Bota e baterive - pjesa 3

Historia e baterive moderne fillon në shekullin e nëntëmbëdhjetë, dhe shumica e modeleve në përdorim sot e kanë origjinën nga ky shekull. Kjo situatë dëshmon, nga njëra anë, për idetë e shkëlqyera të shkencëtarëve të asaj kohe dhe, nga ana tjetër, për vështirësitë që lindin në zhvillimin e modeleve të reja.

Pak gjëra janë aq të mira sa nuk mund të përmirësohen. Ky rregull vlen edhe për bateritë - modelet e shekullit XNUMX u rafinuan shumë herë derisa morën formën e tyre aktuale. Kjo vlen edhe për Qelizat Leclanche.

Lidhje për të përmirësuar

Dizajni i kimistit francez është ndryshuar Carl Gassner në një model vërtet të dobishëm: i lirë për t'u prodhuar dhe i sigurt për t'u përdorur. Sidoqoftë, kishte ende probleme - veshja e zinkut e elementit u gërryej gjatë kontaktit me elektrolitin acid që mbushte tasin dhe spërkatja e përmbajtjeve agresive mund të çaktivizonte pajisjen me energji. Vendimi u bë shkrirje sipërfaqja e brendshme e trupit të zinkut (veshje me merkur).

Amalgama e zinkut praktikisht nuk reagon me acidet, por ruan të gjitha vetitë elektrokimike të metalit të pastër. Sidoqoftë, për shkak të rregulloreve mjedisore, kjo metodë e zgjatjes së jetës së qelizave përdoret gjithnjë e më pak (në qelizat pa merkur, mund të gjeni mbishkrimin ose) (1).

2. Paraqitja e qelizave alkaline: 1) kuti (plumb katodë), 2) katodë që përmban dioksid mangani, 3) ndarës elektroda, 4) anodë që përmban KOH dhe pluhur zinku, 5) terminali i anodës, 6) mbyllja e qelizës (izolator elektrodë) . .

Një mënyrë tjetër për të rritur jetëgjatësinë dhe jetëgjatësinë e qelizave është shtimi klorur zinku ZnCl₂ për pastën e mbushjes së filxhanit. Qelizat e këtij dizajni shpesh referohen si Heavy Duty dhe (siç sugjeron emri) janë krijuar për të fuqizuar pajisjet me më shumë energji intensive.

Një përparim në fushën e baterive të disponueshme ishte ndërtimi në vitin 1955 i qelizë alkaline. Shpikja e inxhinierit kanadez Lewis Urry, i përdorur nga kompania aktuale Energizer, ka një strukturë paksa të ndryshme nga ajo e qelizës Leclanchet.

Së pari, nuk do të gjeni një katodë grafiti ose një filxhan zinku atje. Të dy elektrodat janë bërë në formën e pastave të lagura, të ndara (trashese plus reagjentë: katoda përbëhet nga një përzierje e dioksidit të manganit dhe grafitit, anoda e pluhurit të zinkut me një përzierje të hidroksidit të kaliumit), dhe terminalet e tyre janë prej metali ( 2). Megjithatë, reagimet që ndodhin gjatë operimit janë shumë të ngjashme me ato që ndodhin në qelizën Leclanchet.

Një detyrë. Kryeni një "autopsi kimike" në një qelizë alkaline për të zbuluar se përmbajtja është me të vërtetë alkaline (3). Mos harroni se të njëjtat masa paraprake zbatohen për çmontimin e qelizës Leclanchet. Shikoni fushën e kodit të baterisë për mënyrën e identifikimit të një qelize alkaline.

3. "Seksioni" i qelizës alkaline konfirmon përmbajtjen e alkalit.

Bateri të bëra vetë

4. Bateritë shtëpiake Ni-MH dhe Ni-Cd.

Qelizat që mund të rimbushen pas përdorimit kanë qenë qëllimi i projektuesve që në fillimet e zhvillimit të shkencës së energjisë elektrike, prandaj edhe llojet e shumta të tyre.

Aktualisht, një nga modelet që përdoret për të fuqizuar pajisjet e vogla shtëpiake janë bateri nikel-kadmiumi. Prototipi i tyre u shfaq në 1899 kur një shpikës suedez e bëri atë. Ernst Jungner aplikuar për një patentë për një bateri nikel-kadmiumi që mund të konkurronte me bateritë tashmë të përdorura gjerësisht në industrinë e automobilave. bateri me acid plumbi.

Anoda e qelizës është kadmium, katoda është një përbërje trivalente e nikelit, elektroliti është një zgjidhje e hidroksidit të kaliumit (në modele moderne "të thata", një pastë e lagësht trashësish të ngopur me një zgjidhje KOH). Bateritë Ni-Cd (ky është emërtimi i tyre) kanë një tension operativ prej afërsisht 1,2 V - ky është më i vogël se ai i qelizave të disponueshme, gjë që, megjithatë, nuk është problem për shumicën e aplikacioneve. Avantazhi i madh është aftësia për të konsumuar rrymë të konsiderueshme (madje edhe disa amper) dhe një gamë të gjerë të temperaturave të funksionimit.

