Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 17 dic 2017, 12:28

Ferrobattuto ha scritto:
17 dic 2017, 11:20
Tornando alle tue foto, in questa ultima le piastre hanno una colorazione molto più "sana" che nelle precedenti. mentre per quel che riguarda la sostanza grigia sulle positive che hai sfaldato col pennello ed è caduta subito sul fondo, a me viene da pensare che sia piombo metallico che non ha partecipato alla reazione. Il perché si formi da qui non posso dirtelo, immagino che dipenda dalle condizioni con cui fai i test.
Posso solo pensare che qualche valore non sia corretto, o nella tensione di fine carica o nella corrente impiegata o nella densità dell'acido.
In genere la tensione di fine carica per una prova del genere dovrebbe essere di 2,7V per elemento e 1,75V a fine scarica, la corrente sia di scarica che di carica intorno a C/10, meglio se C/20 protratta per 12 o per 24 ore, la densità dell'acido nell'elettrolita a fine carica di 1280 g/L e a fine scarica di 1100 g/l.
In tutti i miei test con le celle Plantè se la cella da scarica è a 1100 da carica è a 1120.
Non ho mai visto fine carica con densità 1280 ... neanche una volta ... a parte sulle batterie auto.

Ho scoperto il perché diventano grigie le positive a fine carica ... tutto regolare ... quando ho grattato con la parte metallica del pennello la materia attiva color grigio non era materia attiva inerte o che non partecipa alla reazione ... altrimenti non tornerebbe marrone a fine scarica se non partecipa.
E' il processo regolare di carica quando si usano le correnti giuste di carica ... a fine carica la corrente di carica deve essere irrisoria e la positiva ritorna con la superficie metallica.
Lo scoperto ora eseguendo una operazione ... che è poi la seguente.
Dal momento che io non carico le celle con uno stabilizzatore con voltaggio e amperaggio regolabile perché non lo mai acquistato ... io ricarico le celle con un trasformatore, ricavato da un piccolo UPS, con doppio secondario da 6 volt ed inserisco su un secondario una sfilza di diodi collegati in serie per raddrizzare la tensione e regolare la corrente di carica ponticellando più o meno diodi all' occorrenza.
In queste ricariche avevo messo tot diodi in serie per raggiungere i 2,15 volt che mi serviano per l' inizio carica.
Questo sistema generalmente ha gli amperaggi liberi ma sono vincolati dalla tensione e da quanto richiede la cella per iniziare a caricare stando dentro i 2,15 volt.
Questo mi porta spesso e volentieri ad arrivare a fine carica con pochi mA di corrente di carica con una tensione di fine carica che generalmente sta tra i 2,35 volt e i 2,43 volt.
Questo purtroppo dipende dalla rete Enel ... infatti la tensione della rete elettrica Enel non è stabile e la tensione di fine carica della cella oscilla tra i 2,35 volt e i 2,43 volt ... oggi ci sta la nebbia per cui non vado con il fotovoltaico altrimenti avrei una tensione stabile e non avrei questo problema.
Comunque ... a parte questo problema le positive diventano grigie quando arrivano a fine carica con pochi mA di carica e hanno una elettrolisi al quanto ridotta.
Però per sopperire alla carenza della rete elettrica Enel ho tolto un' altro diodo dalla serie di diodi con cui regolo la corrente di carica portando la ricarica dai 300 mA che vi erano in quel momento a 750 mA.
La tensione è risalita a 2,50 volt ed è aumenta sino a alla attuale tensione di 2,57 volt sempre con elettrolisi scarsa.
Con più precisione ... la tensione, con la rete elettrica scarsa, sta sui 2,53 volt con una corrente di carica sui 500 mA ... con la rete elettrica più alta sta sui 2,57 volt con una corrente di carica che risale a 700 mA.
Questo innalzamento di corrente di carica mi ha riportato le positive di colore marrone quasi nero sempre solido ... se alzo ancora di più la corrente di carica le positive diventano di marrone scuro e sulla superficie delle piastre, se passo con un pennello, inizia a togliersi della polverina finissima di materia attiva.
Ecco spiegato il perché del colore grigio delle positive.
Ora si tratta di vedere se queste scariche ottenute con una ricarica in inversione di polarità fruttano o meno ... e se magari si evita l' inversione di polarità ... staremo a vedere ... ora metto in scarica la cella.
Se la corrente di scarica si abbassa ancora di più dei 260 mA che aveva nell' ultima scarica tolgo un diodo e aumento la corrente di scarica.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da Ferrobattuto » 17 dic 2017, 12:46

