Donya baterei - bagean 3

Sajarah baterei modern diwiwiti ing abad XIX, lan umume desain sing digunakake saiki asale saka abad iki. Kahanan iki nyekseni, ing tangan siji, gagasan-gagasan sing apik banget saka para ilmuwan ing wektu iku, lan, ing tangan liyane, kanggo kesulitan sing muncul ing pangembangan model anyar.

Sawetara perkara sing apik banget sing ora bisa didandani. Aturan iki uga ditrapake kanggo baterei - model abad kaping-XNUMX ditapis kaping pirang-pirang nganti katon saiki. Iki uga ditrapake kanggo Sel Leclanche.

Link kanggo nambah

Desain kimiawan Prancis wis diganti Carl Gasner dadi model tenan migunani: mirah kanggo Pabrik lan aman kanggo nggunakake. Nanging, isih ana masalah - lapisan seng saka unsur corroded nalika kontak karo elektrolit asam sing kapenuhan Bowl, lan splashing metu isi agresif bisa mateni piranti powered. Kaputusan dadi panggabungan lumahing njero awak seng (lapisan merkuri).

Seng amalgam praktis ora reaksi karo asam, nanging nahan kabeh sifat elektrokimia saka logam murni. Nanging, amarga peraturan lingkungan, cara iki kanggo ndawakake umur sel digunakake kurang lan kurang (ing sel bebas merkuri, sampeyan bisa nemokake prasasti utawa) (1).

2. Tata letak sel alkali: 1) kasus (katoda timbal), 2) katoda sing ngandhut mangan dioksida, 3) pemisah elektroda, 4) anoda sing ngandhut KOH lan bledug seng, 5) terminal anoda, 6) sel sealing (elektroda insulator). .

Cara liya kanggo nambah umur lan umur sel yaiku nambah seng klorida ZnCl₂ kanggo cangkir Isi tempel. Sèl desain iki asring diarani Heavy Duty lan (minangka jeneng kasebut) dirancang kanggo nguwasani piranti sing luwih intensif energi.

A temonan ing lapangan batre nganggo ana construction ing 1955 saka sel alkalin. penemuan insinyur Canadian Lewis Urry, digunakake dening perusahaan Energizer saiki, duwe struktur rada beda saka sel Leclanchet.

Pisanan, sampeyan ora bakal nemokake katoda grafit utawa cangkir seng ing kana. Loro-lorone elektroda digawe ing wangun teles, pastes dipisahake (thickeners plus reagens: cathode kasusun saka campuran manganese dioksida lan grafit, anoda saka bledug seng karo admixture saka kalium hidroksida), lan terminal sing digawe saka logam ( 2). Nanging, reaksi sing kedadeyan sajrone operasi meh padha karo sing kedadeyan ing sel Leclanchet.

A tugas. Tindakake "otopsi kimia" ing sel alkalin kanggo mangerteni yen isine pancen alkalin (3). Elinga yen pancegahan padha ditrapake kanggo dismantling saka sel Leclanchet. Deleng kolom Kode Baterei kanggo cara ngenali sel alkalin.

3. "Bagian" saka sel alkalin nandheske isi alkalin.

baterei krasan

4. Baterei Ni-MH lan Ni-Cd domestik.

Sel sing bisa diisi ulang sawise digunakake wis dadi tujuan para desainer wiwit wiwitan pangembangan ilmu listrik, mula akeh jinise.

Saiki, salah sawijining model sing digunakake kanggo nguwasani peralatan rumah tangga cilik yaiku baterei nikel-kadmium. Prototipe kasebut muncul ing taun 1899 nalika panemu Swedia nindakake. Ernst Jungner Applied kanggo paten kanggo baterei nikel-kadmium sing bisa saingan karo baterei wis digunakake digunakake ing industri otomotif. baterei asam timbal.

Anoda sel yaiku kadmium, katoda minangka senyawa nikel trivalen, elektrolit minangka larutan kalium hidroksida (ing desain modern "garing", tempel wet saka thickeners jenuh karo solusi KOH). Baterei Ni-Cd (iki sebutane) duwe voltase operasi kira-kira 1,2 V - iki kurang saka sel sing bisa digunakake, sing, nanging ora dadi masalah kanggo umume aplikasi. Kauntungan gedhe yaiku kemampuan kanggo nggunakake arus sing signifikan (malah sawetara ampere) lan sawetara suhu operasi.

5. Priksa syarat kanggo macem-macem jinis baterei sadurunge ngisi daya.

Kerugian baterei nikel-kadmium minangka "efek memori" sing abot. Iki kedadeyan nalika kerep ngisi ulang baterei Ni-Cd sing sebagian kosong: sistem kasebut tumindak kaya-kaya kapasitase mung padha karo ngisi daya sing diisi ulang. Ing sawetara jinis pangisi daya, "efek memori" bisa dikurangi kanthi ngisi daya sel ing mode khusus.

Mulane, baterei nikel-kadmium sing kosong kudu diisi ing siklus lengkap: pisanan dibuwang kanthi lengkap (nggunakake fungsi pangisi daya sing cocog) banjur diisi ulang. Pangisian daya sing kerep uga nyuda umur kira-kira 1000-1500 siklus (iki akeh sel sing bisa digunakake bakal diganti karo baterei siji sajrone urip, mula biaya tuku sing luwih dhuwur bakal mbayar kaping pirang-pirang, lan uga kurang ketegangan ing baterei. ). lingkungan karo produksi lan pembuangan sel).

Unsur Ni-Cd sing ngandhut kadmium beracun wis diganti baterei nikel-logam hidrida (Ni-MH sebutan). Strukturé padha karo baterei Ni-Cd, nanging tinimbang kadmium, paduan logam keropos (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, logam tanah jarang) digunakake kanthi kemampuan kanggo nyerep hidrogen (4). Tegangan operasi sel Ni-MH uga kira-kira 1,2 V, sing ngidini bisa digunakake bebarengan karo baterei NiCd. Kapasitas sel Nikel Metal Hydride luwih gedhe tinimbang sel Nikel Kadmium kanthi ukuran sing padha. Nanging, sistem NiMH self-discharge luwih cepet. Wis ana desain modern sing ora duwe kekurangan iki, nanging regane luwih akeh tinimbang model standar.

Baterei nikel-logam hidrida ora nuduhake "efek memori" (sel sing dibuwang sebagian bisa diisi ulang). Nanging, iku tansah perlu kanggo mriksa syarat daya saben jinis ing pandhuan kanggo pangisi daya (5).

Ing kasus baterei Ni-Cd lan Ni-MH, ora dianjurake kanggo mbongkar. Kaping pisanan, kita ora bakal nemokake apa-apa sing migunani. Kapindho, nikel lan kadmium dudu unsur sing aman. Aja njupuk risiko ora perlu lan ninggalake pembuangan kanggo profesional terlatih.

Raja akumulator, yaiku ...

6. "King saka baterei" ing karya.

… Baterei asam timbal, dibangun ing taun 1859 dening fisikawan Prancis Gaston Plantego (ya, ya, piranti kasebut bakal dadi 161 taun ing taun iki!). Elektrolit baterei kira-kira 37% larutan asam sulfat (VI), lan elektroda timbal (anoda) lan timbal dilapisi lapisan timbal dioksida PbO.₂ (katoda). Sajrone operasi, endapan timbal(II)(II)PbSO sulfat dibentuk ing elektroda.₄. Nalika ngisi daya, siji sel duwe voltase luwih saka 2 volt.

baterei timbal iku bener duwe kabeh cacat: bobot wujud, sensitivitas kanggo discharge lan kurang Suhu, perlu kanggo nyimpen ing negara daya, risiko bocor elektrolit agresif lan nggunakake logam beracun. Kajaba iku, mbutuhake penanganan sing ati-ati: mriksa Kapadhetan elektrolit, nambah banyu menyang kamar (mung gunakake disaring utawa deionisasi), kontrol voltase (mudhun ngisor 1,8 V ing siji kamar bisa ngrusak elektrods) lan mode pangisian daya khusus.