5. Kontrolloni kërkesat për lloje të ndryshme baterish përpara se t'i karikoni.

Disavantazhi i baterive nikel-kadmium është një "efekt i kujtesës" i rëndë. Kjo ndodh kur rikarikohen shpesh bateritë Ni-Cd të shkarkuara pjesërisht: sistemi sillet sikur kapaciteti i tij është vetëm i barabartë me ngarkesën e rimbushur nga rimbushja. Në disa lloje karikuesish, "efekti i kujtesës" mund të reduktohet duke ngarkuar qelizat në një mënyrë të veçantë.

Prandaj, bateritë e shkarkuara nikel-kadmium duhet të karikohen në një cikël të plotë: fillimisht të shkarkohen plotësisht (duke përdorur funksionin e duhur të karikuesit) dhe më pas të ringarkohen. Rimbushja e shpeshtë gjithashtu zvogëlon jetëgjatësinë e vlerësuar prej 1000-1500 ciklesh (që shumë qeliza të disponueshme do të zëvendësohen nga një bateri e vetme gjatë jetës së saj, kështu që kostoja më e lartë e blerjes do të paguhet shumëfish, për të mos përmendur shumë më pak tendosje në bateri ). mjedisi me prodhimin dhe asgjësimin e qelizave).

Elementet Ni-Cd që përmbajnë kadmium toksik janë zëvendësuar bateritë hidride nikel-metal (Emërtimi Ni-MH). Struktura e tyre është e ngjashme me bateritë Ni-Cd, por në vend të kadmiumit, përdoret një aliazh metalik poroz (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, metale të rralla të tokës) me aftësi për të thithur hidrogjen (4). Tensioni i funksionimit të qelizës Ni-MH është gjithashtu rreth 1,2 V, gjë që i lejon ato të përdoren në mënyrë të ndërsjellë me bateritë NiCd. Kapaciteti i qelizave të Hidridit të Metalit të Nikelit është më i madh se ai i qelizave të Nikel Kadmiumit me të njëjtën madhësi. Megjithatë, sistemet NiMH vetë-shkarkohen më shpejt. Tashmë ka dizajne moderne që nuk e kanë këtë pengesë, por kushtojnë shumë më tepër se modelet standarde.

Bateritë e hidridit të nikel-metalit nuk shfaqin një "efekt memorie" (qelizat e shkarkuara pjesërisht mund të rikarikohen). Sidoqoftë, është gjithmonë e nevojshme të kontrolloni kërkesat e karikimit të secilit lloj në udhëzimet për karikuesin (5).

Në rastin e baterive Ni-Cd dhe Ni-MH, ne nuk rekomandojmë çmontimin e tyre. Së pari, ne nuk do të gjejmë asgjë të dobishme në to. Së dyti, nikeli dhe kadmiumi nuk janë elementë të sigurt. Mos ndërmerrni rreziqe të panevojshme dhe lëreni në dispozicion profesionistëve të trajnuar.

Mbreti i akumulatorëve, pra...

6. “Mbreti i baterive” në punë.

… Bateria e acidit plumb, e ndërtuar në vitin 1859 nga një fizikan francez Gastona Plantego (po, po, pajisja do të mbushë 161 vjeç këtë vit!). Elektroliti i baterisë është rreth 37% tretësirë ​​e acidit sulfurik (VI), dhe elektrodat janë plumb (anodë) dhe plumb të veshura me një shtresë të dioksidit të plumbit PbO.₂ (katodë). Gjatë funksionimit, një precipitat i sulfatit të plumbit (II) (II) PbSO formohet në elektroda₄. Kur ngarkohet, një qelizë ka një tension prej më shumë se 2 volt.

bateri plumbi në fakt ka të gjitha disavantazhet: peshë të konsiderueshme, ndjeshmëri ndaj shkarkimit dhe temperatura të ulëta, nevojën për të ruajtur në gjendje të ngarkuar, rrezikun e rrjedhjes agresive të elektrolitit dhe përdorimin e metaleve toksike. Përveç kësaj, kërkon trajtim të kujdesshëm: kontrollimi i densitetit të elektrolitit, shtimi i ujit në dhomat (përdorni vetëm të distiluar ose të dejonizuar), kontrollin e tensionit (rënia nën 1,8 V në një dhomë mund të dëmtojë elektrodat) dhe një mënyrë e veçantë karikimi.

