VT Farm - шаблон joomla Форекс

1.16 Лужні акумуляторні батареї та електростатичні джерена енергії

Крім розглянутих свинцево-кислотних акумуляторних батарей, які найкраще відповідають вимогам стартерних, на транспортних засобах використовуються інші електрохімічні системи, що мають своє призначення та конструктивне виконання (табл. 1.7).

Screenshot 30

 

В лужних акумуляторах електролітом є розчин їдкого лугу калію (КОН) або натрію (НАОН) у дистильованій воді з можливим додаванням їдкого літію (ЬіОН). Застосовують лужні акумулятори срібно-цинкові (СЦ), кадмієво-нікелеві (КН) та залізно-нікелеві (ЖН) Блоки пластин кадмієво-нікелевих та залізо-нікелевих акумуляторів розміщені в металевому корпусі, заповненому електролітом. При цьому один з електродів акумулятора з'єднаний з корпусом, отже, при складанні акумуляторних батарей корпуси окремих банок роз'єднують. Активною масою мінусового електрода є губчастий кадмій або губчасте залізо, а плюсового - гідрат окису нікелю (№ОН)3 або гідрат його закису (№ОН)г Густина електроліту для срібно-цинкових акумуляторів на основі розчину їдкого калію з вмістом окису цинку становить 1,4 г/см3 ; для кадмієво-нікелевих і залізо-нікелевих на основі їдкого калію з додаванням їдкого літію - 1,19-1,21 г/см3 ; їдкого натрію з додаванням їдкого літію - 1,1- 1,12 г/см3 ; їдкого калію без додавання їдкого літію - 1,25-1,27 г/см3 . При з'єднанні лужних акумуляторів в батареї з відповідною напругою враховують ЕРС кожного акумулятора відповідного типу: СЦ - срібноцинкові - 1,84 В; КН - нікелево-кадмієва - 1,36 В; ЖН - залізо-нікелеві - 1,3 В.

foto shelochnie akkumulyatori ustrojstvo princip dejstviya dostoinstva i nedostatki

 

Позначення лужних акумуляторних батарей таке: СЦ, КН або ЖН - тип батареї; цифра - ємність батареї - А год.; К - каркас металевий; М - кришка знімається; Т - вивідні клеми розміщуються на торцевому боці. Окремими цифрами позначають тип виконання, матеріал активної маси електродів і спосіб їх кріплення, склад електроліту та кількість шарів сепараторів. Режими розрядження вказують так: К - короткий (від 15 хв. до 1 год.); С - середній (1-10-годинний); Д - тривалий (10-годинний і більше); Б - буферний, багатоцикловий (з підзаряджанням від генератора). Батареї цього типу застосовують для живлення систем електрообладнання машин, тягових двигунів електромобілів, а також спеціальної апаратури, встановленої на автомобілях та тракторах. Виготовляють літієві батареї з органічним електролітом, ємність яких на одиницю маси в чотири рази більша, ніж у ртутно-цинкових, і в ЗО, ніж у графічно-цинкових. Літієві акумулятори з неорганічним електролітом мають ще вищу питому енергію, а ЕРС вдвічі вищу, ніж у звичайних кислотних акумуляторах. Ці батареї виготовлені на основі найлегшого металу, дозволяють створювати батареї підвищеної ємності для електромобілів. Автомобіль масою 1 т на таких батареях може розвивати швидкість до 100 км/год. і проїжджати без підзаряджання до 400 км. Розроблені і застосовуються також нові акумуляторні батареї з натрієво-сірчаними електродами, які мають майже втроє меншу масу і втричі збільшують пройдений машиною шлях при живленні тягових двигунів. Акумулятор починає працювати, коли іони натрію проходять через твердий електроліт, де вони утворюють сірчаний натрій. В результаті реакції у колі виникає електричний струм. Один акумулятор розмірами 45x45 мм має масу 100 г і енергетичну потужність 20 Вт год., що в 5-6 разів більше енергетичної потужності свинцево-кислотного акумулятора. Різновидністю хімічних джерел живлення є паливні елементи, де електричний струм виникає при взаємодії активних речовин (палива), що підводяться до спеціальних електродів, вміщених в лужний електроліт. Як паливо може застосовуватись кисень і водень. Внаслідок розкладу атомів водню на позитивні іони та електрони починається реакція з електролітом. При цьому електрони зосереджуються на мінусовому електроді, а на кисневому виникає їх нестача, що зумовлює його позитивний потенціал. При замикані електродів в колі виникає струм, а хімічна реакції триває безперервно. Для роботи паливних елементів використовують й інші гази, а також рідке та тверде паливо, наприклад, вугілля або пилоподібний алюміній. Електростатичні джерела живлення (конденсатори) нагромаджують електроенергію при їх зарядженні від високовольтного випрямляча напругою 220-1200 В або від акумуляторної батареї напругою 12-24 В через високовольтний транзисторний перетворювач. Заряджений конденсатор є джерелом живлення приладів автотракторного електрообладнання, в тому числі і стартера, при цьому зворотне перетворення високої напруги в низьку проводиться за допомогою тиристорного перетворювача. Поєднання конденсаторного джерела живлення зі звичайним генератором і акумуляторною батареєю дозволяє зменшити масу останньої в 5-6 разів.Наприклад, замість стандартної акумуляторної батареї (СТ-55А) масою 18,3 кг і місткістю 10 л можна застосувати малогабаритну батарею від мотоцикла 3,5 кг і об'ємом 1,5 л. Для пуску двигуна стартером використовується енергія конденсатора, який заряджається від акумуляторної батареї через високовольтний перетворювач. Отже, зменшується маса машини і витрата свинцю на виготовлення акумуляторних батарей великої ємності.