Dadi, kenapa struktur kuno isih digunakake? "King of Accumulators" nduweni atribut saka panguwasa nyata - kekuwatan. Konsumsi saiki sing dhuwur lan efisiensi energi sing dhuwur nganti 75% (jumlah energi sing digunakake kanggo ngisi daya bisa dibalekake sajrone operasi), uga desain sing gampang lan biaya produksi sing murah, tegese baterei timbal Iki digunakake ora mung kanggo miwiti mesin pembakaran internal, nanging uga minangka unsur sumber daya darurat. Senadyan 160 taun sajarah, baterei timbal isih apik lan durung diganti dening jinis piranti liyane (lan karo iku, mimpin dhewe, kang, thanks kanggo baterei, iku salah siji saka logam diprodhuksi ing jumlah paling gedhe). . Anggere motorisasi adhedhasar mesin pembakaran internal terus berkembang, posisi kasebut mbokmenawa ora bakal kaancam (6).

Penemu ora mandheg nyoba nggawe panggantos baterei asam timbal. Sawetara model dadi populer lan isih digunakake ing industri otomotif saiki. Ing wiwitan abad kaping XNUMX lan kaping XNUMX, desain digawe ing ngendi solusi H ora digunakake.₂SO₄nanging elektrolit alkalin. Conto yaiku baterei nikel-kadmium Ernst Jungner sing ditampilake ing ndhuwur. Ing taun 1901 Thomas Alva Edison diganti desain nggunakake wesi tinimbang kadmium. Dibandhingake karo baterei asam, baterei alkalin luwih entheng, bisa digunakake ing suhu sing kurang lan ora angel ditangani. Nanging, produksi luwih larang, lan efisiensi energi luwih murah.

Dadi, apa sabanjure?

Mesthine, artikel babagan baterei ora ngepenakke pitakonan. Dheweke ora ngrembug, contone, sel lithium, uga umume digunakake kanggo nguwasani peralatan rumah tangga kayata kalkulator utawa motherboard komputer. Sampeyan bisa sinau luwih lengkap babagan iki ing artikel Januari babagan Bebungah Nobel Kimia taun kepungkur, lan babagan praktis - ing sasi (kalebu perisakan lan pengalaman).

Ana prospek apik kanggo sel, utamane baterei. Donya saya tambah akeh seluler, tegese kudu mandiri saka kabel listrik. Njamin pasokan energi sing efisien kanggo kendaraan listrik uga dadi masalah gedhe. - supaya padha bisa saingan karo mobil karo mesin pembakaran internal uga saka segi ekonomi.

baterei akumulator

Kanggo nggampangake identifikasi jinis sel, kode alfanumerik khusus wis dikenalake. Kanggo jinis sing paling umum ditemokake ing omah kita kanggo piranti cilik, nduweni wangun angka-huruf-huruf-nomer.

Lan sing:

- digit pisanan yaiku jumlah sel; digatèkaké kanggo sel siji;

– aksara pisanan nuduhake jinis sel. Nalika iku ilang, sampeyan dealing with link Leclanche. Jinis sel liyane diwenehi label kaya ing ngisor iki:

C - sel lithium (jinis paling umum),

H - Baterai Ni-MH,

K - baterei nikel-kadmium,

L - sel alkalin;

- huruf ing ngisor iki nuduhake wangun link:

F - piring,

R - silinder,

P - sebutan umum pranala sing duwe wangun liyane saka silinder;

– tokoh utawa tokoh pungkasan nuduhake ukuran link (nilai katalog utawa langsung nuduhake dimensi) (7).

7. Ukuran sel lan baterei sing populer.

Tuladha tandha:

R03
- sel seng-grafit ukuran driji sethitik. Sebutan liyane yaiku AAA utawa.

LR6 - sel alkalin ukuran driji. Sebutan liyane yaiku AA utawa.

HR14 - baterei Ni-MH; huruf C uga digunakake kanggo nunjukaké ukuran.

KR20 – Baterei Ni-Cd, ukurane uga ditandhani nganggo huruf D.

3LR12 - baterei warata kanthi voltase 4,5 V, dumadi saka telung sel alkalin silinder.

6F22 - baterei 9-volt, dumadi saka enem sel warata Leclanchet.

CR2032 - sel lithium kanthi diameter 20 mm lan kekandelan 3,2 mm.

Deleng uga: