Dunya batré - bagian 3

Sajarah accu modern dimimitian dina abad XIX, sarta lolobana desain dipaké kiwari asalna ti abad ieu. Kaayaan ieu nunjukkeun, di hiji sisi, kana ideu anu saé para ilmuwan waktos éta, sareng di sisi sanésna, kasusah anu timbul nalika ngembangkeun modél énggal.

Sababaraha hal anu saé anu henteu tiasa dironjatkeun. Aturan ieu ogé lumaku pikeun batré - modél abad ka-XNUMX dirobih sababaraha kali dugi ka bentukna ayeuna. Ieu ogé lumaku pikeun Sél Leclanche.

Tumbu pamutahiran

Desain kimiawan Perancis dirobah Carl Gassner kana model sabenerna mangpaat: mirah pikeun ngahasilkeun sarta aman ngagunakeun. Sanajan kitu, aya kénéh masalah - palapis séng unsur corroded kana kontak jeung éléktrolit asam ngeusian mangkok, sarta splashing kaluar tina eusi agrésif bisa ngaruksak alat Powered. Solusi janten amalgamasi permukaan internal awak séng (lapisan raksa).

Séng amalgam praktis teu meta jeung asam, tapi nahan sagala sipat éléktrokimia logam murni. Tapi, alatan aturan lingkungan, métode manjangkeun umur sél ieu dipaké beuki saeutik (anjeun bisa manggihan atawa dina sél bébas merkuri) (1).

2. Skématik sél basa: 1) perumahan (katoda timah), 2) katoda ngandung mangan dioksida, 3) separator éléktroda, 4) anoda ngandung KOH jeung lebu séng, 5) terminal anoda, 6) sealing sél (insulator éléktroda) . .

Cara séjén pikeun ningkatkeun daya tahan sél sareng umur hirup nyaéta nambihan séng klorida ZnCl₂ pikeun némpelkeun ngeusian cangkir. Sél desain ieu mindeng disebut Heavy Duty na (sakumaha ngaranna nunjukkeun) dirancang pikeun kakuatan leuwih alat-lapar.

Terobosan dina widang batré disposable sumping dina 1955. sél basa. Penemuan insinyur Kanada Lewis Ury, dipaké ku parusahaan Energizer ayeuna, boga struktur rada béda ti struktur sél Leclanche.

Anu mimiti, anjeun moal mendakan katoda grafit atanapi cangkir séng di dinya. Kadua éléktroda dijieun dina bentuk baseuh, pastes dipisahkeun (thickeners ditambah réagen: katoda diwangun ku campuran mangan dioksida jeung grafit, anoda dijieunna tina lebu séng jeung admixture kalium hidroksida), sarta terminal maranéhanana dijieun tina. logam (2). Sanajan kitu, réaksi nu lumangsung salila operasi sarupa pisan jeung nu lumangsung dina sél Leclanche.

Hiji tugas. Laksanakeun "otopsi kimiawi" dina sél basa pikeun nangtukeun yén eusina memang basa (3). Inget yén precautions sarua lumaku pikeun ngabongkar sél Leclanche. Pikeun nangtukeun sél basa, tingali widang Code Batré.

3. The "motong" sél basa confirms eusi alkali.

accu homemade

4. Batré Ni-MH jeung Ni-Cd domestik.

Sél anu tiasa dieusi deui saatos dianggo mangrupikeun tujuan para desainer ti mimiti élmu listrik, ku kituna seueur jinisna.

Ayeuna, salah sahiji modél anu dianggo pikeun ngadayakeun alat-alat rumah tangga leutik nyaéta batré nikel-kadmium. Prototipe maranéhanana muncul dina 1899, nalika hiji panemu Swedia ngalakukeun eta. Ernst Jungner geus Filed a patén pikeun batré nikel-kadmium nu bisa bersaing jeung accu geus loba dipaké dina industri otomotif. batré asam kalungguhan.

Anoda sél nyaéta cadmium, katoda mangrupikeun sanyawa nikel trivalent, éléktrolit mangrupikeun larutan kalium hidroksida (dina desain "garing" modéren, témpél thickener baseuh jenuh sareng solusi KOH). batré Ni-Cd (ieu designation maranéhanana) boga tegangan operasi kira 1,2 V - ieu kirang ti sél disposable, nu kitu, teu jadi masalah pikeun kalolobaan aplikasi. Kauntungannana badag nyaéta kamampuhan pikeun meakeun arus signifikan (malah sababaraha ampere) jeung rupa-rupa suhu operasi.