 

Будова

 

 

 

400px Alkaline battery english.svg

Поперечний перетин лужної батареї:
positive connection — металевий ковпачок для позитивного зв'язку
current pick up — струмознімання вгору — вугільний стрижень, просочений сполуками на основі парафіну для зменшення втрат води з електроліту. Зверху струмопровід обтиснутий металевим ковпачком для позитивного зв'язку
zinc anode — цинковий анод — цинк у вигляді порошку розміщують в центральній частині батареї
ion conducting separator — іонопровідний сепаратор
outer casing — зовнішній корпус сталевий нікельований. На нього може бути одягнутий картонний або полімерний футляр
manganese oxide cathode — катод являє собою суміш вугілля і діоксиду марганцю. Активну масу позитивного електроду підпресовують до внутрішньої стінки сталевого нікельованого корпусу
pressure expansion seal — 
protective cap — захисний ковпачок
negative terminal — негативний полюс

Слід пам'ятати, що сольові і лужні елементи мають різну полярність корпусу: у сольових він є мінусовим полюсом, у лужних — позитивним.

Стандартні батареї складаються з чотирьох основних компонентів:

  1. Анод — негативно заряджений «паливний» електрод, що містить електрони, які живлять пристрої. У цих батареях представляє желеподібну суміш активного цинку і лужного електроліту. Цинк високого ступеня чистоти у вигляді порошку дозволяє суттєвоо збільшити поверхню реакції.
  2. Катод — позитивно заряджений електрод, що приймає електрони з зовнішнього кола й допомагає їхньому проведенню. Катод являє собою суміш вугілля і діоксиду марганцю. Розміщується навколо анода і електроліту і відокремлюється шаром нетканого матеріалу.
  3. Електроліт — провідник заряду між анодом і катодом всередині елемента. Електролітом є концентрований розчин гідроксиду калію (КОН) з добавками ZnO інколи LiOH, який загущується природними або полімерними сполуками.[1]
  4. Сепаратор — матеріал, що забезпечує бар'єр між анодом і катодом з метою запобігання їхньому дотиканню та забезпечення вільного руху заряду.

Хімічні процеси

У лужній батарейці, анод зроблений з цинкового порошку, що дає більшу поверхню для збільшення потоку електронів, катод в свою чергу складається з діоксиду марганцю. На відміну від цинко-вугільних батарейок електролітом є гідроксид каліюцинково-вугільних хлорид амонію або хлорид цинку).

Напівреакції що здійснюються в в лужній батарейці:

Zn (s) + 2OH (aq) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e
2MnO2 (s) + H2O (l) + 2e →Mn2O3 (s) + 2OH (aq)

Последнее изменениеВторник, 24 декабря 2019 14:33

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх