Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/68926
| Title: | ผลของพอลิแอสพาร์เทตในเจลอิเล็กโทรไลต์ต่อสมรรถนะของแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์วควบคุม |
| Other Titles: | Effect of polyaspartate in gelled electrolyte on performamance of valve-regulated lead-acid batteries |
| Authors: | ผกามาส ทันดอน |
| Advisors: | นิสิต ตัณฑวิเชฐ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Subjects: | แบตเตอรี่ ตะกั่ว Electric batteries Lead |
| Issue Date: | 2554 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | งานวิจัยนี้ศึกษาผลของสารเติมแต่งพอลิแอสพาร์เทตในเจลอิเล็กโทรไลต์ต่อสมรรถนะของแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดแบบวาล์วควบคุม โดยศึกษาหาภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมเจล คือ ปริมาณฟูมซิลิกา อัตราเร็วในการกวน และปริมาณพอลิแอสพาร์เทต จากนั้นทดสอบสมรรถนะของแบตเตอรี่โดยใช้เจลอิเล็กโทรไลต์ที่เตรียมได้ในภาวะการใช้งานที่แตกต่างกัน ผลการทดสอบเจลอิเล็กโทรไลต์ พบว่าการเพิ่มปริมาณฟูมซิลิกาหรืออัตราเร็วในการกวน ส่งผลให้ระยะเวลาในการเกิดเจลสั้นลงและความแข็งของเจลมากขึ้น ในขณะที่การเติมพอลิแอสพาร์เทตในเจลอิเล็กโทรไลต์ ส่งผลให้ระยะเวลาการเกิดเจลนานขึ้นและความแข็งของเจลน้อยลง ผลการวิเคราะห์เทคนิคไซคลิกโวลแทมเมทรี พบว่าการเติมฟูมซิลิกาลงในอิเล็กโทรไลต์และการเพิ่มอัตราเร็วในการกวน ไม่ส่งผลต่อปฏิกิริยาหลักภายในของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แต่ช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรเจนและออกซิเจน และการเติมพอลิแอสพาร์เทตจะสามารถช่วยลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรเจนและออกซิเจนได้มากขึ้น ผลการทดสอบสมรรถนะของแบตเตอรี่ภายใต้ภาวะการคายประจุหมด (100% Depth of Discharge, DoD) พบว่าเจลแบตเตอรี่มีค่าความจุในการคายประจุสูงกว่าแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ในภาวะของเหลว โดยเจลแบตเตอรี่ที่เตรียมจากฟูมซิลิกา 4% w/v อัตราเร็วในการกวน 2,000 รอบต่อนาที และพอลิแอสพาร์เทต 0.005% w/v ให้ค่าความจุในการคายประจุสูงที่สุด ซึ่งเป็นภาวะที่เหมาะสมที่สุดในงานวิจัยนี้ ดังนั้นการทดสอบสมรรถนะของแบตเตอรี่ที่ภาวะการใช้งานที่แตกต่างกัน จึงเปรียบเทียบระหว่างแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ในภาวะของเหลว เจลแบตเตอรี่ที่ไม่เติมพอลิแอสพาร์เทต และเจลแบตเตอรี่ที่เติมพอลิแอสพาร์เทต ผลการทดสอบพบว่าเจลแบตเตอรี่ที่เติมพอลิแอสพาร์เทตมีสมรรถนะการใช้งานที่ดีที่สุดในทุกๆ ภาวะการใช้งานที่ศึกษา โดยมีอัตราการคายประจุด้วยตัวเองน้อยกว่า มีอายุการใช้งานนานกว่า มีสมรรถนะในการคายประจุภายใต้ภาวะการอัดประจุไม่เต็มที่อัตราเร็วปกติและอัตราเร็วสูงดีกว่า และมีสมรรถนะในการคายประจุที่อุณหภูมิการใช้งานต่างๆ สูงกว่า โดยผลการทดสอบสมบัติของแผ่นขั้วลบด้วยเทคนิค XRD และ SEM พบว่าการเติมพอลิแอสพาร์เทต ลงไปในแบตเตอรี่ ไม่ส่งผลให้เกิดสารประกอบอื่นที่แผ่นขั้ว แต่ส่งผลให้ผลึกของตะกั่วซัลเฟตมีขนาดเล็ก ซึ่งจะไม่บดบังพื้นที่การเกิดปฏิกิริยาของแผ่นขั้ว และส่งผลให้แบตเตอรี่มีสมรรถนะในการคายประจุที่ดีขึ้น |
| Other Abstract: | This thesis studied the effects of polyaspartate in gelled electrolyte on performance of valve-regulated lead-acid (VRLA) batteries. First, the conditions for preparing the gel electrolyte such as the amount of fumed silica, stirring rate and amount of polyaspartate were investigated. Then, several electrolyte formulations were selected to fill in VRLA batteries and the VRLA batteries were tested under different application conditions. The results showed that by increasing the fumed silica content or stirring rate, the gelling time were shorten and the gel strength were increase, while an addition of polyaspartate into gel electrolytes was found to increase the gelling time and reduce the gel strength. The cyclic voltammetry results indicated that the addition of fumed silica into electrolyte and the increasing of the stirring rate should have no effect on the main reactions in lead-acid battery operation but could reduce the hydrogen oxygen evolution reaction rate, and by adding more polyaspartate would also reduce the rate. The batteries performances were tested under 100% depth of discharge condition and the results showed that the gel batteries had higher discharge capacity than the non-gel batteries. The gel batteries prepared from 4% w/v fumed silica and 0.005% w/v polyaspartate at 2,000 stirring rate provided the highest discharge capacity which is the best condition in this study. Thus, the investigations of battery performances on different applications were compared among the non-gel battery and the gel batteries both with and without polyaspartate. The results indicated that the gel battery with polyaspartate yielded the best performance on every application studied. It had lower self-discharge rate, longer cycle life, higher discharge performance under partial-state-of-charge condition at both normal rate and high rate and higher discharge performance at different temperature operation. The properties of negative plates were investigated by XRD and SEM and found that the addition of polyaspartate had no sign of the presence the other additional compounds on the negative plates but reduced the size of lead sulfate crystals. The reduced lead sulfate crystal sizes leaded to the higher reaction area of electrodes which improved the battery overall performance. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554 |
| Degree Name: | วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | เคมีเทคนิค |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/68926 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Sci - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 5372290123.pdf | 5.21 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.