Batterie Welt - Deel 3

D'Geschicht vun de modernen Batterien fänkt am nonzéngten Joerhonnert un, aus dësem Joerhonnert staamt déi meescht vun den Designen déi haut benotzt ginn. Dës Situatioun beweist engersäits op déi exzellent Iddie vu Wëssenschaftler vun där Zäit, an op der anerer Säit op d'Schwieregkeeten, déi an der Entwécklung vun neie Modeller entstoen.

Puer Saache si sou gutt datt se net kënne verbessert ginn. Dës Regel gëllt och fir Batterien - XNUMXth Joerhonnert Modeller goufen vill Mol raffinéiert bis se hir aktuell Form ugeholl hunn. Dëst gëllt och fir Leclanche Zellen.

Link fir ze verbesseren

Den Design vum franséische Chemiker gouf geännert Carl Gasner zu engem wierklech nëtzlechen Modell: bëlleg ze fabrizéieren a sécher ze benotzen. Wéi och ëmmer, et waren nach ëmmer Probleemer - d'Zinkbeschichtung vum Element korrodéiert beim Kontakt mat dem sauerem Elektrolyt, deen d'Schuel gefëllt huet, an d'Agressiv Inhalter ze sprëtzen konnt den ugedriwwenen Apparat auszeschalten. D'Entscheedung gouf Amalgamatioun déi bannescht Uewerfläch vum Zinkkierper (Quecksilberbeschichtung).

Zinkamalgam reagéiert praktesch net mat Säuren, awer behält all elektrochemesch Eegeschafte vu purem Metall. Wéi och ëmmer, wéinst Ëmweltreglementer gëtt dës Methode fir d'Liewen vun den Zellen ze verlängeren manner a manner benotzt (op Quecksilberfräi Zellen fannt Dir d'Inskriptioun oder) (1).

2. Alkalesch Zell Layout: 1) Fall (Kathode Bläi), 2) Kathode mat Mangandioxid, 3) Elektroden Separator, 4) Anode mat KOH an Zink Stëbs, 5) Anodeterminal, 6) Zelldichtung (Elektrodenisolator). .

Eng aner Manéier fir d'Zelllängtegkeet an d'Liewen ze erhéijen ass d'Zousatz Zinkchlorid ZnCl₂ fir Coupe Fëllung Paste. Zellen vun dësem Design ginn dacks als Heavy Duty bezeechent an (wéi den Numm et scho seet) sinn entwéckelt fir méi energieintensiv Geräter ze stéieren.

En Duerchbroch am Beräich vun de Wegwerfbatterien war de Bau 1955 vun alkalesch Zell. Kanadesch Ingenieur d'Erfindung Lewis Urry, benotzt vun der aktueller Energizer Firma, huet eng Struktur liicht anescht wéi déi vun der Leclanchet Zell.

Éischtens, Dir wäert net eng graphite cathode oder eng Zénk Coupe do fannen. Béid Elektroden ginn a Form vu naass, getrennten Paste gemaach (Verdickungsmëttel plus Reagenz: d'Kathode besteet aus enger Mëschung aus Mangandioxid a Grafit, der Anode vum Zinkstaub mat enger Mëschung vu Kaliumhydroxid), an hir Klemme sinn aus Metall ( 2). Wéi och ëmmer, d'Reaktiounen, déi während der Operatioun optrieden, si ganz ähnlech wéi déi, déi an der Leclanchet Zell optrieden.

Eng Aufgab. Maacht eng "chemesch Autopsie" op enger alkalescher Zell fir erauszefannen datt den Inhalt wierklech alkalesch ass (3). Denkt drun datt déiselwecht Virsiichtsmoossname fir d'Demontage vun der Leclanchet Zell gëllen. Kuckt d'Batterie Code Feld fir wéi eng alkalesch Zell z'identifizéieren.

3. "Sektioun" vun der alkalescher Zell bestätegt den Alkali Inhalt.

Hausgemaachte Batterien

4. Gewalt Ni-MH an Ni-Cd Akkuen.

Zellen, déi nom Gebrauch opgelueden kënne ginn, waren d'Zil vun Designer vun Ufank un vun der Entwécklung vun der Elektrizitéitswëssenschaft, dofir déi vill Aarte vun hinnen.

De Moment ass ee vun de Modeller, déi benotzt gi fir kleng Haushaltsapparater ze stéieren Nickel-Cadmium Akkuen. Hire Prototyp erschéngt am Joer 1899 wéi e schwedesche Erfinder et gemaach huet. Ernst Jungner Demande fir e Patent fir eng Nickel-Cadmium Batterie déi mat Akkuen konkurréiere kéint scho wäit an der Automobilindustrie benotzt. Bläi sauer Batterie.

D'Zellanode ass Kadmium, d'Kathode ass eng trivalent Nickelverbindung, den Elektrolyt ass eng Kaliumhydroxidléisung (a modernen "dréchenen" Designen, eng naass Paste vu Verdickungsmëttel gesättegt mat enger KOH Léisung). Ni-Cd Batterien (dëst ass hir Bezeechnung) hunn eng Betribsspannung vun ongeféier 1,2 V - dat ass manner wéi déi vun ewechzegeheien Zellen, déi awer fir déi meescht Uwendungen kee Problem ass. De grousse Virdeel ass d'Fäegkeet bedeitend Stroum ze verbrauchen (souguer e puer Ampere) an eng breet Palette vun Operatiounstemperaturen.

5. Préift d'Ufuerderunge fir verschidden Aarte vu Batterien virum Laden.

Den Nodeel vun Nickel-Cadmium Batterien ass e belaaschtende "Erënnerungseffekt". Dëst geschitt wann dacks deelweis entlaascht Ni-Cd Batterien opgelueden ginn: de System behält sech wéi wann seng Kapazitéit nëmmen d'selwecht ass wéi d'Laascht, déi duerch Opluedung ersat gëtt. A verschiddenen Zorte vu Ladegeräter kann de "Erënnerungseffekt" reduzéiert ginn andeems d'Zellen an engem speziellen Modus gelueden ginn.

Dofir sollten entlaascht Nickel-Cadmium-Batterien an engem ganzen Zyklus gelueden ginn: fir d'éischt komplett entlooss (mat der entspriechender Ladegerätsfunktioun) an dann erëm opgelueden. Heefeg Opluedstatioun reduzéiert och d'geschätzte Liewensdauer vun 1000-1500 Zyklen (dass vill Wegwerfzellen duerch eng eenzeg Batterie während senger Liewensdauer ersat ginn, sou datt déi méi héich Akafskäschte sech vill Mol méi bezuelen, fir net ze soen vill manner Belaaschtung op der Batterie ). Ëmwelt mat der Produktioun an Entsuergung vun Zellen).

Ni-Cd Elementer déi gëfteg Cadmium enthalen sinn ersat ginn Nickel-Metallhydridbatterien (Ni-MH Bezeechnung). Hir Struktur ass ähnlech wéi Ni-Cd Batterien, awer amplaz vu Kadmium gëtt eng porös Metalllegierung (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, selten Äerdmetaller) mat der Fäegkeet fir Waasserstoff ze absorbéieren benotzt (4). D'Betribsspannung vun der Ni-MH Zell ass och ongeféier 1,2 V, wat et erlaabt datt se austauschbar mat NiCd Batterien benotzt ginn. D'Kapazitéit vun Nickel Metal Hydride Zellen ass méi grouss wéi déi vun Nickel Cadmium Zellen vun der selwechter Gréisst. Wéi och ëmmer, NiMH Systemer selwer entlaascht méi séier. Et gi scho modernen Designen déi dësen Nodeel net hunn, awer si kaschten vill méi wéi Standardmodeller.

Nickel-Metallhydrid-Batterien weisen keen "Erënnerungseffekt" (deelweis entlaascht Zellen kënnen opgelueden ginn). Wéi och ëmmer, et ass ëmmer néideg fir d'Ladefuerderunge vun all Typ an den Instruktioune fir de Ladegeräter (5) ze kontrolléieren.

Am Fall vun Ni-Cd an Ni-MH Batterien empfeelen mir se net ze demontéieren. Als éischt wäerte mir näischt nëtzlech an hinnen fannen. Zweetens, Nickel a Cadmium sinn net sécher Elementer. Huelt keng Risiken onnéideg a léisst d'Entsuergung un ausgebilte Fachleit.

De Kinnek vun den Akkumulatoren, dat ass ...

6. "Kinnek vun Akkuen" op der Aarbecht.

... Bläi-Sauer Batterie, 1859 vun engem franséische Physiker gebaut Gaston Plantego (jo, jo, den Apparat kritt dëst Joer 161 Joer!). D'Batterieelektrolyt ass ongeféier 37% Schwefelsäure (VI) Léisung, an d'Elektroden si Bläi (Anode) a Bläi beschichtet mat enger Schicht vu Bläidioxid PbO.₂ (Kathode). Wärend der Operatioun entsteet e Nidderschlag vu Bläi(II)(II)PbSO-sulfat op den Elektroden₄. Beim Laden huet eng Zell eng Spannung vu méi wéi 2 Volt.

Féierung Batterie et huet eigentlech all Nodeeler: bedeitendst Gewiicht, Sensibilitéit fir Offlossquantitéit an niddreg Temperaturen, de Besoin an engem gelueden Staat ze späicheren, de Risiko vun aggressiv electrolyte Auswee an der Notzung vun gëfteg Metal. Zousätzlech erfuerdert et virsiichteg Handhabung: d'Dicht vum Elektrolyt iwwerpréiwen, Waasser an d'Kammeren addéieren (benotzt nëmmen destilléiert oder deioniséierter), Volt Kontroll (ënner 1,8 V an enger Chamber falen kann d'Elektroden beschiedegen) an e spezielle Lademodus.

Also firwat ass déi antik Struktur nach ëmmer am Gebrauch? De "King of Accumulators" huet wat en Attribut vun engem richtegen Herrscher ass - Muecht. Héich Stroumverbrauch an héich Energieeffizienz bis zu 75% (dës Energie, déi fir d'Lade benotzt gëtt, kann während der Operatioun erholl ginn), souwéi einfachen Design an niddreg Produktiounskäschte bedeiten datt Féierung Batterie Et gëtt benotzt net nëmmen fir Verbrennungsmotoren ze starten, awer och als Element vun der Noutkraaftversuergung. Trotz 160 Joer Geschicht mécht d'Bläi Batterie nach ëmmer gutt a gouf net vun aneren Typen vun dësen Apparater ersat (a mat deem Blei selwer, wat dank der Batterie ee vun de Metaller ass, déi an de gréisste Quantitéite produzéiert gëtt) . Soulaang Motoriséierung baséiert op Verbrennungsmotoren weider entwéckelt, ass seng Positioun net wahrscheinlech menacéiert (6).

Erfinder hunn net opgehalen ze probéieren en Ersatz fir d'Bläi-Sauer Batterie ze kreéieren. E puer vun de Modeller goufe populär a ginn haut nach an der Automobilindustrie benotzt. Um Tour vun der nonzéngten an zwanzegsten Joerhonnerte, Design goufen geschaf an deem H Léisung net benotzt gouf.₂SO₄awer alkalesch Elektrolyte. E Beispill ass dem Ernst Jungner seng Nickel-Cadmium Batterie hei uewen gewisen. Am Joer 1901 Thomas Alva Edison geännert den Design fir Eisen amplaz Kadmium ze benotzen. Am Verglach mat Säurebatterien sinn alkalesch Batterien vill méi hell, kënne bei niddregen Temperaturen funktionnéieren an net sou schwéier ze handhaben. Wéi och ëmmer, hir Produktioun ass méi deier, an d'Energieeffizienz ass manner.

Also, wat ass nächst?

Natierlech ginn d'Artikelen iwwer Batterien d'Froen net aus. Si diskutéieren net, zum Beispill, Lithiumzellen, déi och allgemeng benotzt gi fir Haushaltsgeräter wéi Rechner oder Computer-Motherboards ze stéieren. Dir kënnt méi iwwer si am Januar Artikel iwwer d'lescht Joer Nobelpräis an der Chimie léieren, an op de prakteschen Deel - an engem Mount (inklusiv Ofbau an Erfahrung).

Et gi gutt Perspektiven fir Zellen, besonnesch Batterien. D'Welt gëtt ëmmer méi mobil, dat heescht de Besoin fir onofhängeg vu Stroumkabelen ze ginn. Eng effizient Energieversuergung fir elektresch Gefierer assuréieren ass och eng grouss Erausfuerderung. - fir datt se mat Autoen mat Verbrennungsmotor och a punkto Wirtschaft konkurréiere kënnen.

Akkuen Batterie

Fir d'Zelltyp Identifikatioun ze erliichteren, gouf e speziellen alphanumeresche Code agefouert. Fir déi Aarte déi am meeschten an eisen Haiser fir kleng Apparater fonnt ginn, huet et d'Form Nummer-Bréif-Bréif-Nummer.

An dat:

- déi éischt Ziffer ass d'Zuel vun Zellen; ignoréiert fir eenzel Zellen;

- den éischte Buschtaf weist d'Zelltyp un. Wann et fehlt, hutt Dir mam Leclanche Link ze dinn. Aner Zelltypen sinn wéi follegt markéiert:

C - Lithium Zell (déi meescht üblech Typ),

H - Ni-MH Batterie,

K - Nickel-Cadmium Batterie,

L - alkalesch Zell;

- de folgende Bréif weist d'Form vum Link un:

F - Teller,

R - zylindresch,

P - d'allgemeng Bezeechnung vu Linken déi eng aner Form wéi zylindresch hunn;

- déi lescht Figur oder Zuelen weisen d'Gréisst vum Link un (Katalogwäerter oder direkt Dimensiounen uginn) (7).

7. Dimensiounen vu populäre Zellen a Batterien.

Beispiller Markéierung:

R03
- eng Zink-Grafitzelle d'Gréisst vun engem klenge Fanger. Eng aner Bezeechnung ass AAA oder.

LR6 - eng alkalesch Zell d'Gréisst vun engem Fanger. Eng aner Bezeechnung ass AA oder.

HR14 - Ni-MH Batterie; de Bréif C gëtt och benotzt fir d'Gréisst unzeweisen.

KR20 - Ni-Cd Batterie, d'Gréisst vun deem ass och mam Bréif D markéiert.

3lr12 - eng flaach Batterie mat enger Spannung vu 4,5 V, besteet aus dräi zylindreschen alkalesche Zellen.

6F22 - 9-Volt Batterie, besteet aus sechs Leclanchet flaach Zellen.

CR2032 - Lithiumzelle mat engem Duerchmiesser vun 20 mm an enger Dicke vun 3,2 mm.

Kuckt och: