Ҷаҳони батарея - қисми 3
Мундариҷа
Таърихи батареяҳои муосир аз асри нуздаҳум оғоз меёбад, аз ин аср бештари тарҳҳои имрӯза истифода мешаванд. Ин вазъият, аз як тараф, дар бораи фикру мулохизахои хуби олимони он замон шаходат медихад, аз тарафи дигар, дар бораи душворихое, ки дар вакти тартиб додани моделхои нав ба миён меоянд.
Чизҳои кам он қадар хубанд, ки онҳоро такмил додан ғайриимкон аст. Ин қоида инчунин ба батареяҳо дахл дорад - моделҳои асри XNUMX борҳо такмил дода шуданд, то даме ки онҳо шакли кунунии худро гиранд. Ин инчунин ба Ҳуҷайраҳои лекланш.
Истинод барои такмил
Тартиби химики француз тагьир дода шуд Карл Гаснер ба як модели воқеан муфид: арзон барои истеҳсол ва бехатар истифода. Бо вуҷуди ин, ҳанӯз ҳам мушкилот вуҷуд доштанд - пӯшиши руҳи элемент ҳангоми тамос бо электролити кислотае, ки косаро пур кардааст занг мезанад ва пошидани мундариҷаи хашмгин метавонад дастгоҳи пурқувватро хомӯш кунад. Карор шуд муттаҳидшавӣ сатхи дарунии бадани рух (пушти симоб).
Амальгам руҳ амалан бо кислотаҳо реаксия намекунад, балки тамоми хосиятҳои электрохимиявии металли софро нигоҳ медорад. Аммо, бинобар қоидаҳои экологӣ, ин усули дароз кардани ҳаёти ҳуҷайраҳо камтар ва камтар истифода мешавад (дар ҳуҷайраҳои бе симоб, шумо метавонед навиштаҷоти ё пайдо кунед) (1).
2. Тарҳбандии ҳуҷайраҳои сілтӣ: 1) корпус (катоди сурб), 2) катод, ки гази марганец дорад, 3) сепаратори электрод, 4) аноди дорои KOH ва чанги руҳ, 5) терминали анод, 6) мӯҳрпӯшии ҳуҷайра (изолятори электрод). .
Роҳи дигари баланд бардоштани умри ҳуҷайра ва умр ин илова кардан аст хлориди руҳ ZnCl2 барои хамираи пур кардани коса. Ҳуҷайраҳои ин тарҳ аксар вақт ҳамчун Heavy Duty номида мешаванд ва (чунон ки аз номаш бармеояд) барои нерӯи барқи бештари дастгоҳҳои энергетикӣ тарҳрезӣ шудаанд.
Пешрафт дар соҳаи батареяҳои якдафъаина сохтмони соли 1955 буд ҳуҷайраи сілтӣ. Ихтирои муҳандиси Канада Люис Урри, ки аз тарафи ширкати кунунии Energizer истифода мешавад, дорои сохторест, ки аз сохтори ҳуҷайраи Leclanchet каме фарқ мекунад.
Аввалан, шумо дар он ҷо катод графит ё косаи руҳро намеёбед. Ҳарду электродҳо дар шакли хамираи тар, ҷудошуда (ғафскунандаҳо ва реактивҳо: катод аз омехтаи дуоксиди марганец ва графит, аноди чанги руҳ бо омехтаи гидроксиди калий) ва терминалҳои онҳо аз металл ( 2). Аммо, реаксияҳое, ки ҳангоми амалиёт ба амал меоянд, ба аксуламалҳое, ки дар ҳуҷайраи Лекланшет ба амал меоянд, хеле монанданд.
Вазифа. Барои фаҳмидани он, ки таркиби он воқеан сілтӣ аст (3). Дар хотир доред, ки ҳамон чораҳои эҳтиётӣ барои канда кардани ҳуҷайраи Лекланшет татбиқ мешаванд. Барои чӣ гуна муайян кардани ҳуҷайраи сілтӣ ба майдони Рамзи батарея нигаред.
3. «Қисмати» ҳуҷайраи ишқдор таркиби ишқро тасдиқ мекунад.
