Regenereringsprocessen 

 

Grundläggande fakta om kapaciteten i blybatterier 

Ett blybatteri skall producera elektrisk energi som omvandlas till nyttigt arbete. Varje blybatteri har en märkning på storleken av kapaciteten som batteriet skall ha som nytt. Batteriet åldras genom användning. Den huvudsakliga processen sker genom sulfatering. En biprodukt är att det bildas kristallinisk sulfatering vilket medför att den aktiva ytan succesivt minskas. Det är den aktiva ytan som ger batteriet dess kapacitet. En normal laddare har svårigheter att bryta ner de kristalliniska sulfateringsmolekylerna. Detta visas genom att cellspänningen minskar och svavelsyrans koncentration sjunker. Resultat är att batteriet kapacitet reduceras. Detta konstareras genom en kontrollerad urladdning, vilket är den enda rättvisande processen att kontrollera batteriets verkliga kapacitet. Cobatecs regenereringsprocess återställer batteriets kapacitet eller tar bort de kristalliniska sulfaterna och därigenom ökar kapaciteten och livslängden på blybatterierna. Digramet nedan visar resultatet efter regenereringen.

graf regenerering forlangning 100

Ett annat sätt att visa effekten av Cobatecs regenerering visas här nedan.

Här är det möjligt se skillnaden före och efter regenereringen på spänningen och syranivån.

Notera att i varje cell är skillnaden mellan de olika cellernas polspänning och syravikt mycket mindre. Den totala spänningen för hela batteriet är normalt en indikation på batteriets kapacitet. Men om skillnaden i spänning mellan de olika cellerna är för stor kommer kapaciteten på batteriet snabb att försvinna. Därför måste en regenerering både ha kristallinisk desulfatering och utjämning av spänningen.

voltage

special gravity

Regenereringsprocessen ökar den aktiva ytan i batteriet genom avkristallisering av sulfaterna och dessutom utjämnar både spänning och syrakoncentration.

 

Sulfatering av blybatterier 

 

Grundläggande data om blybatterier

Ett blybatteri generarar elektricitet genom att konvertera bly, blyoxid samt svavelsyra till blysulfat och vatten. Nedan är denna reaktion beskrivning på ett formellt kemisk sätt. 

Pb+Pb02 +2H2SO4 → 2PbSO4 + 2 H2O+ elektricitet (2e-) 

När ett batteri laddas tillförs elektricitet och processen reverseras. Syrakoncentrationen och spänningen ökar. Varje cell i batteriet har en nominell spänning på 2 Volt. 6 celler summeras till 12 V och det motsvarar ett normalt startbatteri. Varje cell har två plattor. Den negativa plattan består av svampig blymassa (Pb) och den positiva plattan består av bly oxid (PbO), röd blyoxid (Pb3O4), blysulfat (PbSO4) och bly syra tillsammans med tillverkarens egna tillsatser för att binda samman och homogenisera massan. Bilden nedan visar en ny laddad negativ platta.  

new bat plate1

Sulfatering 

När ett batteri är urladdad finns det ett tunt skikt av amorft blysulfat som täcker både den positiva och den negativa plattan. Succesivt när antalet urladdningar och laddningar ökar minskar förmågen att regenerera elektrisk energi beroende av att små defekter börjar uppträda. Den huvudsakliga orsaken är sulfatering. Den inträffar när den amorfa blysulfaten konverteras till olika stabila kristallinska blysulfater. Dessa kristallinska former av blysulfat minskar den aktiva ytan och därmed också förmågan att generera elektrisk energi. Detta leder till slut att batteriet inte kan producera nödvändig elektrisk energi. Komplexiteten i de olika processrena som finns i ett batteri gör det möjligt att endast nämna de huvudsakliga orsakerna till sulfateringen nämligen: skiktning av svavelsyran, för stor urladdning, kronisk underladdning, sällan användning och att batterierna står oladdade. Nedan är en bild av en platta i en cell som har kristallin blysulfat. Notera den mycket tätare och hårdare ytstrukturen på plattan.  

sulfation21

 

Inverkan av sulfatering på ett batteri

Ett klart symptom på att batteriet är sulfaterat är hög temperatur under laddning. När den interna cellresistansen ökar så krävs av batteriet högre spänning för att kunna leverera samma arbete. Under urladdning skall samma effekt levereras och i och med att spänningen är lägre krävs högre ström och därmed ökar batteriets arbetstemperatur. Den effektiva nyttjandetiden minskar och syra koncentrationen minskar likadeles. Laddningstiden minskar eftersom batteriet förmår ta upp mindre elektrisk energi.

Sulfateringens inverkan på de elektriska komponenterna.

När ett batteri inte kan leverera rätt spänning påverkas även de elektriska komponenter som är beroende batteriet som kraftkälla. Detta gäller för alla fordon som har batteriet som drivmotor eller som startmotor såsom eltruckar, bilar, bussar. Livslängden för startanordningar, kontaktorer, lindningar i motorer och elektriska komponenter minskar. Underpresterande batterier ökar underhållskostnaderna vilket i sin tur minskar arbetskraftens effektivitet.

Instrument

De två nödvändiga instrumenten är multimeter och syraviktsmätare. Båda instrumenten mäter i de flesta fall kapacitetstillståndet (SOH). Spänningen är det lättaste sättet att få information om kapacitetstillståndet (SOH). För truckbatterier är det lika viktigt att veta laddningstillståndet (SOC). För att spänningen skall kunna ge en korrekt information skall batteriet vara fulladdad. Stationära batterier är som regel ventilregelerande batterier varför man kan endast mäta spänningen med ovan angivna instrument. Eftersom många applikationer för stationära batterier är att vara reservkraft så är många nästa alltid fulladdade. Genom att både mäta spänning och syravikt erhålls en god indikation på SOH.

Det finns flera specialiserade instrument som mäter SOH speciellt för start- och stationära batterier. Startbatteriernas ursprungliga primära funktion är att regenerera en startström för att starta bensinmotorn. Denna startström benämns Cold Cranking Ampères (CCA). Standarden kräver minusgrader för att testa startströmmen men alla normala instrument, som mäter CCA, har en inbyggd temperatur kompensation så att mätning kan ske vid normaltemperatur. Ett CCA- instrument krävs om man arbetar med startbatterier.

 

Utrustning

Eftersom batteriets huvuduppgift är att leverera ström så behövs en urladdare. Urladdning är det enda helt säkra sättet att konstatera ett batteris laddningstillstånd (SOH). Vid arbete med truckbatterier och stationära batterier är det en nödvändig utrustning. Regenereringsprocessen, när den görs på ett standardiserat sätt, börjar med ett urladdat batteri och slutar med ett laddat batteri.

Cobatec och dess distributörer har en komplett förteckning över all utrustning, inklusive verktyg, som behövs.

Regenereraren och kärnprocessen

 

Procedurerna

 

Det är ett exempel på en normal procedur vid regenerering av ett truckbatteri: 

 

1. Kontrolera ifall batteriet kan regenereras, inga mekaniska fel 

 

2. Ladda batteriet 

 

3. Kontrollerad urladdning för att dokumentera kapacitetstillståndet (SOH) och jämföra nuvarande SOH med nominell SOH.  

 

4. Regenerera batteriet

 

5. Kontrollerad urladdning för att dokumentera aktuellt kapacitetstillstånd (SOH) och jämföra med nominellt (SOH).

 

6. Ladda batteriet enligt batteritillverkarens rekommendationer före leverans. 


Regenereraren 

 

Regenereraren är konstruerat för att klara av miljön i en mekanisk verkstad. Den robusta konstruktion kan förflyttas vilket gör det möjlig att både ha en permanent som rörlig koppling till det elektriska nätet.

 

För att operera regenereraren behövs enbart fyra knappar. Denna sinnrika konstruktion gör det enkelt för operatören att lära sig Regenereraren. . Regeneratorn kan betraktas som en dator. De fyra alternativen, på första nivån är manuella inställningar, förprogrammerade inställningar, göra egna förprogramerbara inställningar samt löpande information om själva regenereringen. Det är möjligt med bara några knapptryckningar att starta ett förinställt alternativ eller göra en egen manuell inställning. En egen tillverkat inställning kan döpas till valfritt namn.

 

Mjukvaran i Regeneratorn kan uppdateras i kundens lokaler från en bärbar dator med hjälp av en egen applikation utvecklat av Cobatec. Överföringen av nya mjukvaran sker via internet. Hela uppdateringen är skyddad med kryptering.

 

Regenereraren opererar på ett 3 fas elnät och kräver ett någorlunda stabilt publikt elnät. Den vanligen förekommande spänningen är 400 V men kan anpassas till andra spänningar. Regenereraren är anpassad till både 50 och 60 Hz som nätfrekvens. Regenereraren regenererar batterier från 2 V till 120 V.

 

Kapaciteten på själva regenereraren anpassas till aktuellt kundsegment. Cobatec har instrument för konstatera stabiliteten i det lokala nätverket och anpassar installationen därefter. Vid installation hos en ny kund rekommenderas att ha en utbildning i kundens lokaler för att kunna utnyttja de möjligheter som Regenereraren erbjuder. Dokumentationen omfattar både installation och handhavande av Regenereraren.

 

Nedan finns en bild på styrningsenheten.

 

frontpanelen hela 452

 

Processen

 

Detta är en hög energiprocess som endast utnyttjar elektricitet för att restaurera eller regenerera blybatterier. En normal laddare har förmågen att ladda ett batteri med små energiförluster och är anpassat till denna uppgift och har inte kapacitet tillräckligt för att genomföra en riktig avsulfatering. Det är likaså sa känt att alltför kraftfull laddning leder till att battericellerna bryts ner. Denna process har ett effektivt sätt att avsulfatera blybatterier genom att kombinera avancerat pulsteknik med perioder av konstant laddning. Gamla blybatterier behöver övervakas noga varför Regenereraren har flera inbyggda säkerhetskontroller som stannar eller avbryter processen. Under vissa förutsättningar ändrar Regenereraren de inmatade parametrarna för att kunna fortsätta processen. Vid avbrott har operatören tillgång till den löpande process information så att nödvändiga ändringar kan göras och processen kan fortsätta.

 

Beroende på typ av batteri, tillståndet för batteriet och önskad behandling kan processen ta allt ifrån en halvdag till flera dagar.

 

Efter flera års forskning och testning har Cobatec identifierat process för avsulfatering där resultatet är större kapacitet för batteriet och utökad livslängd för bly batteriet. Observera att enbart elektricitet används. Processen har validerats av The Central Laboratory of Electrical Industry (LCIE) of VERITAS.