Dinja tal-batterija - parti 3

L-istorja tal-batteriji moderni tibda fis-seklu dsatax, minn dan is-seklu joriġinaw il-biċċa l-kbira tad-disinji li qed jintużaw illum. Din is-sitwazzjoni tixhed, minn naħa, l-ideat eċċellenti tax-xjenzati ta 'dak iż-żmien, u, min-naħa l-oħra, id-diffikultajiet li jinqalgħu fl-iżvilupp ta' mudelli ġodda.

Ftit affarijiet huma tant tajbin li ma jistgħux jittejbu. Din ir-regola tapplika wkoll għal batteriji - mudelli tas-seklu XNUMX ġew irfinuti ħafna drabi sakemm ħadu l-forma attwali tagħhom. Dan japplika wkoll għal Ċelloli Leclanche.

Link biex titjieb

Id-disinn tal-kimika Franċiż inbidel Carl Gasner f'mudell tassew utli: irħis għall-manifattura u sikur biex jintuża. Madankollu, kien għad hemm problemi - il-kisja taż-żingu ta 'l-element imsadda mal-kuntatt ma' l-elettrolit aċiduż li mla l-iskutella, u t-titjir ta 'kontenut aggressiv jista' jiskonnettja l-apparat li jaħdem. Id-deċiżjoni saret amalgamazzjoni il-wiċċ ta 'ġewwa tal-korp taż-żingu (kisi tal-merkurju).

L-amalgama taż-żingu prattikament ma tirreaġixxix ma 'aċidi, iżda żżomm il-proprjetajiet elettrokimiċi kollha tal-metall pur. Madankollu, minħabba regolamenti ambjentali, dan il-metodu ta 'estensjoni tal-ħajja taċ-ċelloli jintuża dejjem inqas (fuq ċelloli ħielsa mill-merkurju, tista' ssib l-iskrizzjoni jew) (1).

2. Tqassim taċ-ċelluli alkalini: 1) każ (ċomb tal-katodu), 2) katodu li fih dijossidu tal-manganiż, 3) separatur tal-elettrodu, 4) anodu li fih KOH u trab taż-żingu, 5) terminal tal-anodu, 6) siġillar taċ-ċelluli (iżolatur tal-elettrodu) . .

Mod ieħor biex tiżdied il-lonġevità taċ-ċelluli u l-ħajja huwa li żżid klorur taż-żingu ZnCl₂ għall-pejst tal-mili tat-tazza. Ċelloli ta 'dan id-disinn spiss jissejħu Heavy Duty u (kif jissuġġerixxi l-isem) huma ddisinjati biex iħaddmu apparati li jużaw aktar enerġija.

A breakthrough fil-qasam tal-batteriji li jintremew kien il-kostruzzjoni fl-1955 ta ċellula alkalina. Invenzjoni tal-inġinier Kanadiż Lewis Urry, użata mill-kumpanija Energizer attwali, għandha struttura kemmxejn differenti minn dik taċ-ċellula Leclanchet.

L-ewwel, ma ssibx katodu tal-grafita jew tazza taż-żingu hemmhekk. Iż-żewġ elettrodi huma magħmula fil-forma ta 'pejsts imxarrbin u separati (aġenti li jħaxxnu flimkien ma' reaġenti: il-katodu jikkonsisti f'taħlita ta 'dijossidu tal-manganiż u grafita, l-anodu ta' trab taż-żingu b'taħlita ta 'idrossidu tal-potassju), u t-terminali tagħhom huma magħmula mill-metall ( 2). Madankollu, ir-reazzjonijiet li jseħħu waqt l-operazzjoni huma simili ħafna għal dawk li jseħħu fiċ-ċellula Leclanchet.

Kompitu. Wettaq "awtopsja kimika" fuq ċellula alkalina biex issir taf li l-kontenut huwa tabilħaqq alkalin (3). Ftakar li l-istess prekawzjonijiet japplikaw għaż-żarmar taċ-ċellula Leclanchet. Ara l-qasam tal-Kodiċi tal-Batterija għal kif tidentifika ċellula alkalina.

3. "Sezzjoni" taċ-ċellula alkalina tikkonferma l-kontenut alkali.

Batteriji homemade

4. Batteriji domestiċi Ni-MH u Ni-Cd.

Ċelloli li jistgħu jiġu ċċarġjati mill-ġdid wara l-użu kienu l-għan tad-disinjaturi mill-bidu nett tal-iżvilupp tax-xjenza tal-elettriku, għalhekk il-ħafna tipi minnhom.

Bħalissa, wieħed mill-mudelli użati għall-enerġija apparat domestiku żgħir huma batteriji tan-nikil-kadmju. Il-prototip tagħhom deher fl-1899 meta inventur Svediż għamel dan. Ernst Jungner applika għal privattiva għal batterija tan-nikil-kadmju li tista’ tikkompeti ma’ batteriji li diġà jintużaw ħafna fl-industrija tal-karozzi. batterija ta 'aċidu taċ-ċomb.

L-anodu taċ-ċellula huwa kadmju, il-katodu huwa kompost tan-nikil trivalenti, l-elettrolit huwa soluzzjoni ta 'idrossidu tal-potassju (f'disinji moderni "niexfa", pejst imxarrab ta' sustanzi li jħaxxnu saturat b'soluzzjoni KOH). Il-batteriji Ni-Cd (din hija d-denominazzjoni tagħhom) għandhom vultaġġ operattiv ta 'madwar 1,2 V - dan huwa inqas minn dak ta' ċelloli li jintremew, li, madankollu, mhuwiex problema għal ħafna applikazzjonijiet. Il-vantaġġ kbir huwa l-abbiltà li tikkonsma kurrent sinifikanti (anke ftit amperes) u firxa wiesgħa ta 'temperaturi operattivi.

5. Jekk jogħġbok iċċekkja r-rekwiżiti għal tipi differenti ta 'batteriji qabel ma tiċċarġja.

L-iżvantaġġ tal-batteriji tan-nikil-kadmju huwa "effett tal-memorja" ta 'piż. Dan iseħħ meta spiss jerġgħu jiċċarġjaw batteriji Ni-Cd parzjalment skarikati: is-sistema ġġib ruħha bħallikieku l-kapaċità tagħha hija biss ugwali għall-iċċarġjar riforniment mill-ġdid. F'xi tipi ta 'ċarġers, l-"effett tal-memorja" jista' jitnaqqas billi ċ-ċelloli jiġu ċċarġjati b'mod speċjali.

Għalhekk, il-batteriji tan-nikil-kadmju skarikati għandhom jiġu ċċarġjati f'ċiklu sħiħ: l-ewwel skarikati kompletament (bl-użu tal-funzjoni ta 'ċarġer xierqa) u mbagħad iċċarġjati mill-ġdid. L-iċċarġjar frekwenti wkoll inaqqas il-ħajja stmata ta '1000-1500 ċiklu (li ħafna ċelloli li jintremew se jiġu sostitwiti b'batterija waħda matul il-ħajja tiegħu, għalhekk l-ispiża tax-xiri ogħla tħallas għaliha nfisha ħafna drabi, biex ma nsemmux ħafna inqas tensjoni fuq il-batterija ). ambjent bil-produzzjoni u r-rimi taċ-ċelloli).

Elementi Ni-Cd li fihom il-kadmju tossiku ġew sostitwiti batteriji tan-nikil-idrur tal-metall (Denominazzjoni Ni-MH). L-istruttura tagħhom hija simili għal batteriji Ni-Cd, iżda minflok il-kadmju, tintuża liga tal-metall poruż (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, metalli rari tad-dinja) bil-kapaċità li jassorbi l-idroġenu (4). Il-vultaġġ operattiv taċ-ċellula Ni-MH huwa wkoll ta 'madwar 1,2 V, li jippermettilhom li jintużaw b'mod interkambjabbli ma' batteriji NiCd. Il-kapaċità taċ-ċelloli tan-nikil-idrur tal-metall hija akbar minn dik taċ-ċelloli tan-nikil-kadmju tal-istess daqs. Madankollu, is-sistemi NiMH awto-ħatt aktar malajr. Diġà hemm disinji moderni li m'għandhomx dan l-iżvantaġġ, iżda jiswew ħafna aktar minn mudelli standard.

Il-batteriji tal-idrur tal-metall tan-nikil ma jurux "effett tal-memorja" (ċelluli parzjalment skarikati jistgħu jiġu ċċarġjati mill-ġdid). Madankollu, huwa dejjem meħtieġ li tivverifika r-rekwiżiti tal-iċċarġjar ta 'kull tip fl-istruzzjonijiet għall-ċarġer (5).

Fil-każ ta 'batteriji Ni-Cd u Ni-MH, aħna ma nirrakkomandawx li żarmawhom. L-ewwel, ma nsibu xejn utli fihom. It-tieni nett, in-nikil u l-kadmju mhumiex elementi sikuri. Tiħux riskji bla bżonn u ħalli r-rimi f'idejn professjonisti mħarrġa.

Ir-re tal-akkumulaturi, jiġifieri...

6. "King tal-batteriji" fuq ix-xogħol.

… Batterija taċ-ċomb-aċidu, mibnija fl-1859 minn fiżiku Franċiż Gaston Plantego (iva, iva, l-apparat se jagħlaq 161 sena din is-sena!). L-elettrolit tal-batterija huwa madwar 37% soluzzjoni ta 'aċidu sulfuriku (VI), u l-elettrodi huma ċomb (anodu) u ċomb miksija b'saff ta' dijossidu taċ-ċomb PbO.₂ (katodu). Waqt it-tħaddim, jifforma preċipitat taċ-ċomb(II)(II)PbSO sulfat fuq l-elettrodi₄. Meta tiċċarġja, ċellula waħda għandha vultaġġ ta 'aktar minn 2 volts.

batterija taċ-ċomb fil-fatt għandu l-iżvantaġġi kollha: piż sinifikanti, sensittività għall-iskarigu u temperaturi baxxi, il-ħtieġa li tinħażen fi stat iċċarġjat, ir-riskju ta 'tnixxija ta' elettroliti aggressivi u l-użu ta 'metall tossiku. Barra minn hekk, jeħtieġ immaniġġjar bir-reqqa: verifika tad-densità tal-elettrolit, iż-żieda ta 'ilma mal-kmamar (uża biss distillat jew dejonizzat), kontroll tal-vultaġġ (li tinżel taħt 1,8 V f'kamra waħda tista 'tagħmel ħsara lill-elettrodi) u mod speċjali ta' ċċarġjar.

Allura għaliex l-istruttura antika għadha qed tintuża? Ir-"King of Accumulators" għandu dak li huwa attribut ta 'ħakkiem reali - il-poter. Konsum għoli ta 'kurrent u effiċjenza għolja ta' enerġija sa 75% (dan l-ammont ta 'enerġija użata għall-iċċarġjar jista' jiġi rkuprat waqt it-tħaddim), kif ukoll disinn sempliċi u spiża baxxa ta 'produzzjoni, ifissru li batterija taċ-ċomb Jintuża mhux biss biex jibdew magni ta 'kombustjoni interna, iżda wkoll bħala element ta' provvista ta 'enerġija ta' emerġenza. Minkejja 160 sena ta 'storja, il-batterija taċ-ċomb għadha sejra tajjeb u ma ġietx sostitwita minn tipi oħra ta' dawn l-apparati (u magħha, iċ-ċomb innifsu, li, grazzi għall-batterija, huwa wieħed mill-metalli prodotti fl-akbar kwantitajiet) . Sakemm il-motorizzazzjoni bbażata fuq magni tal-kombustjoni interna tkompli tiżviluppa, il-pożizzjoni tagħha probabbilment mhux se tkun mhedda (6).

