Công nghệ Sol Gel trong sản xuất ắc quy chì

GEL TECHNOLOGY

報報報報報 RD- 報報報
ĐƠN VỊ BÁO CÁO: RD- TRẦN THỊ

NGỌC


I: SOL - GEL
Phương pháp hóa học Sol-gel là một kỹ thuật để tạo ra một số sản phẩm có
hình dạng mong muốn ở cấp độ nano . Quá trình Sol-gel thường liên quan đến
những phân tử alkoxit kim loại mà chúng sẽ bị thủy phân dưới những điều kiện
được kiểm soát và ngay sau đó những chất này phản ứng với nhau tạo ngưng tụ
để
hình thành liên kết cầu kim loại-oxi-kim loại.


Một cách tổng quát, quá trình Sol – gel là 1 quá trình liên quan đến hóa lý
của sự chuyển đổi của một hệ thống từ precursor(tiền tố) thành pha lỏng dạng Sol sau đó
tạo thành pha rắn dạng Gel theo mô hình:
Precursor(tiền tố)  Sol  Gel


Diễn biến quá trình Sol – gel và sự ảnh hưởng của các thông số:
Giai đoạn 1: tạo dung dịch Sol. Alkoxit kim loại bị thủy phân và ngưng tụ tạo
thành dung dịch Sol gồm những hạt oxit kim loại nhỏ (hạt Sol) phân tán trong
dung dịch Sol.
Giai đoạn 2: Gel hóa. Giữa các hạt Sol hình thành 1 liên kết, độ nhớt của dung
dịch tiến ra vô hạn do có sự hình thành của mạng lưới oxide kim loại (O-M-O) 3
chiều trong dung dịch.
Sol chỉ tồn tại trong 1 khoảng thời gian. Đến 1 thời điểm nhất định thì các hạt hút

lẫn nhau để trở thành những phần tử lớn hơn. Các phân tử này phát triển đến kích
cỡ 1nm thì tùy vào xúc tác có mặt trong dung dịch mà phát triển theo những
hướng khác nhau.


Giai đoạn 1: tạo dung dịch sol
* Cơ chế xúc tác acid : xảy ra nhanh hơn so với xúc tác bazo

* Cơ chế xúc tác bazo:


* Hydrolysis thủy phân
M(OR)X + nH2O ↔ (RO )x-n- M-(OH)n + nROH
* Ester hóa
M(OR)X + xH2O ↔ M(OH)x + xROH
x: hoá trị kim loại

Alkoxit
kim loại

hạt Sol

Nước



Một hệ Gel là 1 trạng thái mà chất lỏng và rắn phân tán vào nhau, trong đó
chất rắn tạo thành 1 mạng lưới chứa các thành phần chất lỏng kết dính bên trong.
Nếu nung ở nhiệt độ bình thường thì sản phẩm là Gel khô, nếu nung ở điều kiện siêu
tới hạn sản phẩm là Gel khí.

Sol

Alkoxit kim loại
(Si)

Acid
(Bazo)

Quá trình Sol-gel

Gel


Các thông số ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình Sol-Gel: độ pH, bản chất
và nồng độ của chất xúc tác, nhiệt độ, dung môi, …
1. Độ pH
- pH<2 thì tốc độ ngưng tụ tỉ lệ nghịch với nồng độ [H+]. Bởi vì tính tan của Silica
yêu cầu ở pH<2.
- Với 2< pH<6 thì tốc độ phản ứng ngưng tụ tỉ lệ nghịch với nồng độ [-OH].
- Khi pH>7 tốc độ phản ứng ngưng tự tỉ lệ thuận với nồng độ [-OH].


2. Chất xúc tác
Xúc tác là axit làm tốc độ phản ứng thủy phân tăng lên hơn so với xúc tác bazơ, các
axit mạnh thừơng sẽ làm tốc độ tăng nhanh hơn.
3. Dung môi
- Nếu chất xúc tác là acid, dùng dung môi phân cực tốc độ phản ứng xảy ra nhanh
hơnvì nó tác động tạo ra H+, và ngược lại.
-Nếu chất xúc tác là Bazo, dùng dung môi không phân cực phản ứng xảy ra nhanh hơn

vì nó tác động tạo ra OH – và ngược lại.
4. Nhiệt độ
Ở nhiệt độ cao quá trình ngưng tụ xảy ra nhanh hơn ở nhiệt độ thấp.


II. GEL BATTERY – BÌNH ĐIỆN DẠNG GEL
Là 1 dạng acquy kín khí với điện dịch được gel hóa. Acid được giữ lại trong mạng lưới
3 chiều các hạt rắn.

Một trong những nguyên nhân thường gặp của acquy là thất thoát điện dịch, do phân
tầng acid, đặc biệt là sau khi xả sạc sâu.
Acid sulfuric tập trung ở phần dưới bình do tác dụng của trọng lực. Đối với bình gel,
acid được giữ lại trong gel.



Ưu điểm của việc sử dụng bình dạng gel
so với bình AGM

•

Nhiệt dung cao hơn (nhiệt dung là nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 1
đơn vị đo lượng chất đó để nó nóng lên 1 đơn vị đo nhiệt độ)
 bình điện ít bị phóng nhiệt hơn.
• Trạng thái bền ổn định cao hơn
•

Mức độ nguy hiểm thấp hơn

•

Lưu giữ thời gian dài hơn

•

Không có hiện tượng phân tầng acid

•

Điện trở xả sạc sâu cao hơn

•

Tuổi thọ dài hơn: điện dịch ít bị thất thoát, bản cực ít bị ăn mòn.


報報報報