Батареяҳои хонагӣ
4. Батареяҳои ватании Ni-MH ва Ni-Cd.
Ҳуҷайраҳое, ки пас аз истифода дубора барқ кардан мумкин аст, аз ибтидои рушди илми барқ ҳадафи конструкторҳо буд, аз ин рӯ навъҳои зиёди онҳо.
Дар айни замон, яке аз моделҳое, ки барои бо қувваи барқ кор кардани асбобҳои хурди маишӣ истифода мешаванд батареяҳои никель-кадмий. Прототипи онҳо дар соли 1899 вақте пайдо шуд, ки ихтироъкори шведӣ ин корро кард. Эрнст Юнгнер Барои гирифтани патент барои аккумулятори никел-кадмий, ки метавонад бо батареяҳое, ки аллакай дар саноати автомобилсозӣ васеъ истифода мешаванд, рақобат кунад, муроҷиат кард. батареяи кислотаи сурб.
Аноди ҳуҷайра кадмий, катод пайвастагии севалентии никел, электролит маҳлули гидроксиди калий (дар тарҳҳои муосири «хушк» хамираи тар аз ғафскунандаҳо бо маҳлули KOH сер шудааст). Батареяҳои Ni-Cd (ин нишонаи онҳост) шиддати кори тақрибан 1,2 В доранд - ин нисбат ба ҳуҷайраҳои якдафъаина камтар аст, аммо барои аксари барномаҳо мушкиле нест. Бартарии калон қобилияти истеъмоли ҷараёнҳои назаррас (ҳатто чанд ампер) ва доираи васеи ҳарорати корӣ мебошад.
5. Пеш аз пур кардани барқ талаботро барои намудҳои гуногуни батареяҳо санҷед.
Камбудии батареяҳои никелӣ-кадмийӣ «эффекти хотира»-и вазнин аст. Ин ҳангоми зуд-зуд пур кардани батареяҳои қисман холӣшудаи Ni-Cd ба амал меояд: система тавре рафтор мекунад, ки иқтидори он танҳо ба заряде, ки бо пуркунии дубора пур карда мешавад, баробар бошад. Дар баъзе навъҳои пуркунандаи барқ "эффекти хотира"-ро тавассути пур кардани ҳуҷайраҳо дар режими махсус кам кардан мумкин аст.
Аз ин рӯ, батареяҳои холӣшудаи никел-кадмий бояд дар як давраи пурра пур карда шаванд: аввал пурра холӣ карда шаванд (бо истифода аз вазифаи пуркунандаи мувофиқ) ва сипас дубора пур карда шаванд. Пуркунии зуд-зуд инчунин мӯҳлати тахминии 1000-1500 давраро коҳиш медиҳад (ки бисёре аз ҳуҷайраҳои якдафъаина дар тӯли тамоми умри худ бо як батарея иваз карда мешаванд, аз ин рӯ арзиши баландтари харид барои худ чанд маротиба зиёдтар пардохт хоҳад кард, на таъкид кардани шиддати камтари батарея. ). муҳити зист бо истеҳсол ва ихтиёрдории ҳуҷайраҳо).
Элементхои Ni-Cd, ки кадмийи заҳрнок доранд, иваз карда шуданд батареяхои гидриди никель-металлй (Таъиноти Ni-MH). Сохтори онҳо ба батареяҳои Ni-Cd шабоҳат дорад, аммо ба ҷои кадмий хӯлаи металлҳои ковок (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, металлҳои камёфт) бо қобилияти азхудкунии гидроген истифода мешавад (4). Шиддати кории ҳуҷайраи Ni-MH низ тақрибан 1,2 В аст, ки ин имкон медиҳад, ки онҳо бо батареяҳои NiCd иваз карда шаванд. Иқтидори ҳуҷайраҳои никел-металл гидридӣ нисбат ба ҳуҷайраҳои никел-кадмийи ҳамон андоза бузургтар аст. Бо вуҷуди ин, системаҳои NiMH худаш холӣ зудтар. Аллакай тарҳҳои замонавӣ мавҷуданд, ки ин нуқсон надоранд, аммо арзиши онҳо нисбат ба моделҳои стандартӣ хеле гаронтар аст.
Батареяҳои гидридии никель-металлӣ "эффектҳои хотира" нишон намедиҳанд (ҳуҷайраҳои қисман холӣшударо дубора барқ кардан мумкин аст). Бо вуҷуди ин, ҳамеша зарур аст, ки талаботи пуркунии ҳар як намудро дар дастурҳои пуркунандаи барқ (5) тафтиш кунед.
Дар мавриди батареяҳои Ni-Cd ва Ni-MH, мо тавсия намедиҳем, ки онҳоро ба ҳам ҷудо кунед. Аввалан, мо дар онҳо чизи муфид намеёбем. Дуюм, никел ва кадмий унсурҳои бехатар нестанд. Беҳуда таваккал накунед ва ихтиёрдории онро ба мутахассисони ботаҷриба вогузор кунед.
Подшоҳи аккумуляторҳо, яъне...
6. «Подшохи батареяхо» дар сари кор.
… Батареяи сурб-кислота, ки соли 1859 аз тарафи физики француз сохта шудааст Гастон Плантего (бале, бале, дастгоҳ имсол 161-сола мешавад!). Электролити батарея тақрибан 37% маҳлули кислотаи сулфат (VI) аст ва электродҳо сурб (анод) ва сурб доранд, ки бо қабати диоксиди сурб PbO фаро гирифта шудаанд.2 (катод). Ҳангоми кор дар электродҳо як боришоти сулфати сурб (II) (II) PbSO ба вуҷуд меояд.4. Ҳангоми пур кардани барқ як ҳуҷайра шиддати зиёда аз 2 вольт дорад.
батареяи сурб он дар асл тамоми нуқсонҳо дорад: вазни назаррас, ҳассосият ба разряд ва ҳарорати паст, зарурати нигоҳдорӣ дар ҳолати заряднок, хатари ихроҷи шадиди электролитҳо ва истифодаи металлҳои заҳролуд. Илова бар ин, он муносибати бодиққатро талаб мекунад: санҷиши зичии электролит, илова кардани об ба камераҳо (танҳо тозашуда ё деионизатсияшударо истифода баред), назорати шиддат (дар як камера паст шудани шиддати 1,8 В метавонад ба электродҳо зарар расонад) ва режими махсуси пуркунии барқ.
Пас чаро сохтори қадимӣ то ҳол истифода мешавад? «Подшоҳи аккумуляторҳо» дорои хусусияти ҳокими воқеӣ - қудрат аст. Истеъмоли баланди ҷорӣ ва самаранокии баланди энергия то 75% (ин миқдори энергияро, ки барои пур кардани барқ истифода мешавад, ҳангоми кор барқарор кардан мумкин аст), инчунин тарҳи оддӣ ва арзиши пасти истеҳсолот маънои онро дорад, ки батареяи сурб Он на танҳо барои ба кор андохтани муҳаррикҳои дарунсӯзӣ, балки ҳамчун элементи таъминоти барқии фавқулодда низ истифода мешавад. Сарфи назар аз таърихи 160-сола, батареяи сурб ҳоло ҳам хуб кор мекунад ва бо дигар намудҳои ин дастгоҳҳо иваз карда нашудааст (ва бо он, худи сурб, ки ба шарофати батарея яке аз металлҳои дар миқдори калон истеҳсолшуда мебошад) . То он даме, ки моторизатсия дар асоси муҳаррикҳои дарунсӯзиш идома дорад, мавқеи он эҳтимолан таҳдид намекунад (6).
