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Normal Topic Ni-Cd per impianto ad isola (Read 7604 times)
kekko.alchemi
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Ni-Cd per impianto ad isola
05.03.10 at 16:02:00
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In questa discussione voglio parlare dell'esperienza che mi sto facendo nel recuperare un vecchio banco di batterie Ni-Cd dismesso dall'esercito russo nel 1992. Queste batterie sono state fabbricate nel 1985 (sono più vecchie di me ) e sono fatte con una tecnologia davvero particolare.

Le piastre interne, sono disposte in modo orizzontale e impilate l'una sull'altra un po' come la pila di alessandro volta, dove in mezzo ad ogni piastra c'è un separatore di un tessuto particolare. Le piastre all'interno sono praticamente nuove, e i separatori sono ancora bianchi come fosse stoffa. Le piastre sono molto spesse, la prima di nichel è spessa 4 mm (penso faccia da collettore) e le altre che si vedono internamente attraverso due forellini verticali, sono spesse circa 1 mm.

L'elettrolita scende attraverso questi due forellini e arriva così a tutte le piastre. Queste batterie mi sono state offerte per 300 euro per 4000W. Lì per lì c'ho pensato parecchio, perchè pensavo, vista la loro età, che sarebbero state pezzi di ferro, anzi di cadmio! Così seguendo i consigli di keyosz sono andato lì munito di tester e lampadine, appena sono arrivato sul posto ho provato a mettere in corto un elemento da 1,2V con il tester e non credendo ai miei occhi erogava ancora corrente e rimaneva anche stabile per 20 - 30 secondi. Dopodichè l'elemento andava a 0 zero volt, ma pian piano risaliva un po'.

Le celle sembravano dare più o meno lo stesso amperaggio di corto, nel mucchio ho dovuto prendere anche celle che segnavano 0,1 - 0,2V ma il loro amperaggio lo tiravano comunque.

Tutto il banco da 4 Kw pesa circa 120 Kg. Queste batterie venivano usate sugli aerei (forse sarò ripetitivo ma volevo ordinare tutto in questa discussione) per accendere i motori quando si era in volo. Infatti in caso di spegnimento il pilota aveva 3 tentativi di accensione, dopodichè c'era il paracadute .

Gli elementi sono da 1,2V e 80Ah, alcuni erano secchi, e quindi mancava l'elettrolita, altri erano pieni, ma siccome l'elettrolita è vecchio di 25 anni, ho pensato bene di sostituirlo con del nuovo. L'elettrolita è composto da una soluzione al 30% di idrossido di potassio KOH. L'ho acquistato presso un negozio qui a roma al prezzo di 12 eur/Kg. Dentro ogni cella ce ne va un bel po' circa 300 ml, quindi essendo 40 celle ho bisogno di circa 12 litri di idrossido di potassio al 30%.



Per caricarle, ho dato corrente a 5 elementi connessi in serie, la corrente di carica l'ho impostata a 5A. Inizialmente le celle arrivavano quasi subito alla tensione di 1,62V una mi è arrivata anche a 1,70V dopo circa mezz'ora. Hanno cominciato a fare elettrolisi al loro interno così ho scollegato tutto e ho attaccato un carico di 3A, una lampadina da auto, la lampadina è rimasta accesa per una decina di minuti, dopo di che la tensione sulle celle è calata, ho lasciato la lampadina collegata, e ho portato le celle a 0,5V, quella che era arrivata a 1,70V è scesa fino a 0V e stava invertendo la polarità. Così ho staccato il carico e ho cominciato una nuova carica. Questa operazione l'ho ripetuta per un bel po' di volte e piano piano il tempo di accensione della lampadina aumentava.

Ora sono arrivato a tenere accesa la lampadina da 3A per circa 3 ore ma il tempo aumenta ad ogni ciclo, adesso le celle si sono equilibrate ed hanno tutte più o meno lo stesso voltaggio sia in carica che in scarica. Probabilmente avranno le materie attive secche e quindi facendo i cicli le materie attive tornano a funzionare, fra l'altro sarà presente anche l'effetto memoria proprio per questo bisogna fare scariche profonde in modo da annullare l'effetto memoria e far tornare attive le celle. Non so quanto mi ci vorrà per far arrivare le celle agli 80A nominali, ma per fortuna i cicli non li sto pagando perchè fa tutto il sole!







Purtroppo la macchinetta digitale non mi permette di mettere a fuoco l'interno della batteria, dovrò usarne una analogica per mettere a fuoco la sezione di piastre e i separatori che si vedono all'interno del buchetto sulla prima piastra.





  
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Ferrobattuto
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #1 - 05.03.10 at 20:08:00
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Ti consiglierei di scaricare gli elementi singolarmente, con una resistenza in serie ad un diodo, in modo che non scendano sotto a 0,6V. Una volta scaricati bene tutti li ricarichi normalmente in serie. Questo sistema ti permette di equalizzarli meglio. Non ti consiglio di farli arrivare a zero completamente, meno che mai di provocare un'inversione di polarità, non sono al piombo, non si caricano al contrario, le due piastre sono di sostanze differenti. Nella scarica col diodo insisti parecchio, noterai che la corrente diminuisce e poi riaumenta e seguita a scaricarsi di più, in quel modo rimuovi l'effetto memoria.
Facci sapere.
Ferro
  
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qqcreafis
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #2 - 05.03.10 at 20:32:00
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tempo fa ad una fiera (elettronica surplus ecc ecc) comperai una piccola batteria al NiCd ed il venditore vantava, come cosa importante, il fatto che nell'elettrolita oltre al KOH c'era dentro anche la litina (LiOH)

Saluti
  
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kekko.alchemi
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #3 - 05.03.10 at 21:38:00
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Ciao ferro!! Grazie per la dritta del diodo, allora farò proprio così come dici te, ineffetti è vero che sono resistenti ma portarle fino a zero mi sembra eccessivo. Hai ragione il diodo avendo una caduta di tensione di 0,7V non farà mai scendere la tensione sotto gli 0,7 - 0,6V. Ora smonto tutte le connessioni e metto i diodi in parallelo con le resistenze.

Per l'idrossido di litio, è verissimo, la sapevo anche io questa cosa, una volta si usava mettere insieme all'idrossido di potassio anche l'idrossido di litio, perchè si diceva che dasse più resistenza alla batteria. In realtà non so se fosse solo una credenza, o se veramente avesse una qualche influenza. Non capisco cosa possa fare nella chimica di una Ni-Cd l'idrossido di litio, anche perchè l'elettrolita non entra in gioco nelle reazioni di carica - scarica.

Quando ho sostituito l'elettrolita, aveva un colore marroncino chiaro chiaro, che fosse l'idrossido di litio?? Cmq ho dovuto sostituirlo per forza perchè era molto inquinato di carbonato di potassio. Per testare la presenza di carbonato di potassio nell'elettrolita, ho preso un bicchiere pieno di acido solforico, e con un contagocce ho preso dell'elettrolito dalle celle. Quando facevo cadere le gocce nell'acido solforico, friggeva tutto, e questo perchè formandosi solfato di potassio si liberava l'anidride carbonica che si era "legata" all'idrossido di potassio. Facendo infatti cadere gocce di idrossido di potassio puro, la soluzione non frizza per niente, segno che si forma solamente solfato di potassio più acqua. Riuscendo a quantificare i cm3 di CO2 liberata si potrebbe stabilire il grado di purezza.

Una domanda volevo farvi, cosa succede alle celle Ni-Cd se l'elettrolito è inquinato da carbonato di potassio??

  
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Ferrobattuto
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #4 - 06.03.10 at 19:36:00
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Che io sappia aumenta la resistenza interna e diminuisce l'efficenza. Non so se influenza anche la capacità.....
  
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kekko.alchemi
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #5 - 08.03.10 at 02:16:00
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Ho provato con i diodi, ma niente, ho tenuto la tensione livellata a 0,6V per più di un giorno, ma la capacità è la stessa identica di prima. Non è questa la strada giusta per eliminare l'effetto memoria dalle mie Ni-Cd.

Oggi ho fatto una prova, ho dato alle batterie una corrente costante di circa 8A, e l'ho lasciate attaccate per 30 ore cira. Dopo qualche ora alcune celle sono arrivate a 1,765V ma non mi sono preoccupato, le ho lasciate firggere per bene, per tutto il tempo. Dopo le 30 ore, le batterie erano fredde e non presentavano nessun surriscaldamento, l'elettrolita era integro e le piastre pure. Così ho provato a testarne la capacità e ho attaccato un carico da 10A. Ora si comincia a ragionare, le celle sono rimaste a 1,2V tutte bilanciate per circa 1:30, e quando sono scese a 1V ho scollegato il carico.

Adesso le ho messe a friggere ancora, sono proprio ignoranti queste celle Ni-Cd, probabilmente la sovraccarica prolungata fa riattivare gli idrossidi. Secondo l'esperienza che mi sto facendo sulle Ni-Cd, bisogna sovraccaricarle per parecchio tempo per eliminare l'effetto memoria e/o riattivare gli idrossidi.

Man mano che la batteria acquistava capacità la tensione delle celle scendeva e da 1,765V le ho trovate a circa 1,6V. La resistenza interna delle celle diminuisce con la sovraccarica, e ne guadagna la capacità. Ho provato a fare una cosa, una volta cariche le ho lasciate a riposo un giorno, e la tensione misurata a vuoto il giorno prima era la stessa identica del giorno dopo. Segno che all'interno le celle sono integre e non presentano corti neanche minimi. Altrimenti avrei trovato alcune celle con la tensione più bassa.
  
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Keyosz
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #6 - 09.03.10 at 19:44:00
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Interessante il tuo test per verificare la presenza di carbonato nell'elettrolita KOH, potrebbe provare anche Ferro con le sue NiFe

Sono contento che stai trovando la strada per riattivarle, ma io se fossi in tè starei attento all'elettrolisi troppo pronunciata, non conosco come sono tenute insieme meccanicamente le materie attive in questo tipo di celle NiCd ma ci dovrebbe essere la tecnica della sinterizzazione (polveri di metallo pressate vicino alla temperatura di fusione) o gli elettrodi finemente forati a tasca con dentro il metallo poroso in polvere, sapendo che l'elettrolisi produce tante bollicine di gas che tendono a far espandere tali granelli finissimi di metalli attivi sospetterei che una sovraccarica troppo energica possa far staccare delle materie attive dalle piastre, insomma valuta tu ma non farle "friggere" troppo, se mai tieni una corrente costante bassa ma più a lungo anche per tanti giorni, insomma basta avere pazienza e non rischiare se non si è più che sicuri
  
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Morzilla
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #7 - 19.03.10 at 15:04:00
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Ciao a Tutti! Chi mi sà dire quant'è un prezzo onesto per un elemento NiCd 1,2V 80Ah vecchio di 25 anni come quello che ha recuperato Kekko.alchemi?

Grazie a tutti!
  
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kekko.alchemi
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #8 - 20.03.10 at 02:09:00
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Beh io il singolo elemento 1,2V 80Ah l'ho pagato 8 euro... Perchè a quanto l'hai trovato te?
  
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Morzilla
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #9 - 20.03.10 at 10:31:00
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Ciao Kekko. grazie per la risposta...su surplus.it costano 48€ un banco da 5 elementi (6V 80Ah), credo che siano come i tuoi a vedere dalle foto...ero indeciso se prendere 2 banchi così da avere un banco da 12V, però tra spedizione e costo delle batterie stesse vado a spendere 130€ circa, e non sò se mi conviene per degli accumulatori non propriamente giovanissimi (anche se costruiti con una tecnologia resistente) senza avere una garanzia minima di funzionamento o di durata...ci devo un attimo pensare...
  
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Morzilla
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #10 - 20.03.10 at 19:14:00
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Ho un dubbio...come si comportano le NiCd durante la scarica? La loro tensione rimane costante fino a quando non sono al limite della loro capacità e poi cala gradualmente fino a 0V oppure si ha una scarica "lineare" nel tempo? Faccio questa domanda perchè quello che vorrei alimentare con questo possibile futuro banco sono apparecchiature sensibili alla tensione, e basta poco, anche mezzo volt in meno, per renderle inutilizzabili (i computer per esempio). Grazie!
  
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Ferrobattuto
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #11 - 20.03.10 at 22:49:00
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In realtà le NiCd hanno un andamento molto meno lineare delle piombo-acido..... La loro tensione scende molto più gradatamente delle altre. Le loro curve di carica e scarica hanno pendenze maggiori.
I computer, anche quelli che vanno a batteria come i portatili, in realtà non si alimentano mai direttamente dalle batterie, sempre tramite un alimentatore interno interposto tra la parte elettronica e la batteria.
Un computer fisso, o da desktop, come si dice, ha un alimentatore in alternata capace di compensare variazioni di rete, e perciò di tensione in ingresso, molto ampie, a volte anche del 50%, ma normalmente del 20% e più. Un portatile del resto ha dentro un pacco di accumulatori alcalini, che hanno già da loro quelle curve di carica e scarica molto pendenti, e l'alimentatore interno le compensa ampiamente. Personalmente delle variazioni di tensione in ingresso ad un computer mi preoccuperei molto poco.....
Saluti.
Ferro
  
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kekko.alchemi
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #12 - 30.04.10 at 13:47:00
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Finalmente il mio banco di accumulatori Ni-Cd, dopo vari cicli, ha raggiunto circa i 30 - 40A. Ma non tutte le celle, infatti alcune si sono fermate a 10 - 15A e non ne vogliono sapere di salire. Ho cominciato ad indagare sul perchè alcune celle recuperano capacità e altre no, il motivo sta nell'inquinamento dell'elettrolita, sia in fase di carica che in fase di scarica diminuiscono l'efficenza della cella facendo calare drasticamente gli Ah e aumentandone la resistenza interna.

In questo video il banco è collegato ad un carico di 5A, dopo circa 3 ore alcune celle sono ancora cariche, mentre altre sono scese sotto 1 V. Nella prima misurazione si vede una cella ancora carica (1,277 V) mentre nella seconda misurazione una scarica (0,975 V). Per verificare la purezza dell'elettrolita ho fatto la prova dell'acido solforico, spiegata in precedenza, come si può ben notare l'elettrolita della cella carica è praticamente puro, infatti in acido solforico libera pochissima CO2, mentre invece l'elettrolita della cella scarica, in acido solforico, frigge vivacemente, segno che è molto inquinato dalla CO2.

  
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kekko.alchemi
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #13 - 01.05.10 at 00:21:00
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x ferro: perchè non provi anche te con le tue nichel-ferro a fare il test dell'elettrolita con l'acido solforico? Sarebbe interessante vedere che succede.
  
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Ferrobattuto
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Re:Ni-Cd per impianto ad isola
Reply #14 - 01.05.10 at 09:14:00
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Per ora sembra che vadano bene, hanno tensioni costanti e uguali più o meno per tutte. Danno buona corrente (fino a 10A le ho testate...) e sembra che reggano alla scarica. Più in là vedremo....
Le mie però avevano sopra l'elettrolito dell'olio protettivo.
Saluti.
Ferro
  
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