L-inventuri ma waqfux jippruvaw joħolqu sostituzzjoni għall-batterija taċ-ċomb-aċidu. Xi wħud mill-mudelli saru popolari u għadhom jintużaw fl-industrija tal-karozzi llum. Fil-bidu tas-sekli dsatax u għoxrin, inħolqu disinji li fihom ma ntużatx is-soluzzjoni H.₂SO₄iżda elettroliti alkalini. Eżempju huwa l-batterija tan-nikil-kadmju ta' Ernst Jungner murija hawn fuq. Fl-1901 Thomas Alva Edison biddel id-disinn biex juża l-ħadid minflok il-kadmju. Meta mqabbla mal-batteriji tal-aċidu, il-batteriji alkalini huma ħafna eħfef, jistgħu joperaw f'temperaturi baxxi u mhumiex daqshekk diffiċli biex jimmaniġġaw. Madankollu, il-produzzjoni tagħhom hija aktar għalja, u l-effiċjenza enerġetika hija aktar baxxa.

Allura, x'inhu jmiss?

Naturalment, l-artikoli dwar il-batteriji ma jeżawrixxux il-mistoqsijiet. Ma jiddiskutux, pereżempju, ċelluli tal-litju, komunement użati wkoll biex iħaddmu apparat tad-dar bħal kalkolaturi jew motherboards tal-kompjuter. Tista' titgħallem aktar dwarhom fl-artiklu ta' Jannar dwar il-Premju Nobel fil-Kimika tas-sena l-oħra, u fuq il-parti prattika - f'xahar (inkluż it-twaqqigħ u l-esperjenza).

Hemm prospetti tajbin għaċ-ċelloli, speċjalment il-batteriji. Id-dinja qed issir aktar u aktar mobbli, li jfisser il-ħtieġa li ssir indipendenti mill-kejbils tal-enerġija. L-iżgurar tal-provvista effiċjenti tal-enerġija għall-vetturi elettriċi hija wkoll sfida kbira. - sabiex ikunu jistgħu jikkompetu ma' karozzi b'magna ta' kombustjoni interna anke f'termini ta' effiċjenza.

batterija akkumulatur

Biex tiġi ffaċilitata l-identifikazzjoni tat-tip taċ-ċellula, ġie introdott kodiċi alfanumeriku speċjali. Għat-tipi l-aktar komunement misjuba fid-djar tagħna għal apparat żgħir, għandu l-forma numru-ittra-ittra-numru.

U iva:

- l-ewwel ċifra hija n-numru ta' ċelloli; injorat għal ċelluli singoli;

– l-ewwel ittra tindika t-tip taċ-ċellula. Meta tkun nieqsa, tkun qed tittratta l-link Leclanche. Tipi oħra ta’ ċelluli huma ttikkettjati kif ġej:

C – ċellula tal-litju (l-aktar tip komuni),

H – Batterija Ni-MH,

K – batterija tan-nikil-kadmju,

L – ċellula alkalina;

- l-ittra li ġejja tindika l-forma tal-link:

F - pjanċa,

R - ċilindriċi,

P - id-denominazzjoni ġenerali ta' links li għandhom forma oħra għajr dik ċilindrika;

– il-figura jew iċ-ċifri finali jindikaw id-daqs tal-link (valuri tal-katalgu jew dimensjonijiet li jindikaw direttament) (7).

7. Dimensjonijiet ta 'ċelloli u batteriji popolari.

Eżempji tal-immarkar:

R03
- ċellula taż-żingu-grafita tad-daqs ta 'saba' ċkejken. Denominazzjoni oħra hija AAA jew.

LR6 - ċellula alkalina daqs saba'. Denominazzjoni oħra hija AA jew.

HR14 – Batterija Ni-MH; l-ittra C tintuża wkoll biex tindika d-daqs.

KR20 – Batterija Ni-Cd, li d-daqs tagħha huwa wkoll immarkat bl-ittra D.

3LR12 – batterija ċatta b'vultaġġ ta' 4,5 V, li tikkonsisti fi tliet ċelloli alkalini ċilindriċi.

6F22 - Batterija ta '9 volt, li tikkonsisti f'sitt ċelluli ċatti Leclanchet.

CR2032 – ċellula tal-litju b'dijametru ta' 20 mm u ħxuna ta' 3,2 mm.

Ara wkoll: