|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
KSIĄŻKI I ARTYKUŁY Rozdział 1 1.1. Rodzaje ogniw galwanicznych
Katalog / Baterie i akumulatory Jednorazowe źródła prądu galwanicznego są zunifikowanym pojemnikiem zawierającym elektrolit zaabsorbowany przez materiał aktywny separatora i elektrod (anodę i katodę), dlatego nazywane są ogniwami suchymi. Termin ten jest używany w odniesieniu do wszystkich ogniw, które nie zawierają ciekłego elektrolitu. Konwencjonalne ogniwa suche obejmują ogniwa węglowo-cynkowe lub ogniwa Leclancheta [1]. Suche ogniwa są używane do niskich prądów i pracy przerywanej. Dlatego takie elementy są szeroko stosowane w telefonach, zabawkach, systemach alarmowych itp. Ponieważ asortyment urządzeń wykorzystujących suche ogniwa jest bardzo szeroki, a dodatkowo wymagana jest ich okresowa wymiana, istnieją normy dotyczące ich wymiarów [1]. Podczas procesu rozładowania napięcie suchego ogniwa spada od napięcia nominalnego do napięcia odcięcia (napięcie odcięcia to minimalne napięcie, przy którym akumulator jest w stanie dostarczyć minimalną energię), tj. zazwyczaj od 1,2 V do 0,8 V/ogniwo, w zależności od zastosowania. W przypadku wyładowania, po podłączeniu do elementu o stałej rezystancji po zamknięciu obwodu, napięcie na jego zaciskach gwałtownie spada do pewnej wartości nieco mniejszej niż napięcie początkowe. Prąd płynący w tym przypadku nazywany jest początkowym prądem rozładowania. Funkcjonalność ogniwa suchego zależy od poboru prądu, napięcia odcięcia i warunków rozładowania. Sprawność ogniwa wzrasta wraz ze spadkiem prądu rozładowania. W przypadku suchych ogniw ciągłe rozładowanie trwające krócej niż 24 godziny można sklasyfikować jako rozładowanie o dużej szybkości. Pojemność elektryczna suchego ogniwa jest negocjowana dla rozładowania przez stałą rezystancję przy danym napięciu końcowym w godzinach, w zależności od początkowego rozładowania, i jest reprezentowana przez wykres lub tabelę. Wskazane jest skorzystanie z wykresu lub tabeli producenta dla konkretnego akumulatora. Wynika to nie tylko z konieczności uwzględnienia właściwości produktu, ale także z faktu, że każdy producent podaje swoje zalecenia dotyczące najlepszego wykorzystania swoich produktów. Wewnętrzna rezystancja baterii może ograniczać ilość potrzebnego prądu, na przykład podczas błysku. Początkowy stały prąd, który bateria może zapewnić przez krótki czas, nazywa się prądem błyskowym. Oznaczenie typu elementu zawiera litery, które odpowiadają prądom błyskowym i rezystancji wewnętrznej elementu, mierzonej przy prądzie stałym i przemiennym. Prąd błysku i rezystancja wewnętrzna są bardzo trudne do zmierzenia, a ogniwa mogą mieć długi okres przydatności do spożycia, ale prąd błysku może się zmniejszyć. 1.1. Rodzaje ogniw galwanicznych Elementy węglowo-cynkowe Ogniwa węglowo-cynkowe (manganowo-cynkowe) są najczęściej spotykanymi ogniwami suchymi. Ogniwa cynkowo-węglowe wykorzystują pasywny (węglowy) kolektor prądu w kontakcie z anodą z dwutlenku manganu (MnO2), elektrolitem z chlorku amonu i katodą cynkową. Elektrolit ma konsystencję pasty lub impregnuje porowatą membranę. Taki elektrolit jest mało mobilny i nie rozprzestrzenia się, dlatego ogniwa nazywane są suchymi. Nominalne napięcie ogniwa węglowo-cynkowego wynosi 1,5 V. Suche elementy mogą mieć kształt cylindryczny, dyskowy i prostokątny. Urządzenie prostokątnych elementów jest podobne do dyskowych. Anoda cynkowa wykonana jest w formie cylindrycznej miseczki, która jest jednocześnie pojemnikiem. Ogniwa dyskowe składają się z cynkowej płytki, tekturowej membrany nasączonej roztworem elektrolitu oraz dociśniętej warstwy elektrody dodatniej. Elementy dysku są połączone ze sobą szeregowo, powstała bateria jest izolowana i