Ихтироъкорон кушиши сохтани аккумулятори сурбдориро бас накарданд. Баъзе моделҳо маъмул гаштанд ва ҳоло ҳам дар саноати автомобилсозӣ истифода мешаванд. Дар охири асрҳои нуздаҳум ва бистум тарҳҳое сохта шуданд, ки дар онҳо маҳлули H истифода нашуда буд.2SO4балки электролитхои сілтй. Мисоли он батареяи никел-кадмийи Эрнст Юнгнер мебошад, ки дар боло нишон дода шудааст. Соли 1901 Томас Алва Эдисон конструк-цияро тагьир дода, ба чои кадмий оханро истифода барад. Дар муқоиса бо батареяҳои кислота, батареяҳои сілтӣ хеле сабуктаранд, метавонанд дар ҳарорати паст кор кунанд ва коркардашон он қадар душвор нест. Бо вуҷуди ин, истеҳсоли онҳо қиматтар аст ва самаранокии энергия камтар аст.
Пас, оянда чӣ аст?
Албатта, мақолаҳо дар бораи батареяҳо саволҳоро тамом намекунанд. Онҳо, масалан, ҳуҷайраҳои литийро, ки одатан барои қувват додани асбобҳои маишӣ, ба монанди ҳисобкунакҳо ё платаҳои компютерӣ истифода мешаванд, муҳокима намекунанд. Шумо метавонед бештар дар бораи онҳо дар мақолаи январ дар бораи ҷоизаи Нобел дар химия соли гузашта маълумот, ва дар қисми амалӣ - дар як моҳ (аз ҷумла харобшавӣ ва таҷриба).
Барои ячейкахо, махсусан батареяхо перспективахои хуб мавчуданд. Ҷаҳон торафт бештар мобилӣ шуда истодааст, ки ин маънои онро дорад, ки зарурати мустақил шудан аз кабелҳои барқӣ. Таъмини бо энергияи самараноки мошинҳои барқӣ низ як мушкили бузург аст. - то ки онҳо бо мошинҳои дорои муҳаррики дарунсӯзӣ низ аз ҷиҳати самаранокӣ рақобат кунанд.
батареяи аккумуляторӣ
Барои осон кардани муайянкунии намуди ҳуҷайра, рамзи махсуси алифбои рақамӣ ҷорӣ карда шудааст. Барои намудҳое, ки бештар дар хонаҳои мо барои асбобҳои хурд пайдо мешаванд, он шакли рақам-ҳарф-рақам-рақам дорад.
Ва он:
- рақами якум - шумораи ҳуҷайраҳо; барои ҳуҷайраҳои ягона нодида гирифта мешавад;
– ҳарфи аввал навъи ячейкаро нишон медиҳад. Вақте ки он гум мешавад, шумо бо пайванди Leclanche кор мекунед. Дигар намудҳои ҳуҷайраҳо ба таври зерин нишон дода шудаанд:
C – ҳуҷайраи литий (навъи маъмултарин),
H - батарея Ni-MH,
K - батареяи никел-кадмий,
L – ҳуҷайраи сілтӣ;
- ҳарфи зерин шакли пайвандро нишон медиҳад:
F - табақ,
R - силиндрӣ,
P - аломати умумии пайвандакҳое, ки шакли ғайр аз силиндрӣ доранд;
- рақам ё рақамҳои ниҳоӣ андозаи истинодро нишон медиҳанд (қиматҳои каталог ё бевосита нишон додани андозаҳо) (7).
7. Андозаҳои ҳуҷайраҳои маъмул ва батареяҳо.
Намунаҳои аломатгузорӣ:
R03
- ҳуҷайраи синк-графитӣ ба андозаи ангушти хурд. Нишони дигар AAA ё аст.
LR6 - ҳуҷайраи ишқӣ ба андозаи ангушт. Нишони дигар AA ё аст.
HR14 – батарея Ni-MH; ҳарфи C низ барои нишон додани андоза истифода мешавад.
KR20 – Батареяи Ni-Cd, ки андозаи он низ бо ҳарфи D ишора шудааст.
3LR12 – аккумулятори ҳамвор бо шиддати 4,5 В, ки аз се ҳуҷайраи силиндрии сілтӣ иборат аст.
6F22 - Батареяи 9-волта, ки аз шаш ҳуҷайраи ҳамвор Leclanchet иборат аст.
CR2032 – ҳуҷайраи литий бо диаметри 20 мм ва ғафсӣ 3,2 мм.
Ҳамчунин нигаред:
