Акумуляторна батарея
Акумуляторна батарея – це електрична гальванічна система, здатна накопичувати хімічну енергію і віддавати її у вигляді електричної енергії в зовнішній ланцюг.
Історія створення акумуляторної батареї
Вперше про створення акумуляторів і акумуляторних батарей заговорив на початку XIX ст. В. В. Петров. Пізніше X. Д. Гротгус і Е. X. Ленц вивчили залежність величини гальванічного поляризації від сили зарядного струму, який зростав до деяких меж. Встановлені закони поляризації відігравали велику роль у розвитку електротехніки. У 1839 р англієць Гров побудував для використання поляризаційних струмів перший акумулятор. У 1860 р французький фізик У. Гастон Планте і російський фізик В. С. Якобі вперше застосували свинцеві пластини і показали акумулятор з електролітом з розчину сірчаної кислоти, але дані акумулятори були неміцними.
Після створення електричних генераторів для заряду акумуляторів почали використовувати енергію палива або води. Це дало можливість апробувати акумуляторні батареї на створених невеликих електричних станціях, а також для застосування в сухопутному і морському транспорті. У 1881 р К. Фор запропонував кріплення акумулятора у вигляді шару сурику на свинцевій пластині за допомогою повсті і пергаменту. Але дані батареї були дуже малої місткості. В цей же період Е. П. Твері-тинів в Кронштадті був створений акумулятор, що працює на розчині сірчаної кислоти з використанням свинцевих решіток. Даний акумулятор набув широкого поширення на всіх військово-морських судах початку XX ст. У 1880-і рр. Н. Н. Бенардос виготовив буферну акумуляторну батарею для конструкції нового апарату, який допомагає проводити зварювальні роботи. На початку XX ст. в Санкт-Петербурзі на заводі фірми “Тюдор” починається серійне виробництво акумуляторів. У 1900 р Т. А. Едісон створив акумуляторні батареї лужного типу. У Росії роботи радянських конструкторів завжди були спрямовані на створення акумуляторів для акумуляторних батарей силового призначення, а також для транспорту, зв’язку та освітлювальних цілей. Іноді виділяють кілька видів акумуляторних батарей. Це батареї, що складаються з акумуляторів тепла, гідравлічних акумуляторів або торф’яних.
До складу акумуляторної батареї входять три основні складові: позитивний електрод, анод і електроліт. Електроди в акумуляторної батареї занурені в електроліт. Причому електроди повинні бути різними металами, так як тільки в цьому випадку створюється різниця потенціалів, необхідна для появи електрорушійної сили.
Принцип роботи акумуляторної батареї
Від електрода в електроліт переходять іони металу електрода для урівноваження енергетичного стану. В результаті такого переходу на електроді утворюються вільні електрони, заряджені негативно. Позитивні іони, що відійшли від електрода, притягуються іншим електродом. Результатом усіх цих змін є створення різниці зарядів у електродів. Сам процес триває аж до того, як буде врівноважено електрохімічне стан в акумуляторної батареї.
Технічні характеристики акумулятора
До таких належать ємність, яка вимірюється в ампер-годинах, середня напруга, що вимірюється в вольтах, питома енергія, яка вимірюється в ватгах-годинах / кілограм (дм3), віддача по ємності, віддача по енергії.
Ємність – це така кількість електроенергії, яку здатна передати в ланцюг, до якої вона приєднана, акумуляторна батарея. Питома енергія – це кількість енергії, яке знімається в результаті розряду з одного кілограма маси і 1 дм3 обсягу акумуляторної батареї. Віддача по ємності – це відношення кількості електрики, повідомленого акумуляторної батареї, до кількості електрики, яке має передати ця акумуляторна батарея в ланцюг.
Для отримання акумуляторної батареї, за допомогою якої отримують джерело струму необхідного напруги, потрібно з’єднати необхідну кількість акумуляторів. Існують стаціонарні і переносні акумуляторні батареї. До стаціонарного типу відносяться батареї, що застосовуються на телефонних станціях, телеграфу.
Переносні батареї підрозділяються на стартерні, тягові, ліхтарні і радіогрупи. По застосуванню різних речовин електродів і електролітів акумуляторні батареї діляться на свинцево-кислотні, кадмієво-нікелеві і залізо-нікелеві системи. Кадмиево-нікелева і залізо-нікелевий найчастіше називаються лужними.
Свинцеві акумуляторні батареї в позитивних пластинах мають двоокис свинцю, а в негативному електроді – губчастий-металевий свинець. Електролітом є розчин сірчаної кислоти H2S04 з питомою вагою 1,18-1,29. При розряді даної батареї кількість сірчаної кислоти зменшується, що призводить до утворення води. При заряді вода витрачається, а кількість сірчаної кислоти в електроліті збільшується, тому напруга акумуляторної батареї залежить від концентрації сірчаної кислоти. При нормальних режимах роботи среднеразрядное напруга становить 1,98 V, а среднезарядное напруга 2,4 V. Для свинцевих акумуляторних батарей елекчроди готуються вмазиваніем пасти, що складається з оксидів свинцю, сірчаної кислоти і води, в свинцево-сурм’яних пастірованную пластину. Дана пластина з обох сторін закривається перфорованим свинцевим листом.
Кадмиево-нікелева акумуляторна батарея має в позитивному електроді суміш оксиду нікелю з графітом, а в негативному електроді – губчастий металевий кадмій в суміші з губчастим залізом. Електролітом для них служить їдкий калій або їдкий натр з питомою вагою 1,2 з добавкою гідроксиду літію. Концентрація електроліту при роботі даної батареї не змінюється, так як не відбувається участі кадмію в хімічній реакції. Середнє розрядна напруга 1,23 V, а середнє зарядна напруга – 1,65 V.
Залізо-нікелеві акумуляторні батареї мають позитивний електрод у вигляді суміші оксиду нікелю з графітом, а негативний електрод – у вигляді дрібного порошку заліза.
Дана батарея має великий саморозряд, що призводить при зміні температури і в період бездіяльності до втрати ємності. Це робить залізо-нікелеві акумуляторні батареї дешевими за собівартістю і з великим терміном служби в порівнянні з іншими акумуляторними батареями. Подальші перспективи розвитку залізонікелевих акумуляторних батарей складаються в дозволі проблем здатності працювати в широких тимчасовому і температурному режимах при мінімальних навантаженнях.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)