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Contrails !

Contrails ! Batteries à recombinaison de gaz

Yuasa RG
© Yuasa

Les batteries au plomb n'aiment pas rester déchargées !

 

Le meilleur choix pour les amateurs

La recombinaison de gaz

Les batteries au plomb ont changé depuis 20 ans.
Développées pour l'industrie des onduleurs informatiques, les batteries à recombinaison de gaz constituent un progrès considérable sur les vieilles batteries ouvertes encombrantes, sales, fuyardes, poussives, corrosives et explosives.

Les qualités de démarrage des batteries RG sont telles qu'il semble déraisonnable d'en rester aux vieilles batteries à bouchons avec leur acide qui ballotte.

Les hélicoptères et les avions civils et militaires (Learjet, Citation, F/A-18, F-117 A) abandonnent depuis 10 ans la coûteuse technologie Nickel-Cadmium, pour les batteries au plomb RG, dont les performances sont maintenant équivalentes, avec une maintenance nulle et sans risque thermique.

Ce que nous avons fait

Hawker RG
© Hawker

Sur le MCR 4S n° 20, la batterie principale est une petite RG Hawker SBS-8 de 7,4 Ah pour 2,8 kg, qui assure sans faiblir tous les démarrages du Rotax 914 depuis un an, de -10°C à +37°C, malgré de longues semaines d'abandon, plus les deux ans de torture lors de la construction et des mesures au banc d'alternateur.

Récemment testée, elle est encore bonne pour le service ;-)


 

Les avantage

Performances

En raison de leur construction, les batteries RG ont une capacité plus important pour leur volume, une résistance interne plus faible, qui autorise des courants de décharge considérables (300 à 1500 ampères suivant la capacité).
Leur capacité par temps froid (-18°C) est supérieure à celle d'une batterie ouverte équivalente à 20°C, et leur courant d'autodécharge très faible leur confère une durée de stockage de plusieurs mois.

Fiabilité

Grâce à leur procédé de fabrication et à leur électrolyte immobilisé, les batteries RG résistent aux vibrations, ne fuient pas même boîtier perforé, ne génèrent pratiquement pas de gaz, n'explosent pas, ne sont pas sujettes à l'emballement thermique, leurs éléments ne se mettent pas en court-circuit.
Les lignes aériennes les transportent sans problème.

Maintenance

Installée dans n'importe quelle position (sauf la tête en bas), une batterie RG ne nécessite qu'une vérification périodique de la capacité, et une éventuelle recharge si le bilan électrique de l'avion s'avère déséquilibré.

En raison de sa haute technologie, on ne recharge pas une batterie RG avec un vieux chargeur de supermarché. Une alimentation stabilisée, ou un chargeur intelligent (50 € chez les marchands de moto), s'imposent si l'on veut la faire durer.

 

Comment les trouver ?

Appellations non contrôlées

Il ne faut pas se voiler la face : trouver une batterie de qualité avec une étiquette en français est une gageure !
Pour savoir ce que vous achetez, il faudra lire l'anglais ;-(

Les batteries RG s'appellent "batteries à recombinaison de gaz", elles font partie des batteries à électrolyte immobilisé.

Parfois nommées de façon vague "batteries sans entretien", ou "batteries étanches", les revendeurs pas trop dans le coup les appellent parfois à tort "batteries au gel", ce qui est erroné.

Ne les détrompez pas : lisez l'étiquette, et faites-vous votre opinion...

N'achetez surtout pas une batterie "au gel" au lieu d'une RG pour démarrer votre MCR ou votre oiseau préféré, vous seriez déçus !

Les sigles

Les batteries RG comportent toutes une étiquette précisant leur technologie.
En premier lieu, bien sûr, l'acronyme RG est une indication sûre. On trouve aussi VRLA, SLA, AGM, et "Starved electrolyte".
D'une façon générale, toute mention d'une soupape (valve), de l'étanchéité (sealed), de séparateurs de fibre de verre (glass mat) vous confirmera que vous avez affaire à la technologie de la recombinaison de gaz.

Les fournisseurs

Parmi les marques fournissant des batteries de démarrage de type RG, citons Concorde, Exide, Genesis, Hawker, Marathon, Odyssey, Panasonic, PowerSonic, Sonnenschein, Yuasa. Certaines de ces marques font partie du même groupe.

Les marchands de moto se sont modernisés, et tous peuvent vous fournir à côté de chez vous, des batteries RG, très prisées des motards.

 

Chimie de la recombinaison

En bref

Dans une batterie RG, l'oxygène se combine avec le plomb à l'électrode négative en présence de l'acide sulfurique pour donner du sulfate de plomb et de l'eau. Cette recombinaison de l'oxygène supprime la génération d'hydrogène à l'électrode négative.
Globalement il n'y a pas de perte d'eau pendant la charge. Une faible quantité d'eau peut disparaître du fait de l'auto-décharge, mais si infime qu'aucun ajout n'est nécessaire. La batterie est pourvue d'une soupape de surpression en cas de surcharge.

Batterie conventionnelle "ouverte"

Quand un courant de charge traverse les éléments d'une batterie ouverte complètement chargée, l'eau est électrolysée, libérant de l'hydrogène à l'électrode négative et de l'oxygène à l'électrode positive.

On a ainsi un dégagement gazeux (on entend les bulles), et disparition de l'eau. Les batteries à électrolyte liquide exigent donc un complément périodique du niveau d'eau.


Batterie à recombinaison de gaz

recombinaison gaz
© Concorde

 

Les dégagements d'oxygène et d'hydrogène ne sont pas simultanés, les plaques positives libèrent l'oxygène avant le dégagement d'hydrogène au niveau des plaques négatives.

Au moment du dégagement d'oxygène côté positif, le plomb spongieux des plaques négatives est particulièrement réactif avant de libérer l'hydrogène.

Les batteries à recombinaison de gaz sont étanches (avec soupape de surpression), leurs séparateurs sont très poreux et les plaques très rapprochées. L'oxygène naissant peut atteindre facilement l'électrode négative au lieu de s'échapper, les conditions sont favorables à une oxydation du plomb :

2 Pb + 2 O2 2 PbO

L’oxyde de plomb réagit avec l'acide sulfurique pour former du sulfate de plomb :

2 PbO + 2 H2SO4 2 PbSO4 + 2 H2O

Le sulfate de plomb, déposé sur l'électrode négative dégageant de l’hydrogène, se trouve à son tour, réduit en plomb et acide sulfurique :

2 PbSO4 + 2 H2 2 Pb + 2 H2SO4

Au total ces deux réactions nous donnent, par addition des équations :

2 H2 + O2 2 H2O

Dans une batterie RG, le courant de charge produit donc de l'eau à l'électrode négative, au lieu d'un dégagement d'hydrogène comme dans le cas d'une batterie ouverte.

Ce processus est appelé recombinaison de gaz. Si son rendement était de 100%, la perte d'eau serait nulle. Les fabricants obtiennent actuellement des rendements de recombinaison très élevés, avec une perte d'eau et un dégagement gazeux insignifiants sur la durée de vie de la batterie.

 

Fabrication d'une batterie RG

Informations fournies par ™Concorde et ™Hawker

En bref

Les batteries RG sont de la famille des batteries au plomb. Elles se distinguent des technologies anciennes par la pureté de la matière active, la finesse de leurs plaques, la construction compacte et robuste, où les séparateurs assurent le maintien mécanique et l'immobilisation de l'électrolyte.
La soupape de surpression et la proximité des plaques permet la recombinaison des gaz qui autrement s'échapperaient.

Constitution

intérieur batterie Concorde
Photo Bob Nuckolls

 

Comme ses soeurs conventionnelles, une batterie RG comporte 6 ou 12 éléments connectés en série. La f.e.m d'une batterie à 6 éléments est d'environ 12 V, celle d'une batterie à 12 éléments environ 24 V.

Plaques

Les plaques sont très minces, et isolées par des séparateurs en microfibres de verre.
Chaque plaque consiste en une grille, enduite de matière active.

La grille est en plomb, ses croisillons assurent le mainien mécanique de la matière active, et la conduction du courant électrique. Le plomb pur semble actuellement plus sûr que les alliages contenant de l'étain ou du calcium.
La matière active est une pâte de plomb, avec un additif de porosité pour les plaques négatives qui doivent rester spongieuses.

Les plaques sont séchées puis traitées par électrolyse sur une longue durée, pour assurer une granulométrie très fine.
Les plaques positives, de couleur chocolat, ont alors une consistance assez dure. Les plaques négatives sont en plomb spongieux de couleur gris perle.

Les plaques sont alors entrelacées pour constituer les éléments, eux même montés en série

Séparateurs

Disposés entre les plaques, les séparateurs en microfibres de verre assurent le maintien mécanique et évitent les court-circuits internes. Très poreux, ils offrent le minimum de résistance au passage des ions et des gaz.
L'acide sulfurique (H2SO4) dilué y est injecté sous vide, pour les humecter à 92 % sans risquer de couler.

Boîtier

Les éléments sont enfermés dans un boîtier compartimenté, en plastique résistant à l'impact, et fermé par un couvercle soudé muni d'une soupape de surpression Bunsen pare-flamme.
Les bornes reliées aux plaques des éléments traversent le couvercle.

 

Concorde vs Hawker

Visite d'usine

Bob Nuckolls nous communique quelques informations sur la fabrication des batteries RG. Les différences de prix s'expliquent, ce qui ne veut pas dire que certaines marques sont inférieures à d'autres : pour une utilisation standard, tout modèle RG convient.

Diaporama Concorde

Diaporama usine Concorde
Photo Bob Nuckolls

 

Concorde fabrique manuellement 1000 batteries RG par jour avec 160 ouvriers. Les plaques moulées en alliage plomb-calcium, sont préchargées puis pesées élément par élément, et introduites manuellement sans serrage dans les compartiments du boîtier. Connexions soudées manuellement.

Les éléments sont d'abord chargés, puis l'acide en excès est vidé et les bouchons scellés. Cycle de fabrication : 6 semaines.

   Diaporama usine Concorde

 

Hawker

L'usine Enersys (Hawker) est entièrement automatisée. 560 employés sortent 60 000 batteries par jour.
Plaques estampées à partir de rouleaux de feuilles de plomb pur coulé. Pas de pochettes individuelles. Les plaques sont comprimées hydrauliquement et introduites automatiquement dans les compartiments. Connexions soudées par points. Electrolyte injecté sous vide, et batterie scellée immédiatement.

La "formation" électrique est opérée durant les premiers cycles charge-décharge. Cycle de fabrication : 5 semaines.
Prix de revient, environ le double d'une batterie Concorde équivalente.

 

Pour en savoir plus sur les batteries RG

Les informations constructeurs

 

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