Pra, pse struktura e lashtë është ende në përdorim? "Mbreti i Akumuluesve" ka atë që është një atribut i një sundimtari të vërtetë - fuqia. Konsumi i lartë aktual dhe efikasiteti i lartë i energjisë deri në 75% (kjo sasi energjie e përdorur për karikim mund të rikuperohet gjatë funksionimit), si dhe dizajni i thjeshtë dhe kosto e ulët e prodhimit, nënkuptojnë që bateri plumbi Përdoret jo vetëm për të ndezur motorët me djegie të brendshme, por edhe si një element i furnizimit me energji emergjente. Pavarësisht historisë 160 vjeçare, bateria e plumbit është ende mirë dhe nuk është zëvendësuar nga llojet e tjera të këtyre pajisjeve (dhe bashkë me të edhe vetë plumbi, i cili falë baterisë është një nga metalet e prodhuara në sasi më të mëdha) . Për sa kohë që motorizimi i bazuar në motorët me djegie të brendshme vazhdon të zhvillohet, pozicioni i tij nuk ka gjasa të kërcënohet (6).

Shpikësit nuk ndaluan përpjekjet për të krijuar një zëvendësim për baterinë e acidit plumb. Disa nga modelet u bënë të njohura dhe ende përdoren në industrinë e automobilave sot. Në fund të shekullit të nëntëmbëdhjetë dhe njëzetë, u krijuan modele në të cilat zgjidhja H nuk u përdor.₂SO₄por elektrolitet alkaline. Një shembull është bateria nikel-kadmium e Ernst Jungner e treguar më sipër. Në vitin 1901 Thomas Alva Edison ndryshoi dizajnin për të përdorur hekur në vend të kadmiumit. Krahasuar me bateritë acidike, bateritë alkaline janë shumë më të lehta, mund të funksionojnë në temperatura të ulëta dhe nuk janë aq të vështira për t'u trajtuar. Megjithatë, prodhimi i tyre është më i shtrenjtë, dhe efikasiteti i energjisë është më i ulët.

Pra, çfarë është më pas?

Sigurisht, artikujt për bateritë nuk i shterojnë pyetjet. Ata nuk diskutojnë, për shembull, qelizat e litiumit, të cilat zakonisht përdoren gjithashtu për të fuqizuar pajisjet shtëpiake si kalkulatorët ose pllakat amë kompjuterike. Mund të mësoni më shumë rreth tyre në artikullin e janarit për çmimin Nobel të vitit të kaluar në Kimi, dhe për pjesën praktike - në një muaj (përfshirë prishjen dhe përvojën).

Ka perspektiva të mira për qelizat, veçanërisht bateritë. Bota po bëhet gjithnjë e më e lëvizshme, që nënkupton nevojën për t'u bërë i pavarur nga kabllot e energjisë. Sigurimi i furnizimit efikas me energji për automjetet elektrike është gjithashtu një sfidë e madhe. - në mënyrë që ato të mund të konkurrojnë me makina me motor me djegie të brendshme edhe për nga ekonomia.

bateri akumulator

Për të lehtësuar identifikimin e llojit të qelizës, është futur një kod i veçantë alfanumerik. Për llojet që gjenden më shpesh në shtëpitë tona për elektroshtëpiake, ai ka formën numër-gërmë-gërmë-numër.

Dhe po:

- shifra e parë është numri i qelizave; injoruar për qelizat e vetme;

– shkronja e parë tregon llojin e qelizës. Kur mungon, keni të bëni me lidhjen Leclanche. Llojet e tjera të qelizave janë etiketuar si më poshtë:

C – qeliza litium (lloji më i zakonshëm),

H – Bateri Ni-MH,

K - bateri nikel-kadmiumi,

L – qelizë alkaline;

- shkronja e mëposhtme tregon formën e lidhjes:

F - pjatë,

R - cilindrike,

P - përcaktimi i përgjithshëm i lidhjeve që kanë një formë të ndryshme nga ajo cilindrike;

– figura ose shifrat përfundimtare tregojnë madhësinë e lidhjes (vlerat e katalogut ose që tregojnë drejtpërdrejt dimensionet) (7).

7. Dimensionet e qelizave dhe baterive popullore.

Shembuj të shënimit:

R03
- një qelizë zinku-grafit me madhësinë e një gishti të vogël. Një tjetër emërtim është AAA ose.

LR6 - një qelizë alkaline me madhësinë e një gishti. Një tjetër emërtim është AA ose.

HR14 – Bateri Ni-MH; shkronja C përdoret gjithashtu për të treguar madhësinë.

KR20 – Bateri Ni-Cd, madhësia e së cilës shënohet edhe me shkronjën D.

3LR12 – një bateri e sheshtë me një tension prej 4,5 V, e përbërë nga tre qeliza alkaline cilindrike.

6F22 - Bateri 9 volt, e përbërë nga gjashtë qeliza të sheshta Leclanchet.

CR2032 – qelizë litiumi me diametër 20 mm dhe trashësi 3,2 mm.

Shih gjithashtu: