terjadi litar pintas, tidak akan berlaku kerosakan ke atas sel ini. Tidak ada gas yang dibebaskan semasa discas dan sel tersebut dimateri. Terdapat pula penutup liang dan ini menghindakan tumpahan elektrolit. Selsel ini juga bebas daripada discas sendiri dan boleh dibiarkan untuk tempoh masa yang lama. Kecekapan Kecekapan Ah bateri ‘Nife’ di bawah keadaan biasa ilah 75 hingga 80 peratus, manakala kecekapan wattjam ialah dari 60 hingga65 peratus.
KAEDAH MENGECAS BATERI Pengecasan bateri di buat dengan menggunakan arus terus [DC]. Oleh kerana bekalan yang diterima ailah arus ulang-alik [AC] maka biasanya penerus [rektifier] digunkan untuk menukar AC kepada DC.
Penerus [rectifier asa]
6 Bateri [aim5887]