pakowana w etui. Elementy węglowo-cynkowe są „odzyskiwane” podczas przerwy w pracy. Zjawisko to jest spowodowane stopniowym wyrównywaniem się lokalnych niejednorodności składu elektrolitu powstających podczas procesu rozładowania. W wyniku okresowego „odpoczynku” wydłuża się żywotność elementu. Należy to wziąć pod uwagę przy intensywnym użytkowaniu ogniw (i używaniu kilku kompletów do pracy, aby jeden komplet miał wystarczający czas na regenerację. Np. przy korzystaniu z odtwarzacza nie zaleca się używania jednego kompletu baterii przez więcej niż dwie godziny z rzędu.Przy zmianie dwóch zestawów elementy czasu pracy ulegają potrojeniu. Zaletą elementów węglowo-cynkowych jest ich stosunkowo niski koszt. Istotne wady obejmują znaczny spadek napięcia podczas rozładowania, niską moc właściwą (5 ... 10 W / kg) i krótki okres trwałości. Niskie temperatury zmniejszają efektywność wykorzystania ogniw galwanicznych, a wewnętrzne nagrzewanie akumulatora ją zwiększa. Wzrost temperatury powoduje korozję chemiczną elektrody cynkowej przez wodę zawartą w elektrolicie i wysychanie elektrolitu. Czynniki te można w pewnym stopniu skompensować, utrzymując akumulator w podwyższonej temperaturze i wprowadzając do ogniwa roztwór soli fizjologicznej przez wcześniej wykonany otwór. Pierwiastki alkaliczne Podobnie jak ogniwa cynkowo-węglowe, ogniwa alkaliczne wykorzystują anodę MnO2 i katodę cynkową z oddzielnym elektrolitem. Różnica między ogniwami alkalicznymi a węglowo-cynkowymi polega na zastosowaniu elektrolitu alkalicznego, dzięki czemu podczas rozładowania praktycznie nie wydzielają się gazy i można je uszczelnić, co jest bardzo ważne dla wielu ich zastosowań. Napięcie ogniw alkalicznych jest o około 0,1 V mniejsze niż ogniw węglowo-cynkowych w tych samych warunkach. Dlatego te elementy są wymienne. Napięcie ogniw z elektrolitem alkalicznym zmienia się znacznie mniej niż ogniw z elektrolitem solnym. Ogniwa z elektrolitem alkalicznym charakteryzują się również wyższą energią właściwą (65...90 Wh/kg), mocą właściwą (100...150 kWh/m3) oraz dłuższą trwałością. Ładowanie ogniw i akumulatorów manganowo-cynkowych Wytwarzane asymetrycznym prądem przemiennym. Ogniwa można ładować roztworem soli fizjologicznej lub alkalicznym elektrolitem o dowolnym stężeniu, ale niezbyt rozładowanym i bez uszkodzenia elektrod cynkowych. W ramach daty ważności określonej dla danego typu ogniwa lub baterii możliwe jest wielokrotne (6...8 razy) przywrócenie sprawności [2]. Suche akumulatory i ogniwa są ładowane ze specjalnego urządzenia, które pozwala uzyskać prąd ładowania o wymaganej postaci: przy stosunku składowych ładowania i rozładowania 10:1 oraz stosunku czasu trwania impulsu tych składowych 1:2 . To urządzenie pozwala ładować baterie zegarkowe i aktywować stare małe baterie. Podczas ładowania baterii zegarka prąd ładowania nie powinien przekraczać 2 mA. Czas ładowania to nie więcej niż 5 godzin. Akumulator jest włączany przez dwa połączone równolegle łańcuchy diod z rezystorami. Asymetryczny prąd ładowania uzyskuje się w wyniku różnicy rezystancji rezystorów. Koniec ładowania jest określany przez ustanie wzrostu napięcia na akumulatorze. Napięcie uzwojenia wtórnego transformatora ładowarki dobiera się tak, aby napięcie wyjściowe przekraczało napięcie znamionowe elementu o 50 ... 