5. Sateuacan ngecas, pariksa sarat pikeun tipena béda accu.

The disadvantage of accu nikel-kadmium nyaeta burdensome "efek memori". Ieu lumangsung nalika batré Ni-Cd sawaréh discharged remen recharged: sistem behaves saolah-olah kapasitasna ngan sarua jeung muatan replenished salila ngecas. Dina sababaraha jinis pangecas, "efek mémori" tiasa dikirangan ku ngecas sél dina modeu khusus.

Ku alatan éta, accu nikel-cadmium discharged kudu dieusi dina siklus pinuh: mimiti lengkep ngurangan (ngagunakeun fungsi carjer luyu) lajeng ngecas. Sering ngecas ogé ngurangan umur desain 1000-1500 siklus (éta sabaraha sél disposable bakal diganti ku hiji batré leuwih umur na, jadi ongkos meuli nu leuwih luhur bakal mayar sorangan sababaraha kali leuwih, teu nyebut nempatkeun teuing kirang galur dina. batré). lingkungan kalayan produksi sareng pembuangan sél).

Sél Ni-Cd anu ngandung kadmium toksik parantos diganti batré nikel logam hidrida (sebutan Ni-MH). Strukturna sami sareng batré Ni-Cd, tapi tibatan cadmium, aloi logam porous (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, logam bumi jarang) dianggo kalayan kamampuan nyerep hidrogén (4). Tegangan operasi sél Ni-MH ogé kira-kira 1,2 V, anu ngamungkinkeun aranjeunna tiasa dianggo bulak-balik sareng batré NiCd. Kapasitas sél hidrida nikel-logam langkung ageung tibatan sél nikel-kadmium anu ukuranana sami. Sanajan kitu, sistem NiMH timer ngurangan leuwih gancang. Geus aya desain modéren anu henteu ngagaduhan kalemahan ieu, tapi aranjeunna langkung mahal tibatan modél standar.

Batré nikel-logam hidrida teu némbongkeun "efek memori" (sél sawaréh discharged bisa dieusi ulang). Najan kitu, anjeun kudu salawasna pariksa sarat ngecas unggal tipe dina parentah carjer (5).

Dina kasus batré Ni-Cd sareng Ni-MH, kami henteu nyarankeun ngabongkar éta. Firstly, urang moal manggihan nanaon mangpaat di aranjeunna. Bréh, nikel jeung kadmium teu unsur aman. Ulah nyandak resiko nu teu perlu jeung ninggalkeun pembuangan ka professional terlatih.

Raja aki, nyaéta ...

6. "The King of accu" dina karya.

...Aki timah-asam, diwangun dina 1859 ku fisikawan Perancis Gastona Plantego (enya, alat bakal 161 taun taun ieu!). Éléktrolit batré kira-kira 37% larutan asam sulfat (VI), sarta éléktroda téh timah (anoda) jeung timah dilapis ku lapisan timah dioksida PbO.₂ (katoda). Salila operasi, présipitasi timbal(II)(II)PbSO sulfat kabentuk dina éléktroda.₄. Nalika ngecas, hiji sél ngagaduhan tegangan langkung ti 2 volt.

Batré timbel eta sabenerna boga sagala kalemahan: beurat signifikan, sensitipitas ka ngurangan tur hawa low, kudu nyimpen dina kaayaan muatan, résiko leakage éléktrolit agrésif jeung pamakéan logam toksik. Sajaba ti éta, merlukeun penanganan ati-ati: mariksa dénsitas éléktrolit nu, nambahkeun cai ka chambers (maké ukur sulingan atawa cai deionized), kontrol tegangan (serelek handap 1,8 V dina hiji chamber bisa ngaruksak éléktroda) sarta mode ngecas husus.

