Charakterystyki porównawcze elementów galwanicznych o wielkości AA. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Charakterystyka porównawcza elementów galwanicznych w rozmiarze AA. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ładowarki, akumulatory, ogniwa galwaniczne

Komentarze do artykułu

Dziś w sklepach i na rynkach można znaleźć wiele różnych ogniw galwanicznych. Które wybrać? Ten artykuł pomoże Ci podjąć właściwą decyzję.

Ogniwa i baterie galwaniczne są szeroko stosowane do zasilania różnych urządzeń elektronicznych. Najczęściej stosowane są elementy w rozmiarze AA. Na półkach można znaleźć podobne produkty różnych firm, głównie dwa systemy elektrochemiczne: solankowy i alkaliczny. Niedawno firma Energizer wprowadziła na rynek baterie litowe 1,5 V AA.

Najważniejsza cecha ogniwa galwanicznego – pojemność (ilość energii elektrycznej, jaką jest ono w stanie oddać do obciążenia) – prawie nigdy nie jest podana na etykiecie. Kupujący może skupić się na telewizyjnych reklamach ogniw, które „pracują nawet dziesięciokrotnie dłużej niż konwencjonalna sól” lub zaufać firmie Energizer, która twierdzi, że nowe ogniwa litowe AA e2 wytrzymują pięć razy dłużej niż konwencjonalne baterie alkaliczne [1 ] Co więcej, nie jest do końca jasne, które elementy nazywa się „zwykłymi”.

Aby ilościowo porównać parametry elementów różnych układów elektrochemicznych, konieczne jest ich badanie w tych samych warunkach. Takie testy przeprowadzono z trzema rodzajami ogniw: solnym Philips Long Life (emf „świeżego” ogniwa – 1,65 V), alkalicznym Duracell Ultra M1,62 (2 V) i litowym Energizer e1,8 (15 V). Każdy z nich został obciążony rezystorem 100 omów, co odpowiada początkowemu prądowi rozładowania wynoszącemu około 1 mA. Dla elementów o rozmiarze AA taki prąd obciążenia jest typowy. Rozładunek odbywał się w cyklach kilkugodzinnych na dobę, co odpowiada rzeczywistym warunkom pracy. Wyjaśnia to skoki napięcia na krzywych rozładowania pokazanych na ryc. XNUMX. Niebieska krzywa odpowiada pierwiastkowi soli, czerwona – zasadowemu, a zielona – litowi. Podczas „spoczynku” napięcie na elemencie dowolnego typu nieznacznie wzrosło, ale po podłączeniu obciążenia szybko spadło do minimum w poprzednim cyklu. Kropki oznaczają wartości pola elektromagnetycznego elementów - napięcia na nich bez obciążenia.

Charakterystyka porównawcza ogniw galwanicznych o rozmiarze AA

Jeżeli za kryterium całkowitego rozładowania ogniwa przyjmiemy spadek napięcia przy jego obciążeniu do 0,9 V, wyznaczona doświadczalnie pojemność ogniwa solnego wyniosła 1 Ah, ogniwa alkalicznego – 2,9 Ah, a ogniwa litowego – 3,5. Ach. W związku z tym nie ma potrzeby mówić o jakichkolwiek pięcio- czy dziesięciokrotnych różnicach w pojemności elementów różnych układów elektrochemicznych.

Na ryc. 2 pokazuje kolejną serię krzywych.

Charakterystyka porównawcza ogniw galwanicznych o rozmiarze AA

Pokazują, jak zmieniał się opór wewnętrzny elementów podczas procesu rozładowania. Zależność między typem elementu a kolorem krzywej jest taka sama jak na ryc. 1. Wartości oporu wewnętrznego R obliczono ze wzoru

gdzie E jest polem elektromagnetycznym elementu; U - napięcie pod obciążeniem; RH to rezystancja obciążenia.

Opór wewnętrzny soli i pierwiastków alkalicznych wzrasta monotonicznie w miarę ich rozładowywania. A opór litu, który gwałtownie spadł na początku wyładowania, pozostaje praktycznie niezmieniony aż do samego końca, a następnie równie gwałtownie wzrasta.

Oczywiście przeprowadzonych eksperymentów nie można nazwać wyczerpującymi. Pojemność elementu nie jest wartością ściśle stałą, zależy od wielu czynników zewnętrznych. Dla różnych elementów jego maksimum można osiągnąć w znacznie odmiennych warunkach rozładowania. Aby to wszystko uwzględnić, należałoby przeprowadzić bardzo dużą serię eksperymentów, nierealnych w warunkach amatorskich.

Spróbujmy jednak sprawdzić uzyskane wyniki za pomocą obliczeń. Aby teoretycznie oszacować maksymalną możliwą pojemność elementów różnych układów elektrochemicznych, należy znać skład chemiczny ich elektrod, elektrolitu oraz reakcję chemiczną zachodzącą w elemencie. W ogniwach solnych i alkalicznych katodą jest cynk, a anodą dwutlenek manganu. Z tego powodu pierwiastki takie nazywane są zbiorczo manganem-cynkiem. Ale elektrolit w nich jest inny: sól (zwykle chlorek amonu) lub zasada (wodorotlenek potasu). Według [2] reakcja zachodzi w solach manganu i cynku

i alkaliczne

Nie ma wiarygodnych informacji na temat materiału elektrod i reakcji chemicznej zachodzącej w ogniwie litowym. Możemy jedynie założyć, że elektrodami są lit i dwutlenek manganu, a elektrolitem jest roztwór nadchloranu litu w węglanie propylenu. Jeśli to przypuszczenie jest słuszne, zgodnie z [2] reakcji ulega ogniwo litowe

Korzystając z prawa Faradaya, otrzymujemy wyrażenie określające pojemność ogniwa galwanicznego C, Ah:

gdzie m to masa reagujących substancji. F = 96,5-103 C/g-eq to liczba Faradaya; n - wartościowość (dla ogniw galwanicznych solnych i alkalicznych - 2, dla litu - 1); M jest całkowitą masą cząsteczkową reagentów.

Ważymy ogniwa galwaniczne o rozmiarze AA: sól – 17 g, alkalia – 24 g, lit – 15 g. ) jest pomijalna i można ją pominąć.

Całkowitą masę cząsteczkową reagujących substancji obliczamy z powyższych równań reakcji chemicznych: dla soli - 346 g, dla zasad - 257 g, dla litu - 94 g. Podstawiając wartości liczbowe do wzoru otrzymujemy maksymalna możliwa pojemność elementu solnego – 2,6 Ah, alkalicznego – 5 Ah, litowego – 4,3 Ah. Różnice między obliczonymi wartościami pojemności a zmierzonymi można wyjaśnić raczej przybliżonymi założeniami przyjętymi w obliczeniach.

Nie stwierdzono więc różnic pięcio- i dziesięciokrotnych. Teoretyczna pojemność ogniwa alkalicznego jest około dwukrotnie większa niż ogniwa solnego, a lit nie ma pod tym względem przewagi nad ogniwem alkalicznym. Jest to zgodne z wynikami eksperymentów. Na podstawie wyników wszystkich wykonanych prac możemy stwierdzić, co następuje:

1. Ogniwa litowo-galwaniczne charakteryzują się najbardziej stabilnym napięciem, najniższą rezystancją wewnętrzną, która praktycznie nie zależy od stopnia rozładowania i największą, choć niewielką, pojemnością. Najlepiej stosować je do zasilania urządzeń o dużym poborze prądu, a także w urządzeniach, które automatycznie wyłączają się w przypadku spadku napięcia zasilania (np. aparatów cyfrowych).

2. Ogniwa alkaliczne mają pojemność porównywalną z litem i są również w stanie dostarczyć do obciążenia duży prąd, ale przy niższym napięciu. Najlepiej sprawdzają się w urządzeniach o średnim poborze prądu bez automatycznej regulacji napięcia. W wielu przypadkach ogniwa alkaliczne są preferowane zamiast litowych, ponieważ są trzy do czterech razy tańsze.

3. Ogniwa solne mają najmniejszą pojemność i najwyższy opór wewnętrzny. Wskazane jest stosowanie ich w urządzeniach o niskim poborze prądu.

literatura

Energizer. produkty akumulatorowe. - <energizer-eu.com/en/e2_lithium/defeult.htm>.
Zagorsky V. Wykłady z chemii ogólnej i nieorganicznej. Wykład 5. - <chem.msu.su/rus/teaching/general/lection5.html#3>.

Autor: I.Podushkin, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Ładowarki, akumulatory, ogniwa galwaniczne.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Komputer w formacie baterii AA 26.04.2016

Programista ze Szwecji Johan Kanflo stworzył komputer jednopłytkowy w kształcie baterii AA. Komputer jest umieszczany w zwykłym gnieździe baterii i może działać jako urządzenie komputerowe w różnych gadżetach DIY.

Programista nazwał swój wynalazek AAduino, ponieważ jest to pomniejszony klon słynnego jednopłytkowego komputera Arduino. Kanflo wpadł na pomysł stworzenia komputera w formacie bateryjnym – potrzebował miniaturowego i autonomicznego urządzenia obliczeniowego do złożenia kieszonkowego węzła radiowego.

Aby rozpocząć pracę z AAduino, wystarczy podłączyć go do gniazda baterii, przestrzegając odwrotnej polaryzacji. Komputer może być zasilany bateriami włożonymi do pozostałych wolnych gniazd w komorze.

Miniaturowa płytka komputerowa zawiera 8-bitowy mikrokontroler Atmega328P pracujący z częstotliwością 8 MHz, transceiver RFM69C służący do komunikacji, a także dwa czujniki temperatury i diodę LED.

Taki komputer może przydać się wynalazcom i miłośnikom domowej elektroniki. AAduino jest bardzo łatwy do zintegrowania z gadżetami DIY, ponieważ wymaga tylko jednej komory baterii AA, którą łatwo znaleźć.

Schemat komputerowy Kanflo został udostępniony bezpłatnie w zasobie GitHub i teraz każdy może go złożyć.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Emocje Zachodu i Wschodu

▪ Turbina wiatrowa Challenergy odporna na silne wiatry

▪ Uprawa mięsa z grzybów

▪ Elektronika pomoże kierowcy samochodu uniknąć wypadku

▪ Kształt ucha wpływa na słuch

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny Zasilanie. Wybór artykułów

▪ artykuł Korespondencja modeli i obudów magnetowidów GRUNDIG. Informator

▪ artykuł Jak działają banki krwi? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Zastępca Dyrektora Generalnego. Opis pracy