Bài viết này sẽ làm rõ nguyên lý vận hành của ắc quy nước bằng cách đi sâu vào cấu trúc, quá trình hóa học diễn ra và các ứng dụng trong đời sống. Chúng tôi cung cấp thông tin chuyên môn giúp bạn nắm vững cách thức vận hành và phương pháp bảo dưỡng ắc quy, rất hữu ích cho các tổ chức và cá nhân có nhu cầu về giải pháp lưu trữ năng lượng. 
 
I. Mở bài 
Ắc quy nước, hay còn gọi là ắc quy axit-chì, đóng vai trò then chốt trong nhiều lĩnh vực của đời sống hiện đại. Dù là khởi động xe cộ hay cung cấp nguồn điện dự phòng cho các hệ thống thiết yếu, ắc quy nước luôn thể hiện vai trò không thể thay thế trong ngành năng lượng và lưu trữ điện. Chúng đóng vai trò là nền tảng vững chắc cho sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp, nhờ vào khả năng lưu trữ và cung cấp điện năng ổn định. 
 
Bài viết này tập trung vào việc phân tích chuyên sâu và làm rõ cơ chế vận hành của ắc quy nước. Chúng tôi sẽ cung cấp kiến thức chuyên sâu từ góc nhìn của Ắc Quy Đồng Khánh, một doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực này. Bằng cách này, chúng tôi hy vọng mang đến cho độc giả một cái nhìn toàn diện và sâu sắc về công nghệ lưu trữ năng lượng quan trọng này. 
 
II. Thân bài 
1. Giới thiệu chung về ắc quy nước 
Ắc quy axit-chì, còn được gọi là ắc quy nước, là một dạng ắc quy có thể tái sạc, hoạt động dựa trên tương tác hóa học giữa chì và dung dịch axit sulfuric để sản sinh ra điện. Là loại ắc quy ra đời sớm nhất, nó vẫn được ưa chuộng rộng rãi cho các mục đích cần dòng điện khởi động lớn hoặc khả năng tích trữ năng lượng cao. 
 
Một ắc quy nước thông thường được cấu thành từ các bộ phận cốt lõi sau đây: 
 
Thân bình đựng dung dịch axit: Vỏ bình, thường là nhựa polypropylene chống ăn mòn axit, dùng để chứa dung dịch axit sulfuric loãng và các bản cực bên trong. 
Các bản cực: Các bản cực dương (PbO₂) và bản cực âm (Pb) cấu thành hệ thống điện cực. Chúng được bố trí xen kẽ và kết nối với nhau thông qua các thanh dẫn điện. 
Tấm ngăn cách: Là các tấm vật liệu xốp, không dẫn điện (thường là polyethylene hoặc PVC), được đặt giữa các bản cực dương và âm để ngăn chúng chạm vào nhau gây đoản mạch, đồng thời cho phép ion di chuyển qua. 
Chất điện phân: Là axit sulfuric (H₂SO₄) pha loãng, hoạt động như một môi trường dẫn ion giữa các điện cực và tham gia trực tiếp vào các phản ứng hóa học. 
Các loại ắc quy nước phổ biến hiện nay bao gồm: 
 
Ắc quy axit-chì hở (Flooded Lead-Acid Batteries): Dạng truyền thống này đòi hỏi việc bổ sung nước cất thường xuyên. 
Ắc quy axit-chì kín khí (Sealed Lead-Acid Batteries - SLA): Bao gồm ắc quy Gel và ắc quy AGM (Absorbent Glass Mat). Chúng không yêu cầu bổ sung nước thường xuyên và ít tạo ra khí, do đó an toàn hơn. 
2. Phản ứng hóa học cơ bản trong ắc quy nước 
Hoạt động của ắc quy nước được quyết định bởi các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra tại các bản cực. Khi ắc quy xả (cung cấp điện), các phản ứng hóa học sẽ tạo ra dòng điện. Ngược lại, khi sạc, các phản ứng này sẽ đảo ngược, cho phép ắc quy tích trữ năng lượng. 
 
Khi ắc quy xả điện: 
Trong quá trình xả, chì (Pb) tại điện cực âm trải qua quá trình oxi hóa thành chì sulfat (PbSO₄), đồng thời giải phóng các electron. Electron được giải phóng sẽ chảy qua mạch ngoài, hình thành dòng điện. Cùng lúc đó, chì dioxide (PbO₂) tại điện cực dương bị khử thành chì sulfat (PbSO₄) và hấp thụ electron. Axit sulfuric (H₂SO₄) cũng tham gia vào phản ứng, nồng độ axit giảm dần. 
 
Phương trình phản ứng tổng thể khi xả: 
Bản cực âm (Anode): Pb(s) + H₂SO₄(aq) → PbSO₄(s) + 2H⁺(aq) + 2e⁻ 
Bản cực dương (Cathode): PbO₂(s) + H₂SO₄(aq) + 2H⁺(aq) + 2e⁻ → PbSO₄(s) + 2H₂O(l) 
Phản ứng tổng thể: Pb(s) + PbO₂(s) + 2H₂SO₄(aq) → 2PbSO₄(s) + 2H₂O(l) 
 
Khi ắc quy được sạc: 
Khi ắc quy được sạc, dòng điện từ nguồn ngoài sẽ đảo ngược các phản ứng hóa học. PbSO₄ ở cả hai điện cực sẽ được tái tạo thành chì (Pb) tại cực âm và chì dioxide (PbO₂) tại cực dương. Đồng thời, nước (H₂O) sẽ phản ứng để tái tạo axit sulfuric (H₂SO₄), làm tăng nồng độ axit. 
 
Phản ứng tổng quát khi sạc: 
Bản cực âm (Anode): PbSO₄(s) + 2H⁺(aq) + 2e⁻ → Pb(s) + H₂SO₄(aq) 
Bản cực dương (Cathode): PbSO₄(s) + 2H₂O(l) → PbO₂(s) + H₂SO₄(aq) + 2H⁺(aq) + 2e⁻ 
Phản ứng tổng thể: 2PbSO₄(s) + 2H₂O(l) → Pb(s) + PbO₂(s) + 2H₂SO₄(aq) 
 
Dung dịch axit sulfuric và các bản cực chì đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong toàn bộ quá trình. Các ion H⁺ và SO₄²⁻ cần thiết cho phản ứng được cung cấp bởi axit sulfuric, đồng thời nó cũng là môi trường dẫn điện. Các bản cực chì đóng vai trò là nơi diễn ra các phản ứng oxi hóa – khử, là nơi lưu trữ và giải phóng electron. 
 
3. Chu trình vận hành của ắc quy nước 
Hoạt động của ắc quy nước là một vòng lặp liên tục giữa việc sạc và xả. 
 
Quá trình nạp điện: Lưu trữ năng lượng 
Khi ắc quy được nối với nguồn điện một chiều (ví dụ bộ sạc), dòng điện sẽ chảy vào, làm đảo ngược các phản ứng hóa học đã xảy ra khi xả. Điện năng được chuyển đổi thành hóa năng và được tích trữ trong các bản cực cùng dung dịch axit. Kết quả của quá trình này là sự tăng nồng độ axit sulfuric và phục hồi trạng thái ban đầu của các bản cực. 
 
Quá trình xả: Chuyển hóa năng lượng thành điện năng 
Khi ắc quy được kết nối với tải (thiết bị điện), các phản ứng hóa học sẽ diễn ra tự phát, chuyển hóa năng lượng hóa học đã tích trữ thành điện năng. Electron được tạo ra và di chuyển qua mạch ngoài, cung cấp điện cho thiết bị. Kết quả của quá trình này là sự giảm nồng độ axit sulfuric và sự hình thành chì sulfat trên bề mặt các bản cực. 
 
Công tác duy trì và bảo trì ắc quy nước: 
Để duy trì hiệu suất hoạt động cao nhất và gia tăng tuổi thọ, ắc quy nước cần được bảo dưỡng thường xuyên. Các hoạt động này bao gồm việc kiểm tra mức nước cất, bổ sung khi cần, làm sạch các cọc bình, kiểm tra điện áp và tỷ trọng của dung dịch axit. Bảo trì đúng phương pháp giúp phòng tránh hiện tượng sulfat hóa, giảm thiểu tình trạng tự phóng điện và duy trì dung lượng ắc quy. 
 
4. Những nhân tố ảnh hưởng đến nguyên lý hoạt động 
Hiệu suất và tuổi thọ của ắc quy nước bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường và vận hành. 
 
Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng cao đẩy nhanh tốc độ phản ứng hóa học, gây ra hiện tượng tự phóng điện nhanh hơn và rút ngắn tuổi thọ ắc quy. Trong khi đó, nhiệt độ quá thấp có thể làm suy giảm khả năng cung cấp dòng điện khởi động và dung lượng của ắc quy. 
Độ ẩm: Độ ẩm cao có thể gây ăn mòn cọc bình và các kết nối điện, mặc dù không ảnh hưởng trực tiếp đến phản ứng bên trong. 
Chất lượng dung dịch axit: Việc dùng nước không tinh khiết hoặc axit có tỷ trọng không chuẩn sẽ làm giảm hiệu quả và gây hư hại cho ắc quy. 
Chu kỳ sử dụng và sạc/xả: Mỗi chu kỳ sạc/xả đều gây ra sự thay đổi vật lý và hóa học trên các bản cực, dẫn đến sự suy giảm dung lượng theo thời gian. Sạc quá mức (overcharging) hoặc xả quá sâu (deep discharging) đều có thể gây hại nghiêm trọng đến ắc quy. 
5. Ứng dụng thực tiễn và ưu điểm của ắc quy nước 
Với đặc tính đáng tin cậy và khả năng cung cấp dòng điện lớn, ắc quy nước đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp quan trọng. 
 
Ứng dụng trong ngành điện và hệ thống dự phòng: Chúng được dùng làm nguồn điện dự phòng cho các trạm biến áp, hệ thống viễn thông, bệnh viện và các trung tâm dữ liệu. 
Lĩnh vực năng lượng tái tạo: Là một giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả cho các hệ thống năng lượng mặt trời và gió, giúp duy trì sự ổn định của nguồn điện. 
Phương tiện giao thông: Được sử dụng làm ắc quy khởi động cho ô tô, xe máy, xe tải và nhiều loại phương tiện chuyên dụng khác. 
Các lĩnh vực khác: Bao gồm xe nâng điện, hệ thống chiếu sáng khẩn cấp, thiết bị hàng hải, và nhiều ứng dụng khác. 
Ắc quy nước có những lợi thế riêng so với các loại ắc quy khác: 
 
Chi phí thấp: Chi phí sản xuất và mua sắm ban đầu thường thấp hơn so với các công nghệ ắc quy tiên tiến. 
Dòng khởi động mạnh: Rất thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi dòng điện cao trong thời gian ngắn, chẳng hạn như khởi động động cơ. 
Độ bền và tuổi thọ tương đối cao: Với việc bảo trì đúng cách, ắc quy nước có thể hoạt động hiệu quả trong thời gian dài. 
Khả năng tái chế cao: Các vật liệu chính như chì có thể được tái chế, góp phần bảo vệ môi trường. 
6. Bảo dưỡng và giải quyết vấn đề khi ắc quy gặp trục trặc 
Bảo trì thường xuyên là yếu tố quyết định để gia tăng tuổi thọ và duy trì hiệu suất của ắc quy nước. Khi ắc quy hoạt động không hiệu quả, việc nhận biết dấu hiệu và xử lý kịp thời là rất quan trọng. 
 
Các bước bảo trì và kiểm tra thường xuyên: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Hạng mục kiểm tra Mô tả Chu kỳ Kiểm tra dung dịch điện phân Đảm bảo mức nước cất nằm giữa vạch MIN và MAX. Châm thêm nước cất nếu cần. Theo tháng hoặc quý Đo điện áp Sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện áp ắc quy khi không tải và khi có tải. Mỗi quý hoặc nửa năm một lần Kiểm tra tỷ trọng dung dịch axit Sử dụng tỷ trọng kế để đo tỷ trọng axit. Giá trị chuẩn thường là 1.25 - 1.28 ở 25°C. Hàng quý hoặc 6 tháng/lần Làm sạch cọc và vỏ ắc quy Làm sạch bụi bẩn, ăn mòn và sulfat hóa trên cọc bình. Đảm bảo kết nối điện chắc chắn. Mỗi quý hoặc khi có dấu hiệu 
 
Dấu hiệu hư hỏng và cách xử lý: 
 
 
Ắc quy yếu hoặc không giữ điện: Kiểm tra mức nước cất, tỷ trọng axit và điện áp. Nếu đã hết tuổi thọ, có thể cần sạc lại hoặc thay mới. 
Vỏ ắc quy bị biến dạng hoặc vỡ: Đây là biểu hiện của việc sạc quá tải hoặc quá nhiệt. Cần thay thế ắc quy ngay lập tức. 
 
Mùi khí H₂S (trứng thối): Đây là dấu hiệu của việc sạc quá tải hoặc hệ thống thông gió gặp trục trặc. Cần kiểm tra bộ sạc và hệ thống thông gió. 
Cọc bình bị ăn mòn nặng: Vệ sinh cọc bình bằng bàn chải sắt và dung dịch baking soda. Bôi mỡ bảo vệ sau khi vệ sinh. 
III. Tổng kết 
Nói tóm lại, ắc quy nước (ắc quy axit-chì) vận hành theo nguyên lý phản ứng hóa học oxi hóa – khử giữa chì, chì dioxide và axit sulfuric. Quá trình sạc và xả là một chu trình đảo ngược, cho phép ắc quy lưu trữ và giải phóng năng lượng điện. Việc hiểu rõ cơ chế này là cần thiết để sử dụng và bảo trì ắc quy một cách hiệu quả, nhằm tối đa hóa tuổi thọ và hiệu suất. 
 
Hiểu rõ nguyên lý hoạt động là yếu tố quan trọng, không chỉ giúp người dùng cá nhân mà còn hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc quản lý và vận hành hệ thống lưu trữ năng lượng bền vững. Với kinh nghiệm và chuyên môn sâu rộng, Ắc Quy Đồng Khánh tự hào là đối tác đáng tin cậy, cung cấp các giải pháp ắc quy chất lượng cao và dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp. 
 
 
 
 

Homepage: https://acquydongkhanh.vn/ac-quy-nuoc/