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鉛蓄電池復活術?

真相追追追

Battery Repair – 網路資料

剛好手邊有兩台電瓶壞了的UPS,馬上來做個實驗驗證一下。其中一台是2008年製造,另一台則是2005年,這種年份的電瓶夠老了

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由於好幾年前這二台UPS壞掉的時候,曾經檢查過電瓶液面並添加過電瓶補充液,當時也充過電,但是電仍然充不進去。在這次實驗前又再充電一次,充電後顯示的電壓分別是3.11V(2008年)與1.63V(2005年)。

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在下列這張照片左方的電瓶補充液體購自黃帽,售價40元。以比重計測得之數據為1.01,廣用試紙亦顯示其PH是7,所以它不是早期那種稀硫酸的電瓶液。根據官網提供的資料,它是微量的有機鍺化合物(可使鉛板不附著雜質)溶於去離子水而成。右方這瓶七水硫酸鎂售價則是65元。由於拆開電瓶的蓋板與密封帽後,檢視液面高度還是幾年前的上限高度而沒乾掉,因此就直接將含水硫酸鎂丟入電池液中,每一槽約加半茶匙的量(約2公克)。然後蓋上密封帽並搖晃約十分鐘,希望含水硫酸鎂能溶於其中(正確的做法應先泡好溶液再倒入,但這麼做我擔心電池液會太滿)

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充電半天後的結果,一顆電壓是7.39V(2008年),而且離電後電壓持續下降中,這顆肯定是永久損壞了;另一顆則是在充電約16小時電壓來到12.50V(2005年),看起來12.50V這一顆或許救活了

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鉛蓄電池的極板由於太久沒使用等原因,可能會造成電瓶失水或在極板上生成白色堅硬的硫酸鉛結晶,呈現出大顆粒附著與極板上(非活性的硫酸鉛),這就是硫酸鹽化,簡稱”硫化”。硫化更嚴重者,則會出現樹枝狀的硫酸鉛晶體,對單槽格內的正負極板造成短路而自放電,這種情況可在充完電後電壓呈現持續下降與電池發熱來判別。另一種狀況則是在電瓶的過充過程中,會生成氫氣和氧氣(相當於電解水的過程),這些氣體無論在電解液中或是附著在極板上,都會阻礙帶電離子的移動,造成電壓電流輸出異常,此即極板的極化現象。

鉛酸蓄電池中的正極活性物質(二氧化鉛)與負極活性物質(網狀鉛、海綿鉛)和電解液(30%~40%的稀硫酸溶液,比重1.2~1.3),在放電過程中,反應生成硫酸鉛和水。

負極半反應:{\rm {Pb+SO_{4}^{2-}\rightarrow PbSO_{4}+2e^{-}}}

正極半反應:{\rm {PbO_{2}+4H^{+}+SO_{4}^{2-}+2e^{-}\rightarrow 2H_{2}O+PbSO_{4}}}

全反應化學方程式為:{\rm {PbO_{2(s)}+Pb_{(s)}+2{H_{2}SO_{4}}_{(aq)}\rightarrow 2{PbSO_{4}}_{(s)}+2{H_{2}O}_{(l)}}}

充電即為放電的逆反應:{\rm {2{PbSO_{4}}_{(s)}+2{H_{2}O}_{(l)}\rightarrow PbO_{2(s)}+Pb_{(s)}+2{H_{2}SO_{4}}_{(aq)}}}

網路資料是使用Epsom Salt(愛生鹽),其成分是硫酸鎂(Magnesium Sulfate),名稱來自英國Surrey郡的一個鹹泉水叫做Epsom,聽說泡浴後可以緩和關節炎、肌肉痠痛、後背痠痛,緩和情緒壓力等。另外它也是一種瀉鹽,可使用於便秘或腸內異常發酵,若與活性炭合用,可治療食物或藥物中毒。在這個電瓶修護過程中,我猜測硫酸鎂可能是扮演”配位摻雜劑”的角色,這是一種把摻雜劑中的鎂離子引入硫酸鉛固體中的一種材料改性方法(類似於半導體的摻雜)。就是要利用摻雜的離子來注入固體材料中,從而在已經覆蓋非活化硫酸鉛固體的極版區域形成一個具有特殊性質的注入層。也就是說,鎂離子與硫酸鉛或能形成配合物,在極板的硫酸鉛上所形成的這種配位化合物在酸性介質中可能是不穩定的,於是這些不導電的硫酸鉛將因此而溶解於電解液中,進而改善鉛蓄電池極板的硫酸鹽化現象。

根據網路資料,修復液的標準製備方法是:
①取Epsom Salt硫酸鎂(七水硫酸鎂的溶解度大於無水硫酸鎂)加入到去離子水中(去離子水可在化學實驗室取得,若無則使用RO逆滲透水來代替,要不然蒸餾水也行,我則是使用電瓶補充液),以三大茶匙或一大匙(約15克)加入水18盎司(約260克),然後加熱攪拌直至固體完全溶解,即形成電瓶修復液。由於七水硫酸鎂的溶解度大於無水硫酸鎂,因此可不必加熱,但是七水硫酸鎂中的硫酸鎂之重量百分率約為50%,因此若以七水硫酸鎂來代替硫酸鎂時,就必須是二大匙加水245克。
②將容電量下降嚴重的汽車電瓶之蓋板開啟並取下密封帽,以注射筒吸取修復液,將其等分為六份分別加入各單槽中。加液完成後至少要放置4小時以上(最好是放置12小時),以達到充分滲透。然後對電瓶充電,當離電電壓達12.5V時靜置15分鐘,將溢漏修復液擦淨,蓋上密封帽並安裝蓋板即成。

結論:使用硫酸鎂來修護壞電池或許有可能,如果各位朋友將來汽車電瓶老舊而充不了電時,不妨嘗試一下看看,花個一百元賭一下。如果失敗了,七水硫酸鎂就拿來泡腳^^
後記:救活的這一顆電瓶後來裝在電路板尚未損壞的飛瑞UPS中,目前仍在服役中…

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延伸閱讀

電池修復液

原理:當充飽電時,電瓶液中的硫酸濃度會升高,因此電瓶液的密度(比重)變大,紅球所受浮力因而變大而浮起,透鏡因而無法對焦在紅球上,轉而顯現下方的綠球顏色,這是比重計的改良版。