Mi sono sempre chiesto, perché fai i fori nelle piastre??
Aumenta la superficie ma indebolisce.

il problema di ITA mi pare sia invece sulle piastre piene (e nel modo con cui le realizza)

io posso dire solo che se introduci una piega nel metallo, questo subirà tutte le forze di torsione nel suo angolo, ed è li che probabilmente si fa quella bozza che ITA ha rilevato.

da quello che leggo le piastre forate durano molto di più.

il problema della malta lo puoi bypassare facendo 4/5 cm di spazio sul fondo ? (hai mai provato a vedere se comporta grosse perdite lasciare tutto questa malta li dove è?)

Allora ... la malta comporta un problema di ricarica.
Se tu hai una cella che ha 200 Ah in C5 e provi a caricarla con una corrente di carica C5 (pari al carico) ti serve il doppio di tempo per ricaricarla ... non è accettabile ... significa che ci devi mettere 2 giorni per caricarla sotto fotoltaico.
Oppure serve il doppio dei pannelli fotovoltaici per ricaricarla in 5 ore.
Tolta la malta i tempi ritornano nella norma.
L' unico problema è che se la cella raggiuge i 200 Ah in C5 calcolati a 7 mAh/cm^2 e non riesci più a caricarla nei tempi dovuti, dopo la pulizia delle piastre ti ritrovi una cella da 200 Ah in C5 a 4 mAh/cm^2.
Perdi quasi il doppio di capacità ma rientri perfettamente nei tempi di ricarica.

Per quello che riguarda la struttura delle piastre è chiaro che le piastre piene si flettono ... anche le Primordial che ho visto io avevano tutte le piastre piegate ... le nuove piastre saranno inserite in cella con dei rialzi per non farle toccare sul fondo delle celle e saranno libere da buste ... avranno solo i distanziali in rete plastificata fatta a fisarmonica sui bordi delle piastre ... in pratica è il classico assemblaggio che faccio da anni e che non mi ha mai dato problemi nel tempo.

Ora ho costruito 3 tipologie di piastre.
Quelle che vedete in foto compongono una cella (una delle 6 celle che andranno a comporre la nuova batteria che metterò in formazione ... questo perchè nello stesso tempo studio la formazione con celle collegate in serie) e verranno inserite in cella nella sequenza che vedete in foto.
La piastra centrale (positiva) è una piastra da 5 millimetri di spessore e con fori da 10 millimetri.
Le 2 negative hanno fori da 6 millimetri e sono spesse 3 millimetri.
A livello di superficie sono tutte uguali ma hanno strutture diverse in quanto hanno tutte tipologie e numero di fori differenti (la piastra marrone è la vecchia piastra forata che ha fatto almeno 2 anni di formazione e lo messa in foto come comparazione).
Questo mi serve per vedere quale di queste 3 piastre ha la struttura più idonea per evitare deformazioni nel tempo e avrò modo di vedere, a fine simulazione, quale è la più robusta al crash test.

Questo sarà il nuovo test ... tra 6 mesi sapremo come sarà andato.

Immagine Allegata: Nuova batteria 1 - 26-01-2020.jpg
 

La malta sulle piastre.

In tutti questi anni di lavoro passati a fare test su queste celle o batterie (siamo a 4 anni di test tra un mese e più di 4 anni e 5 mesi di studi sull' argomento ....) ho sempre notato, in fase di formazione e anche in fase ciclica normale atta a simulare un funzionamento di queste celle o batterie sotto fotovoltaico, il formarsi di una specie di malta sulle piastre.
Anche le batterie auto hanno la stessa malta che si forma sulle positive (questo perchè il problema della malta si genera solo sulle positive) ed è un problema che, nel tempo, ho capito che genera non pochi problemi.
Nei primi anni di formazione ho sempre dovuto alzare di molto la corrente di carica quando arrivavo a fine formazione (generalmente un corrente di carica pari ad un C2 rispetto alla capacità della cella) e ho sempre avuto problemi nel raggiungere la tensione equalizzata di fine carica.
A quei tempi la malta che si formava sulle piastre non aveva molto spessore in quanto la forte elettrolisi ne dissolveva parecchia di questa malta e, quando la densità era molto alta, ne restava ben poca sulla superficie ... però facevo sempre fatica ad arrivare ad una tensione di fine carica senza aumentare di parecchi ampere la carica della cella.
Poi si è scoperto che per accelerare di molto la formazione la densità dell' acido doveva essere molto bassa ... questo perchè essendoci molta più acqua che acido solforico avevo 2 vantaggi.
Il primo era una conduzione elettrica maggiore e, in automatico, serviva meno corrente di carica.
Il secondo era che la tensione operativa della cella si abbassava notevolmente e non avevo più problemi a raggiungere le tensioni desiderate di fine carica utilizzando poca correte di carica.
Ma questo tipo di formazione creava però uno spessore di malta nettamente superiore in quanto più è alta la percentuale di acqua nella soluzione acida e più piombo viene disgregato.
Questo comportava, a lungo termine anche a bassa densità, un aumento considerevole della corrente di carica.

Questo è il problema principale che affligge le celle Plantè e questo sarà il problema che dovrò risolvere ... a parte naturalmente il problema della flessione delle piastre in piombo che, in parte, ho risolto con le piastre forate.

Sino ad ora mi sono arrangiato su tutto il campo e su tutti i test che ho eseguito senza aiuti (a parte i primi tempi per poter iniziare i test ed avere le basi di riferimento) ... questo, però, sarebbe il momento giusto che chi ha competenze in chimica e fisica mi dia una mano a risolvere questo problema.

Parto con alcune domande.

E' possibile aggiungere nella soluzione acida un componente liquido che si mescoli al 100% con la soluzione acida esistente e che sia in grado di dissolvere la malta senza intaccare troppo l' ossido solido attaccato sulle piastre in piombo e senza far perdere alla cella capacità e potenza ?

Sostituendo la soluzione acida con un' altra soluzione acida o alcalina è possibile eleminare la produzione di malta senza creare problemi all' ossido solido che si forma sulle piastre in fase di formazione ?

Oppure ...

Nei vari test di formazione che ho eseguito con il sale e con il bicarbonato di sodio ho notato che con il sale si crea sin troppa malta ma con il bicarbonato di sodio di malta non se ne crea.
Di contro la formazione eseguita con il bicarbonato di sodio non va avanti.
Io, in alternativa, potrei eseguire la formazione in soluzione acida con acido solforico e una volta raggiunta la capacità massima posso smontare le piastre, ripulirle dalla malta e sostituire la soluzione acida con la soluzione con bicarbonato di sodio.

Domanda.

A parte la tensione più bassa che si ottiene con una soluzione liquida composta da acqua e bicarbonato di sodio (problema che si risolve con l' aggiunta di altre celle in serie) ma l' ossido creato con l' acido solforico tende a dissolversi o rimane al suo posto una volta che questo ossido entra in contatto con una soluzione liquida a base di bicarbonato di sodio ?

Queste sono solo alcune domande che mi vengono in mente in questo istante.

Attendo qualche risposta in merito.

Differenza tra ossido positivo e ossido negativo.

Quando l' altro ieri pomeriggio ho smontato le piastre dalla batteria e ne ho eseguito la pulizia ho fatto una nuova scoperta.

La malta che si crea sulle positive si toglie facilmente con una spazzola con setole in plastica rigide.
Sulle negative invece l' ossido e la malta si solidificano in ugual misura e per togliere la malta serve una spatola di ferro.
Quando ho usato la spatola di ferro sulle negative in pratica ho quasi eliminato tutto l' ossido ... è rimasto sulla superficie delle negative una quantità insignificante di ossido ... tanto che poi basta una spazzolata con la spazzola di acciaio e ritornano allo stato iniziale ... cioè come se le avessi appena fatte.
Per cui ho provato, per curiosità, a passare la spatola di ferro anche sulle positive.
In questo caso però rimane una percentuale di ossido nettamente superiore perchè molto più duro ... anche se però ne tira via parecchio ugualmente.

Questo mi ha fatto capire che per fare la pulizia delle piastre devo eseguire prassi distinte.

La prima prassi è smontare le piastre dalle celle ed eseguire la pulizia delle sole positive con la spazzola con le setole di plastica ... in questo modo tolgo la malta che non si è solidificata.
Poi devo rimontare le celle, eseguire la inversione di polarità e portare a massima capacità le celle.
Fatto questo devo smontare nuovamente le celle e pulire le positive, sempre con la spazzola con le setole di plastica, che ho creato in quel momento con l' inversione di polarità.

Questa operazione mi salvaguardia gli ossidi solidi senza perderne troppi.

Però qui si potrebbero fare altre considerazioni.
Se sulle negative la malta si consolida è probabile che la capacità resti molto alta sulle negative e che il problema che ho nel raggiungere la tensione massima di carica sia solo sulle positive ... in questo caso è sufficiente ripulire le positive e sarei apposto.

Oppure è la solidificazione della malta sulle negative che mi crea problemi nel raggiungere la tensione massima di carica.

Sono tutte considerazioni da testare.

Visto che nella pentola ho spazio per mettere al suo interno oltre che alla batteria anche una cella eseguirò anche questo test ... vediamo che salta fuori.

è da tempo che che non mi occupo delle chimica della cella piombo H2SO4

tuttavia la chimica "rimane dentro" e si può sempre rievocare...


vari problemi sono presenti... la malta sulle positive è perossido di piombo ed il fatto che si possa spazzolare via significa che non è aderente e quindi non conduce elettroni con la piastra metallica


il problema di tutte le batterie (anche quella al litio) è la mancata conduzione elettronica (corrente elettrica portata da elettroni come nei metalli) tra il metallo ed i materiali attivi

Quindi sulla positiva una volta formata lo strato dovrebbe essere sottile

La piastra negativa potrebbe avere poca capacità,ovunque si dice che se i cristalli di solfato sono grossi la reazione reversibile non avviene.

Prima di tutto misurerei la capacità delle piastre positive e di quelle negative separatamente,
in questo modo

Ci si procura una piastra negativa commerciale nuova di cui ci si fida ed una piastra positiva Plantè formata

Si scarica la batteria così formata e si misura la capacità che ovviamente sarà solo quella della piasta positiva (la piastra negativa sarà sicuramente solo parzialmente scaricata)

si può misurare la capacità della negativa Plantè formata assieme alla positiva con una piastra positiva commerciale carica nello stesso modo .


quasi sicuramte non avranno la stessa capacità, probabilmente la negativa sarà inferiore. questo fatto può essere compensato variando le superfici delle piastre

un'altra questione ben più difficile potrebbe essere quella di utilizzare densità differente per ogni tipo piastra e differente a seconda di carica o scarica

CITAZIONE

Poi naturalmente alzando la densità si alzano anche le tensioni di carica questo sarà dovuto alla minore conduzione elettrica della soluzione, dovuta alla percentuale di acido maggiore, o sbaglio?

Il test per verificare quale tipologia di piastra ha più capacità è già stato eseguito.
Sono risultate sempre le positive le più capienti.
Il test consisteva nel caricare 2 celle identiche con piastre già formate.
Terminata la carica di entrambe le celle mettevo in scarica la prima cella.
Una volta scaricata la prima cella trasferivo la positiva della cella scarica nella seconda cella dove, ovviamente, avevo tolto la positiva.
La seconda cella risultava carica anche se avevo scaricato la positiva nella prima cella.
Per cui proseguivo la scarica.
A volte mi servivano tre celle cariche per scaricare una positiva.
E' con questo test che sono riuscito a portare le positive a 19 mAh/cm^2 con un carico C5.
Dal momento che non posso triplicare la misura delle negative avevo cercato di sfruttare i fori delle piastre per far passare l' energia tra le negative.
La sequenza del montaggio della cella era:

2 negative-1 positiva-2 negative-1 positiva-2 negative ecc...

Non ho avuto riscontri positivi ... non riuscivo a portare le positive a 19 mAh/cm^2 ... restavano sui 14 mAh/cm^2 che, a quei tempi, era la capacità che riuscivo a raggiungere con una semplice cella.

Comunque ... indistintamente dalla capacità, che riesco a far erogare ad una cella, il problema della tensione di fine carica, dopo la formazione, resta sempre quello ... serve una corrente di carica doppia rispetto alla quella restituita quando le piastre sono piene di malta sulla superficie.
Tolta la malta la capacità crolla a 4 mAh/cm^2 ... ma nello stesso tempo la corrente che viene erogata in fase di carica è in linea con la corrente che viene restituita in fase di scarica.

Ora i test si concentrano nello scoprire quale tipologia di piastra (negativa o positiva) genera questo problema ... o magari il problema lo generano entrambe le tipologie di piastre ... il che, nel secondo caso, è un problema non da poco.

CITAZIONE

ita cosa intendi per corrente? la sua intensità (il numero di ampere) oppure l'intensità *il tempo che è la carica A*h

è ragionevole pensare che se gli strati sono spessi e incoerenti conducono poco con l'elettrodo sottostante e quindi questi strati funzionano solo con intensità di corrente bassa c10 c20 è come se in serie a questi strati ci fosse una r elevata

questa patente dice le reazioni

https://patents.google.com/patent/US20050233216A1/en

comunque penso di aver capito i materiali che si formano alle piastre son solo ossidi, sulla positiva il solito perossido PbO2 e sulla negativa il l'ossido II PbO e non il solfato
carica
+ PbO ==> PbO2
- PbO==>Pb
scarica
+ PbO2 ==> PbO
- Pb==>PbO

non c'è solfato di piombo ma solo ossidi (più o meno idrati)

se ci sono solfati aderenti come minimo tendono a staccarsi

Per corrente si intendono Ampere.

Che la malta sia un problema ormai è acclarato.
In questi giorni con la nuova batteria sto eseguendo una formazione completamente differente.
Se prima, come ho scritto sul manuale, eseguivo una formazione veloce ... ora eseguo una formazione molto lenta.
La densità è sempre sui 1050.
La temperatura della cella è sui 30 gradi.
Sto notando una differenza non da poco sulle negative.
Come si vede in foto le negative hanno sulla superficie del loro ossido una grande quantità di particelle di piombo metallico.
La stessa cosa si nota quando si prende una negativa impastata e la si strofina togliendo un po' di sporco ... sotto i raggi del sole questa piastra sembra tappezzata di brillantini.
In realtà sono sempre particelle di piombo metallico.
Nell' altro tipo di formazione questo non si vedeva ... si notava solo uno strato di ossido grigio chiaro molto compatto senza particelle di piombo metallico.
In teoria la conduzione elettrica dovrebbe essere nettamente maggiore ma questo lo vedremo più avanti ... al momento la batteria è solo 12% di capacità, rispetto alla superficie delle piastre, calcolata sui 7 mAh/cm^2.
Ora bisogna vedere se questa caratteristica che si vede sulle negative viene mantenuta in futuro eseguendo le inversioni di polarità.

Staremo a vedere ...

Immagine Allegata: Dettagio negativa.jpg