Per quanto mi riguarda e per quel che ne ho esperienza io, quel colore grigio sulle positive NON dovrebbe MAI formarsi, ma se dici che nei tuoi test è normale si vede che deve andare così......
Se la densità dell'elettrolita a te non raggiunge mai quella che ti ho scritto sopra, probabilmente è dovuta al fatto che usi elettrolito di recupero, già scarso di per se. Prova a caricare a fondo la batteria sotto test e poi a togliere l'acido che c'è e mettere della soluzione con giusto valore di densità, ho l'impressione che i tuoi test cambieranno parecchio.
Quelle che ti ho indicato sono le giuste densità per gli accumulatori al piombo con elettrolita liquido.
Nel caso tu abbia del liquido di recupero con bassa densità, puoi sempre addensarlo facendolo evaporare in un recipiente di Pyrex su un fornello, ovviamente all'aperto o in ambiente molto ventilato, anche se non salendo troppo di temperatura vapori acidi non dovrebbero formarsi o formarsene pochissimi. Al chiuso è comunque sconsigliabile.....

Uno dei tentativi che feci io in passato è descritto qui: viewtopic.php?f=7&t=86#p811
Gli altri non li trovo più, probabilmente sono andati perduti nei vari traslochi da un server all'altro, o sono rimasti in quei forum nel quale scrivevi anche tu.
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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 17 dic 2017, 13:21

Io infatti uso soluzioni acide prese dalle batterie auto esauste.
Forse è per questo motivo che non vedo mai risalire la densità sulle celle Plantè.
Se invece mi serve una densità alta di acido prendo una vecchia batteria (ne ho una trentina in garage) e la carico.
Gli elementi che funzionano mi mandano la densità a 1250 o oltre.
A quel punto estraggo la soluzione acida e la metto nella cella Plantè scarica e inizio la ricarica.
Per quello che riguarda il colore delle piastre ho scritto quello ho visto e lo reputo normale perché lo visto un sacco di volte ... ma non ho mai controllato passo a passo la trasformazione controllando correnti di carica nella fase di ricarica.
Può darsi che tutte queste cose diverse che vedo con i miei test sia dovuto ad acido di recupero ... non lo so.
Però io mi devo regolare su quello che recupero perché sarà poi il materiale che userò per fare le mie celle Planté definitive per il mio fotovoltaico.

Ora sto scaricando la cella ... la corrente di scarica che uso per la scarica a polarità invertita si era attestata a 140 mA con tensione di inizio scarica a 1,96 volt.
Allora ho alzato la corrente di carica portandola a 350 mA ... la tensione di inizio scarica è stabile a 1,94 volt.
Ora vediamo in quanto tempo si scarica.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da Ferrobattuto » 17 dic 2017, 15:47

Ricapitolando: non è che l'acido stia li solo per far passare corrente, ma prende realmente parte alla reazione chimica di accumulo. Quando sulle positive c'è biossido di piombo e sulle negative piombo metallico spugnoso, l'acido è tutto nell'elettrolita e la densità DEVE essere alta. Quando la batteria è scarica sulle positive rimane poco ossido e tendono a diventare piombo spugnoso, mentre l'acido solforico è tutto sulle negative in forma di solfato, in cui si è riconvertito il piombo metallico spugnoso. Nella carica successiva il solfato si ricombina con l'acqua e ridiventa acido, mentre lascia il piombo a diventare spugnoso. Sulle positive si riforma l'ossido dal piombo metallico rimasto dalla scarica. Se la densità dell'acido è troppo bassa non si avrà mai questa trasformazione continua, che poi è alla base dell'accumulo di energia da parte dell'accumulatore. Non arriverai mai ad una formazione completa e perderai comunque capacità.
Naturalmente la riconversione non può essere totale, come in ogni processo di questo mondo, che sia chimico o fisico, ma una percentuale andrà comunque persa, infatti la tensione durante il funzionamento normale non scenderà mai a zero ma scenderà al massimo a 1,75V.
L'inversione di polarità che si fa all'inizio serve per rendere spugnoso il piombo metallico della superficie delle piastre, e siccome questo succede prevalentemente per opera dell'ossido sulle positive, si inverte la polarità per permettergli di farlo su entrambe le piastre. Ovviamente dopo 20 o 30 inversioni l'elemento va caricato ed usato normalmente, avendo raggiunto la "spugna" di metallo uno spessore adatto all'accumulo di una certa capacità di corrente.
Per cui la densità che l'acido nell'elettrolita deve avere, deve essere tale sia da fornire sostanza attiva alla reazione chimica e sia la massima conducibilità elettrica della soluzione, che è appunto intorno a quelle concentrazioni li. Non è che Planté ci ha messo tutto quell'acido per caso: è stata una scelta precisa sicuramente data da molte esperienze e dopo molte prove. Anche se di sicuro come teoria ne sapeva più di noi......
Per come la vedo io quel "grigio" che vedi sulle positive a fine carica (che di solito non c'è sia nelle Planté che nelle Faurè) potrebbe essere piombo trasmigrato per elettrodeposizione galvanica da una piastra all'altra.
Le piastre completamente cariche debbono essere marrone scuro, non grigie. Il grigio è riservato alle piastre negative, più chiaro quando sono cariche, leggermente più scuro quando sono scariche.
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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 17 dic 2017, 17:22

Scusa ma tu la formazione a che densità di acido la facevi ?

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 17 dic 2017, 17:46

La quarta scarica ha totalizzato 2 ore e 46 minuti di accumulo da inizio scarica sino a 1,75 volt con una corrente di ricarica a polarità invertita da 350 mA ad inizio scarica ... con densità 1150 e temperatura della cella a 2 gradi.
Questa volta però sono sceso di tensione sino a 0,75 volt e sembra che abbia giovato fare una scarica più profonda.
Infatti ora ho messo in scarica la cella ed è molto più lenta nel raggiungere la tensione di inizio scarica.
Il carico simulato è di 400 mA.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da Ferrobattuto » 17 dic 2017, 18:52

ITA815 ha scritto:
17 dic 2017, 17:22
Scusa ma tu la formazione a che densità di acido la facevi ?
L'acido che avevo messo era a densità normale...... Quella che ti ho scritto sopra.
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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 17 dic 2017, 19:01

Sopra hai scritto da scarica stava 1100 e da carica stava a 1280 ... confermi ?

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da Ferrobattuto » 17 dic 2017, 19:32

Quella è la densità a "funzionamento normale" di una batteria efficiente. L'acido che ho messo io era alla massima densità, e ho fatto le inversioni descritte.
Se vedi bene quello che ho scritto alla fine di questo post viewtopic.php?f=7&t=86#p811 vedrai che poi ho lasciato perdere perché la capacità era soddisfacente e il sistema dimostrava di funzionare. Non sono andato a controllare volta per volta la densità, anche perché per farlo avrei dovuto estrarre ogni volta le piastre, che il contenitore era stretto.
La densità a fine carica e fine scarica può dipendere anche dalla quantità di liquido che circonda le piastre. Infatti negli elementi stazionari c'è una riserva di liquido piuttosto copiosa, proprio per non far variare troppo la densità in base allo stato di carica, e per lo stesso motivo si possono permettere di usare una densità leggermente minore di quella nelle batterie per avviamento.
La densità varia proprio perché l'acido interviene nella reazione. Cosa completamente diversa invece negli accumulatori alcalini, in cui l'elettrolita serve solo per la conduzione elettrica.
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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 17 dic 2017, 19:58

Capito il tutto.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 17 dic 2017, 21:31

La quinta scarica ha totalizzato 2 ore e 42 minuti di accumulo da inizio scarica sino a 1,75 volt con una corrente di ricarica a polarità invertita da 350 mA ad inizio scarica ... con densità 1150 e temperatura della cella a 4 gradi.
A fine scarica la corrente di carica a polarità invertita stava a 250 mA.
Visto che ormai i tempi di scarica si sono stabilizzati inverto completamente la polarità della cella e ripeto i cicli.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 17 dic 2017, 22:06

La inversione di polarità che sto eseguendo sarà difficoltosa.
La tensione si è bloccata a 0,02 volt con 350 mA di carica.
O la massa di materia attiva è consistente o è diventata "dura" con le scariche effettuate con le ricariche a polarità invertita.
Ho già una buona quantità di ossidi sulle piastre ... mi dispiacerebbe un sacco perderli.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da Ferrobattuto » 18 dic 2017, 17:49

Per fare questo lavoro ti occorrerebbe un alimentatore a corrente costante, come quello che usavo io per fare inversioni. Con quello imposti la corrente di carica e non ha importanza la polarità della tensione degli elementi sotto carica, sia che sono carichi sia che sono scarichi lascia passare sempre la stessa corrente. Se l'elemento è carico e i poli sono invertiti pian piano si abbassa la tensione fino a zero poi risale al contrario. Basta tener d'occhio la tensione col tester e staccarlo quando la batteria è arrivata al massimo della tensione.
Quello che avevo io di alimentatore a corrente costante me lo ero fatto da solo, ma era adatto ad un solo elemento di 2V (infatti in origine ci caricavo le pile al Nichel-Cadmio), ma farne uno per i 12V non sarebbe difficile. Ti evita un sacco di grattacapi.....
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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 18 dic 2017, 21:07

E' già ... io non so fare uno stabilizzatore ... ho guardato in negozio a Mantova un bel stabilizzatore variabile duale 0/30 con controllo Volt e Ampere con una corrente massima erogabile dai5 Ampere con un prezzo di 275 euro.
Poi ce ne stava un' altro che era grande la metà perché non era duale ... aveva gli stessi controlli di Volt e Ampere e una potenza di 20 Ampere ... costava uguale.
Il problema è quando lavorano su tensioni molto basse ... i finali si scaldano un botto.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 18 dic 2017, 22:18

Comunque io ho un piccolo stabilizzatore con tensione variabile 3/15 volt da 2 Ampere ... se lavoro sulle celle scalda un botto ... ma io ho trovato il modo di tenerlo freddo.
In parole povere non faccio dissipare in calore sul finale la differenza di tensione.
Se lo usi per regolare una tensione tra i 12 e 15 volt, che è il suo massimo, anche se da tutti gli ampere che riesce a dare scalda pochissimo ... se devo fare la stessa cosa a 2 volt scalda un sacco.
Allora lo fregato ... metto un tot di diodi in serie, in uscita sul positivo, da 5 ampere e faccio lavorare lo stabilizzatore sui 12 volt ... in uscita sui diodi però ho 3 volt ... in questo modo si scaldano i diodi e non il finale dello stabilizzatore ... e il problema è risolto.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da Ferrobattuto » 19 dic 2017, 14:03

È un discreto sistema, ma immagino che servano un sacco di diodi...... Conosci come usare i transistor? Ho un paio di schemi semplicissimi che potrebbero senz'altro esserti utili. Roba da fare con quattro saldature, senza neanche lo stampato.
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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 19 dic 2017, 19:26

In elettronica sono letteralmente negato.
Se non vado errato un transistor funziona come un relè.

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da Ferrobattuto » 19 dic 2017, 21:12

No no, un transistor funziona come un amplificatore, può funzionare come un relè, ma deve essere usato in un circuito apposta.
Immagino sia il caso di lasciar perdere...... :D
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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 20 dic 2017, 1:49

Si si ... infatti ...

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Re: Nuove sperimentazioni su celle e batterie Plantè

Messaggio da ITA815 » 20 dic 2017, 15:11

Nuova cella in progetto.
Il progetto che avevo annunciato usando una fresa è fallito.
Si sono rotte 4 frese nel tentativo di creare le piastre ... per cui è stato abbandonato.
Allora abbiamo studiato un nuovo progetto totalmente differente.
Si prende lo spunto dal lavoro eseguito da Hal9000 ... si è pensato di costruire, con un sistema fax simile, una cella da 700Ah calcolando i 7 mAh/cm^2.
Abbiamo fatto una bozza di costruzione e di spesa per il progetto.
Ci verrà a costare 200 euro per cella tutto compreso acquistando piombo nuovo e tutto il resto a nuovo.
Saranno celle alte circa 1 e 20 centimetri e larghe mezzo metro e forse più.
Nel mio caso verranno inizialmente formate al 30% ... una formazione facile da eseguire e ci si arriva in neanche un mese di formazione ... il resto della formazione avverrà negli anni sotto fotovoltaico.
Ciò vuol dire che avrò da subito i 200 Ah che servono al mio fotovoltaico.
Lo spessore delle lastre di piombo è di mezzo millimetro ... certificato puro al 99,7%.
La cella sarà facilmente smontabile e riparabile e sarà stagna al 100% con valvola di sicurezza.
Sarà cilindrica con i classici tubi di scarico delle fogne comprati in un magazzino edile ... i classici tubi color arancio.
Alla base avrà il suo tappo originale filettato con collante che ne crea la fusione.
Al tappo superiore verrà fresato in parte di filetto in modo che possa entrare stretto senza avvitarlo e il bordo esterno verrà catramato.
In testa al tappo verranno fatte 2 incisioni per fare uscire i perni per effettuare collegamenti elettrici e verrà messo il silicone antiacido rosso per chiudere il foro di uscita dei perni e verrà messo il catrame sopra il silicone ... sopra il collegamento dei perni coprendo dadi, bulloni e capicorda verrà messo altro catrame.
Verrà poi fatto un foro centrale nel tappo superiore, verrà filettato e inserita il tappo per mettere l' acqua demineralizzata e verrà fatto un secondo foto per mettere la valvola di sicurezza.
All' interno del cilindro alla base ci saranno distanziali per 20 centimetri di altezza ... spazio che si lascia per il deposito della materia attiva che si stacca della piastre ...ci saranno 5 centimetri di spazio libero tra la base superiore delle piastre e il tappo superiore per mettere e regolare il livello dell' acido e quasi 5 centimetri di perni che fuoriescono dal tappo superiore per fare i collegamenti elettrici.
Questo è il progetto di base.

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