Janten naha struktur kuno masih dianggo? The "Raja Batré" boga naon atribut pangawasa nyata - kakuatan. Konsumsi arus anu luhur sareng efisiensi énergi anu luhur dugi ka 75% (jumlah énergi anu dianggo pikeun ngecas tiasa pulih nalika operasi), ogé kesederhanaan desain sareng biaya produksi anu rendah hartosna yén batré kalungguhan dipaké teu ngan pikeun ngamimitian mesin durukan internal, tapi ogé salaku unsur catu daya darurat. Sanaos sajarahna 160 taun, batré timah masih kénéh saé sareng teu acan diganti ku jinis alat ieu (sareng sareng éta, nuju nyalira, anu, hatur nuhun kana batréna, mangrupikeun salah sahiji logam anu diproduksi dina panggedena. kuantitas). Salami motorisasi dumasar-mesin durukan terus berkembang, posisina sigana moal kaancam (6).

Inventors pernah lirén nyobian nyieun gaganti batré lead-acid. Sababaraha modél janten populer sareng masih dianggo dina industri otomotif. Dina péngkolan abad ka salapan belas jeung ka dua puluh, desain dijieun nu solusi H teu dipaké.₂SO₄tapi éléktrolit basa. Hiji conto nyaéta batré nikel-kadmium Ernst Jungner ditémbongkeun di luhur. Dina 1901 Thomas Alva Edison robah desain ngagunakeun beusi tinimbang cadmium. Dibandingkeun sareng batré asam, modél alkali langkung hampang, tiasa beroperasi dina suhu anu rendah sareng henteu sesah dicekel. Nanging, produksina langkung mahal sareng efisiensi énergi langkung handap.

Janten, naon salajengna?

Tangtosna, tulisan ngeunaan batré henteu ngaleungitkeun patarosan. Aranjeunna teu ngabahas, contona, isu sél litium, ogé mindeng dipaké pikeun kakuatan parabot rumah tangga kayaning kalkulator atawa motherboards komputer. Anjeun tiasa mendakan langkung seueur ngeunaan aranjeunna dina artikel Januari ngeunaan Hadiah Nobel Kimia taun ka tukang, sareng ngeunaan bagian praktis - dina sabulan (kalebet demolition sareng pangalaman).

Aya prospek anu saé pikeun sél, khususna batré. Dunya janten langkung mobile, sareng ieu hartosna kedah janten mandiri tina kabel listrik. Mastikeun catu daya anu éfisién pikeun kendaraan listrik ogé tangtangan anu ageung. - ambéh maranéhanana bisa bersaing jeung mobil jeung mesin durukan internal tina segi efisiensi.

batré akumulator

Pikeun ngagampangkeun idéntifikasi jinis sél, kode alfanumerik khusus parantos diwanohkeun. Pikeun jinis anu paling sering dipendakan di bumi urang pikeun alat-alat leutik, éta ngagaduhan bentuk nomer-hurup-hurup-angka.

Sareng enya:

– angka kahiji – jumlah sél; dipaliré pikeun sél tunggal;

- hurup kahiji nunjukkeun jinis sél. Nalika anjeunna bolos, anjeun kaayaan link Leclanche. Jenis sél anu sanés dilabélan sapertos kieu:

C - sél litium (tipe paling umum),

H - Baterai Ni-MH,

K - batré nikel-kadmium,

L - sél basa;

- hurup di handap ieu nunjukkeun bentuk tautan:

F - piring,

R - silinder,

P - sebutan umum tautan anu bentukna salian ti silinder;

– angka ahir atawa angka nunjukkeun ukuran link (nilai katalog atawa langsung nunjukkeun dimensi) (7).

7. Diménsi sél populér tur accu.

conto nyirian:

R03
- sél séng-grafit ukuran hiji ramo leutik. designation sejen nyaeta AAA atawa.

LR6 – sél basa saukuran jari. designation sejen nyaeta AA atawa.

HR14 - Baterai Ni-MH; hurup C ogé dipaké pikeun nunjukkeun ukuran.

KR20 – Batré Ni-Cd, ukuranana ogé ditandaan ku hurup D.

3LR12 - batré datar kalayan tegangan 4,5 V, diwangun ku tilu sél basa cylindrical.

6F22 - batré 9-volt diwangun ku genep sél Leclanche datar.

CR2032 - sél litium kalayan diaméter 20 mm sareng ketebalan 3,2 mm.

Tempo ogé: