بازیافت باطری های نیکل کادمیم در راه آهن

بازیافت باطری های نیکل کادمیم در راه آهن :  

باتری های نیکل کادمیوم باتری های قابل شارژ هستند که از الکترودهای فلزی کادمیوم و هیدروکسید اکسید نیکل استفاده می کنند. آنها کاربردهای بسیار متنوعی دارند ، از جمله تلفن های همراه ، وسایل الکترونیکی دستی ، ابزارهای برقی و تجهیزات پزشکی. در مقایسه با سایر باتری های قابل شارژ ، مانند باتری های اسید سرب ، باتری های نیکل کادمیوم دارای طول عمر عالی و توانایی ارائه تقریباً کامل ظرفیت با دشارژ بالا هستند. با این حال ، سلول ها خود تخلیه بالایی دارند و مواد موجود در باتری های نیکل کادمیوم هزینه بیشتری نسبت به بقیه دارند. آنها به دلیل طیف گسترده ای از اندازه ها ، از سلول های کوچک و قابل حمل تا بزرگ تهویه شده ، به یک باتری همه کاره تبدیل شده اند.

باطری های نیکل کادمیم به خاطر حجم کم نسبت به ظرفیت بالای آن ، مقاوم بودن در سرمای شدید ،عمر آنها و نگهداری آسان آن کاربرد زیادی در راه آهن دارد. با توجه به قیمت بالای آن لازم است در مورد افزایش طول عمر باطریها ، احیا و بازسازی های نیکل_کادمیم بررسی و تحقیقات لازم صورت گیرد.

اهمیت بازیافت باطری های نیکل کادمیم در راه آهن :   

با توجه به جدول پیوست که مشخص کننده نوع واگن های استفاده کننده از باطری های نیکل_کادمیم و تعداد باطری های استفاده شده در این واگن ها و کل باطری های موجود در واگن های مسافری مختلف می باشد، به وجود تعداد زیادی از این گونه باطری ها در واگنهای مسافری پی می بریم. برای مثال در یک واگن اکسپرس درجه یک مسافری و رستوران ( ساخت آلمان شرقی سابق ) به 22 بلوک باطری نیکل_کادمیم و در یک واگن اکسپرس درجه یک مسافری ( ساخت آلمان غربی سابق ) به 44 بلوک باطری نیکل_کادمیم و بقیه واگن ها اشاره شده در جدول نیز به تعداد زیادی از اینگونه باطری ها نیاز دارد. زمانی که سرعت قطار تقریبا کمتر ازkm/h  25 باشد، این باطری ها جهت تامین برق مصرفی در واگنها و رستوران ها به کار می رود و به واسطه عدم تعویض به موقع، (به دلیل بالا بودن قیمت ) باطری های فوق کهنه و فرسوده می باشد. لازم است مسوولین محترم راه آهن به بازیافت باتری ها توجه خاصی نشان دهد.

نیرو بخشیدن و زنده کردن باطری های نیکل_کادمیم غیر فعال :

در اثر مرور زمان بعضی از باطری های نیکل_کادمیم شروع به از دست دادن مقداری و یا همه ظرفیت خود می نمایند در این حالت باطریهای مذکور به آسانی شارژ نمی شوند و اگر شارژ هم گردند برای مدت طولانی قادر ب نگهداری و ذخیره انرژی دریافت شده ، نمی باشند. علل بوجود آمدن این خصوصیات در باطری های مکور، درست و به موقع شارژ نشدن آنها و نگه داشتن خانه های باطری ها در وضعیت دشارژ می باشد. روش های شارژ ویژه ای وجود دارد که با به کارگیری آن می توان خانه های غیر فعال را به حالت اولیه سیکلهای شارژ ، دشارژ اتفاق می افتد. برای رفع عیب این باطری ها را باید بانسبت c/2 یا بیشتر به طور کامل دشارژ نمود و هنگامی که کاملاً دشارژ شد با احتیاط زیاد و باحداکثر سرعت ممکن ذوباره آنرا زیر شارژ قرار داد؛ باید دقت شود که باطری بیش از اندازه شارژ نگردد، عمل تخلیه و شارژ سریع مذکور برای 5 مرتبه یا بیشتر (تا حدی که باطری به حداکثر ظرفیتش برسد ) می تواند ادامه داشته باشد نیز بعضی از خانه های باطری ممکن است به دفعات بیشتری به عمل فوق نیاز داشته باشد تا به حالت اولیه خود برگردد. بنابراین عملیات را برای آن خانه بخصوص تا رسیدن به حد مطلوب باید ادامه داد ، چنانچه باطری ها با عملیات فوق جواب مساعد نداد و رفع نقص نشد ممکن است اشکالی به نام ( Dendritic growth ) فرم درخت گونه کریستال ها و ذرات تشکیل دهنده مواد فعال که در این مبحث به طور خلاصه عبارت از فرم گرفتن ذرات مواد فعال خانه ها ( نیکل_کادمیم ) به صورت درختهای برگ سوزنی است و باعث کم کردن سطوح  و کاهش فعل و انفعالات در باطری می گردد و تشخیص حالت مذکور از روی مقدار ولتاژ آن می باشد. بدین ترتیب که پس از شارژ ، ولتاژ هر خانه کمتر از 8/0 ولت و یا تقریبا صفر ولت می باشد. چنانچه باطری معیوب را حتی به طور سریع شارژ نمائیم ، ولتاژ خانه های ان از یک ولت تجاوز نمی کند و در صورتی که اشکال گفته شده زیاد شدید نباسد ممکن است یاطری در زیر دستگاه شارژ ، مقداری انرژی دریافت نماید ولی بلافاصله پس از یک یا دو روز خود به خود شارژ می گردد.

تنها راه برطرف نمودن Dendritic growth  ( تغییر فرم کریستالی ) بهره بردن از روشی به نام ( Zapping ) تخلیه فوق سریع که تا چندین برابر ظرفیت خانه های باطری استفاده می گردد ، هنگامی که باطری تحت عمل زاپینگ قرار می گیرد جریان بیشتری در مدت بسیار کوتاه از آن عبور می کند. جریان عبور داده شده ممکن است بیش از نسبت 02/0/C (ظرفیت باطری تقسیم بر دو صدم ) در مدت زمان کمتر از یک ثانیه باشد، عملیات زاپینگ یک طریقه خطرناک می باشد و هنگام انجام آن باید دقت زیادی از نظر ایمنی به عمل آورد، بخصوص پرسنل اجرا کننده باید از عینک و دستکش جهت محافظت از چشم ها و دست ها استفاده نمایند . چنانچه نشیت جریان شارژ و دشارژ خیلی بالا باشد و برای مدت زیادی طول بکشد نتیجه آن خرابی صفحات خانه ها وحتی ترکیدن باطری خواهد بود.

تشریح مراحل زاپینگ جهت احیا و زنده کردن باطری های نیکل کادمیم : 

برای روشن شدن روش زاپینگ به شرح کلیه مراحل انجام آن بر روی یک باطری یدون تهویه نیکل_کادمیم قلمی بزرگ ( D-size ) می پردازیم : باطری باید ابتدا در یک سردخانه یا فریزر قرار داده و درجه حرارت آن را تا حدود صفر درجه سانتی گراد معادل 32 درجه فارنهایت برسانیم ؛ پایین آوردن درجه حرارت باطری تا حدود صفر درجه جهت به حداقل رساندن صدمات در اثر گرمای ایجاد شده در هنگام زاپینگ می باشد .

جهت تامین انرژی یک باطری اسیدی 12 ولت کاملا شارژ با حداقل 100 آمپرساعت ظرفیت که هماهنگ با منبع برق زاپینگ باشد انتخاب می نمائیم به قطب مثبت یاطری یک سیم نمره 12 یا بیشتر ( 12_guage ) با طول و اندازه مورد نیاز وصل می نماییم و قطب نفی باطری نیکل_کادمیم را به قطب منفی باطری اسیدی محکم می بندیم حال با دقت تمام ، سریع و آنی سرسیم قطب مثبت باطری اسیدی را به قطب مثبت باطری نیکل_کادمیم متصل می کنیم ، اتصال سیم مثبت توام با جرقه می باشد مدت زمان اتصال نباید از یک ثانیه تجاوز نماید ، در واقع زمان اتصال باید در حداقل زمان ممکن صورت بگیرد ، هنگام اتصال بیشتر از 100 آمپر جریان وارد باطری نیکل_کادمیم می گردد که باعث تبخیر سریع شبکه کریستالی می گردد. البته ممکن است باعث خراب شدن آن نیز بشود پس از مرحله اول زاپینگ باطری نیکل_کادمیم خیلی گرم می شود که باید حدود 24 ساعت جهت خنک شدن و انجام نوبت بعدی کنار گذارده شود بدین ترتیب بیشتر خانه های معیوب پس از کمتر از سه نوبت به حال مطلوب برگشته و رفع نقص خواهد شد.

مشخصات باطریهای نیکل_کادمیم واگن های مسافری

 اجزای یک قطعه باطری

1. رابط مجموعه صفحه اتصال : زبانه ها را به سرهای اتصال متصل می سازد. زبانه های صفحه و سرهای اتصال به این رابط نقطه جوش برجسته می شود.
2. دریچه های جدا سازنده : این دریچه پلیت ها را از هم جدا کرده و باعث ایزوله شدن پلیت با قاب دورشان می شود . همچنین اجازه می دهند که الکترولیت در بین صفحات گردش می یابد.
3. قاب دور ورقه ها (پلیت) : محفظه پلیت ها را عایق می کند و نقش جمع کننده جریان برق را دارد.
4. ورقه با پلیت : محفظه های افقی به صورت لایه های فولادی دو سوراخی.
5. الکترولیت محلول قلیایی هیدرواکسید پتاسیم ( KOH ) که موجب خوردگی فولاد نمی شود.
6. زبانه صفحه : با نقطه جوش به زواره های ورقه ای جنبی و لبه بالایی صفحه جیبی نصب شده اند.
7. حفاظ محلول : پیشگیری کننده از تراوش الکترولیت و اتصالی کوتاه باطری هنگام دخول اجسام به آن.
8. محفظه باطری از جنس پلی پروپلین شفاف
9. کلاهک شعله گیر از جنس پلی پروپلین
10. سرپوش محل اتصال از جنس پلاستیک