60%. Czas ładowania baterii za pomocą opisywanego urządzenia powinien wynieść około 12...16 godzin. Pojemność ładowania powinna być o około 50% większa niż pojemność znamionowa akumulatora. pierwiastki rtęciowe Pierwiastki rtęci są bardzo podobne do pierwiastków alkalicznych. Używają tlenku rtęci (HgO). Katoda składa się z mieszaniny proszku cynku i rtęci. Anoda i katoda są oddzielone separatorem i membraną nasączoną 40% roztworem alkalicznym. Elementy te charakteryzują się długim terminem przydatności do spożycia oraz większą pojemnością (dla tej samej objętości). Napięcie ogniwa rtęciowego jest o około 0,15 V niższe niż ogniwa alkalicznego. Ogniwa rtęciowe charakteryzują się wysoką energią właściwą (90...120 Wh/kg, 300...400 kWh/m3), stabilnością napięciową oraz dużą wytrzymałością mechaniczną. Dla urządzeń małogabarytowych stworzono zmodernizowane elementy typu RTs-31S, RTs-33S oraz RTs-55US. Energia właściwa elementów RTs-31S i RTs-55US wynosi 600 kWh/m3, elementów RTs-33S 700 kWh/m3. Elementy RC-31S i RC-33S służą do zasilania zegarków i innego sprzętu. Elementy RC-55US przeznaczone są do aparatury medycznej, w szczególności do wyrobów medycznych do implantacji. Elementy RC-31S i RC-33C działają przez 1,5 roku przy prądach odpowiednio 10 i 18 μA, a element RC-55US zapewnia działanie wszczepialnych wyrobów medycznych przez 5 lat. Ogniwa rtęciowe pracują w zakresie temperatur od 0 do +50oC; Istnieją modyfikacje pierwiastków, w których zamiast proszku cynkowego (elektroda ujemna) stosuje się stopy indu i tytanu. Ponieważ rtęci jest mało i jest toksyczna, nie należy wyrzucać ogniw rtęciowych po ich zużyciu. Należy je poddać recyklingowi. srebrne elementy Posiadają „srebrne” katody wykonane z Ag2O i AgO. Ich napięcie jest o 0,2 V wyższe od napięcia węglowo-cynkowego w porównywalnych warunkach [1]. Ogniwa litowe Wykorzystują anody litowe, elektrolit organiczny oraz katody wykonane z różnych materiałów. Mają bardzo długi okres przydatności do spożycia, wysoką gęstość energii i działają w szerokim zakresie temperatur, ponieważ nie zawierają wody. Ponieważ lit ma najwyższy potencjał ujemny w stosunku do wszystkich metali, ogniwa litowe charakteryzują się najwyższym napięciem znamionowym przy minimalnych wymiarach.W takich ogniwach zwykle jako rozpuszczalniki stosuje się związki organiczne. Rozpuszczalnikami mogą być również związki nieorganiczne, takie jak SOCl2, które również są substancjami reaktywnymi. Przewodnictwo jonowe zapewnia się wprowadzając do rozpuszczalników sole z dużymi anionami, np.: LiAlCl4, LiClO4, LiBFO4. Specyficzna przewodność elektryczna niewodnych roztworów elektrolitów jest o 1 ... 2 rzędy wielkości niższa niż przewodność roztworów wodnych. Ponadto procesy katodowe w nich zwykle przebiegają powoli, dlatego w ogniwach z elektrolitami niewodnymi gęstości prądu są niskie. Wady ogniw litowych to stosunkowo wysoki koszt, wynikający z wysokiej ceny litu, specjalne wymagania dotyczące ich produkcji (konieczność stosowania atmosfery obojętnej, oczyszczanie rozpuszczalników niewodnych). Należy również pamiętać, że niektóre ogniwa litowe są wybuchowe po otwarciu. Takie elementy są zwykle wykonane w konstrukcjach przyciskowych o napięciu 1,5 V i 3 V. Z powodzeniem dostarczają zasilanie do obwodu przy zużyciu około 30 μA w trybie stałym lub 100 μA w trybie przerywanym. Ogniwa litowe są szeroko stosowane w zasilaczach rezerwowych do obwodów pamięci, przyrządów pomiarowych i innych zaawansowanych technologicznie systemów. Wstecz (Wstęp) Naprzód (Baterie wiodących firm na świecie)
Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
▪ Grafen stanie się jeszcze bardziej giętki i elastyczny ▪ Przemysłowy komputer bez wentylatora mieści się w dłoni ▪ Laptop do gier Maingear Pulse 17
▪ sekcja witryny Nadzór audio i wideo. Wybór artykułu ▪ artykuł Apetyt przychodzi wraz z jedzeniem. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Ile nerek pozostaje u pacjenta po przeszczepie nerki od dawcy? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Produkcja bezpieczników na dowolny prąd. Informator ▪ artykuł Dwukolorowy wskaźnik sieci. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony