U mondu di a batteria - parte 3
Cuntenuti
A storia di e batterie muderni principia in u XIXmu seculu, da questu seculu a maiò parte di i disinni in usu oghje urigginari. Sta situazione tistimunia, da una banda, l'idee eccellenti di i scientisti di quellu tempu, è, da l'altra banda, e difficultà chì si sviluppanu in u sviluppu di novi mudelli.
Pochi cose sò cusì boni chì ùn ponu micca esse migliurati. Questa regula s'applica ancu à e batterie - i mudelli di u seculu XNUMXth sò stati raffinati parechje volte finu à ch'elli piglianu a so forma attuale. Questu hè ancu applicà à cellule di Leclanchet.
Link per migliurà
U disignu di u chimicu francese hè statu cambiatu Carl Gasner in un mudellu veramente utile: economicu da fabricà è sicuru d'utilizà. Tuttavia, ci era sempre prublemi - u revestimentu di zincu di l'elementu corrode à u cuntattu cù l'elettrolitu àcitu chì riempia a tazza, è spruzzià u cuntenutu aggressivu puderia disattivà u dispusitivu alimentatu. A decisione hè diventata amalgamazione a superficia interna di u corpu di zincu (coating mercury).
L'amalgama di zincu praticamenti ùn reagisce micca cù l'acidi, ma mantene tutte e proprietà elettrochimiche di u metale puro. In ogni casu, per via di e regule ambientali, stu metudu di allargà a vita di e cellule hè utilizatu menu è menu (nantu à e cellule senza mercuriu, pudete truvà l'inscription o) (1).
2. Disposizione di cellula alkaline: 1) casu (catodu di piombu), 2) catodu chì cuntene diossidu di manganese, 3) separatore di l'elettrodu, 4) anodu chì cuntene KOH è polvera di zincu, 5) terminale di anodu, 6) sigillatura di cellula (isolante d'elettrodu). .
Un altru modu per aumentà a longevità di a cellula è a vita hè di aghjunghje cloruru di zincu ZnCl2 per a pasta di riempimentu di tazza. I celluli di stu disignu sò spessu chjamati Heavy Duty è (cum'è u nome suggerisce) sò pensati per alimentà i dispositi più intensivi di energia.
Un avanzu in u campu di e batterie dispunibuli hè stata a custruzzione in u 1955 di cellula alcalina. Invenzione di l'ingegnere canadese Lewis Urry, utilizatu da l'attuale cumpagnia Energizer, hà una struttura pocu sfarente da quella di a cellula Leclanchet.
Prima, ùn truverete micca un catodu di grafite o una tazza di zincu quì. I dui elettrodi sò fatti in forma di pasti bagnati è separati (addensanti più reagenti: u catodu hè custituitu da una mistura di diossidu di manganese è grafite, l'anodu di polvera di zincu cù una mistura di idrossidu di potassiu), è i so terminali sò fatti di metallu ( 2). In ogni casu, i riazzioni chì si trovanu durante u funziunamentu sò assai simili à quelli chì si trovanu in a cellula Leclanchet.
Un compitu. Eseguite una "autopsia chimica" nantu à una cellula alkalina per sapè chì u cuntenutu hè veramente alkaline (3). Ricurdativi chì e stesse precauzioni s'applicanu à u dismantling di a cellula Leclanchet. Vede u campu di Codice di Batteria per sapè cumu identificà una cellula alcalina.
3. "Section" di a cellula alkaline cunfirma u cuntenutu alkali.
Batterie fatte in casa
4. Batterie domestiche Ni-MH è Ni-Cd.
Cellule chì ponu esse ricaricate dopu l'usu sò stati u scopu di i diseggiani da u principiu di u sviluppu di a scienza di l'electricità, da quì i parechji tipi di elli.
Attualmente, unu di i mudelli utilizati per alimentà i picculi apparecchi di casa sò batterie di nichel-cadmiu. U so prototipu apparsu in u 1899 quandu un inventore svedese hà fattu. Ernst Jungner hà dumandatu una patente per una batteria di nichel-cadmiu chì puderia cumpete cù e batterie digià largamente usate in l'industria di l'automobile. batteria di piombo à l'acidu.
L'anodu di a cellula hè u cadmiu, u catodu hè un compostu di nichel trivalente, l'elettrolitu hè una suluzione di l'idrossidu di potasio (in muderni disinni "secchi", una pasta addensante bagnata saturata cù una suluzione KOH). Batterie Ni-Cd (questa hè a so designazione) anu una tensione operativa di circa 1,2 V - questu hè menu di e cellule dispunibuli, chì, però, ùn hè micca un prublema per a maiò parte di l'applicazioni. U grande vantaghju hè a capacità di cunsumà un currente significativu (ancu parechji amperes) è una larga gamma di temperature di u funziunamentu.
5. Verificate i requisiti per i sfarenti tippi di batterie prima di carica.
U svantaghju di e batterie di nichel-cadmiu hè un "effettu di memoria". Questu accade quandu si ricaricà spessu e batterie Ni-Cd parzialmente scaricate: u sistema si comporta cum'è se a so capacità hè solu uguale à a carica ricaricata da a ricarica. In certi tipi di caricatori, l'"effettu di memoria" pò esse ridutta cù a carica di e cellule in un modu speciale.
Dunque, e batterie di nichel-cadmiu scaricate devenu esse caricate in un ciculu sanu: prima completamente scaricate (aduprendu a funzione di carica adattata) è dopu ricaricate. A ricarica frequente riduce ancu a vita stimata di 1000-1500 cicli (chì parechje cellule dispunibuli seranu rimpiazzate da una sola bateria durante a so vita, cusì u costu di compra più altu pagherà per ellu stessu parechje volte, per ùn dì assai menu sforzu di a bateria). ). ambiente cù a pruduzzione è l'eliminazione di e cellule).
L'elementi Ni-Cd chì cuntenenu cadmiu tossicu sò stati rimpiazzati batterie di nichel-metallu idruru (Designazione Ni-MH). A so struttura hè simile à e batterie Ni-Cd, ma invece di cadmiu, hè aduprata una lega di metalli porosa (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, metalli di terra rara) cù a capacità di assorbe l'idrogenu (4). A tensione di u funziunamentu di a cellula Ni-MH hè ancu di circa 1,2 V, chì li permette di esse utilizatu intercambiablemente cù batterie NiCd. A capacità di e cellule di Nickel Metal Hydrure hè più grande di quella di celle di Nickel Cadmium di a stessa dimensione. Tuttavia, i sistemi NiMH si scaricanu più rapidamente. Ci sò digià disinni muderni chì ùn anu micca stu inconveniente, ma costanu assai più di mudelli standard.
E batterie di idruru di nichel-metallu ùn anu micca un "effettu di memoria" (cellule parzialmente scaricate ponu esse ricaricate). Tuttavia, hè sempre necessariu di verificà i requisiti di carica di ogni tipu in l'istruzzioni per u caricatore (5).
In u casu di batterie Ni-Cd è Ni-MH, ùn ricumandemu micca di disassemblà. Prima, ùn truvamu nunda d'utile in elli. Siconda, u nichel è u cadmiu ùn sò micca elementi sicuri. Ùn pigliate micca risichi inutilmente è lasciate a dispusizione à i prufessiunali furmati.
U rè di l'accumulatori, vale à dì...
6. "Re di batterie" à u travagliu.
... Batteria di piombu-acidu, custruitu in u 1859 da un fisicu francese Gaston Plantego (iè, u dispusitivu hà da esse 161 anni quist'annu!). L'elettrolitu di a bateria hè di circa 37% solu solu di l'acidu sulfuricu (VI), è l'elettrodi sò di piombu (anodu) è di piombu rivestiti cù una strata di diossidu di piombu PbO.2 (cathode). Durante l'operazione, un precipitatu di sulfate di plomb(II)(II)PbSO si forma nantu à l'elettrodi4. Quandu si carica, una cellula hà una tensione di più di 2 volti.
batteria di piombu in realtà hà tutti i disadvantages: pesu significativu, sensibilità à scaricamentu è bassu temperature, a necessità di almacenà in un statu di carica, u risicu di perdite d'elettroliti aggressivi è l'usu di metalli tossichi. Inoltre, esige una manipulazione curretta: cuntrollà a densità di l'elettrolitu, aghjunghje l'acqua à e camere (usu solu distillatu o deionizatu), cuntrollu di tensione (caduta sottu 1,8 V in una camera pò dannà l'elettrodi) è un modu di carica speciale.
Allora perchè l'antica struttura hè sempre in usu? U "Re di Batterie" hà ciò chì hè un attributu di un veru regnu - u putere. Un altu cunsumu di corrente è una alta efficienza energetica finu à u 75% (questa quantità di energia utilizata per a carica pò esse recuperata durante l'operazione), è ancu a simplicità di u disignu è i bassi costi di produzzione significanu chì batteria di piombu Hè utilizatu micca solu per inizià i motori di combustione interna, ma ancu com'è un elementu di alimentazione d'emergenza. Malgradu 160 anni di storia, a bateria di piombu hè sempre bè è ùn hè micca stata rimpiazzata da altri tipi di sti dispusitivi (è cun ellu, u piombu stessu, chì, grazia à a bateria, hè unu di i metalli pruduciutu in quantità maiò) . Mentre a motorizazione basata nantu à i mutori di combustione interna cuntinueghja à sviluppà, a so pusizioni ùn hè micca prubabile di esse minacciata (6).
L'inventori ùn anu micca cessatu di pruvà à creà un sustitutu per a bateria di piombo-acidu. Certi mudelli sò diventati populari è sò sempre usati in l'industria di l'automobile oghje. À u turnu di u XIXmu è u XXu seculu, i disinni sò stati creati in quale a suluzione H ùn hè micca stata utilizata.2SO4ma elettroliti alkalini. Un esempiu hè a bateria di nichel-cadmiu di Ernst Jungner mostrata sopra. In u 1901 Thomas Alva Edison hà cambiatu u disignu per utilizà u ferru invece di u cadmiu. Comparatu à e batterie à l'acidu, e batterie alkaline sò assai più ligeri, ponu operare à basse temperature è ùn sò micca cusì difficili di trattà. Tuttavia, a so pruduzzione hè più caru, è l'efficienza energetica hè più bassa.
Allora, chì hè dopu?
Di sicuru, l'articuli nantu à e batterie ùn anu micca esaurite e dumande. Ùn discute micca, per esempiu, i prublemi di e cellule di lithium, ancu spessu usati per alimentà l'apparecchi domestici cum'è calculatrici o schede madri di computer. Pudete sapè più nantu à elli in l'articulu di ghjennaghju nantu à u Premiu Nobel di Chimica di l'annu passatu, è nantu à a parte pratica - in un mesi (cumprese a demolizione è l'esperienza).
Ci sò boni perspettivi per e cellule, in particulare e batterie. U mondu hè diventatu di più in più mobile, chì significa a necessità di diventà indipindenti di i cables di putenza. Assicurà un fornimentu energeticu efficiente per i veiculi elettrici hè ancu un grande prublema. - per ch'elli ponu cumpete cù vitture cù mutori di combustione interna in termini di efficienza.
accumulatore
Per facilità l'identificazione di u tipu di cellula, hè statu introduttu un codice alfanumericu speciale. Per i tipi più cumunimenti truvati in e nostre case per i picculi apparecchi, hà a forma numero-lettera-lettera-numeru.
È sì:
- primu cifru - numeru di cellule; ignoratu per e cellule singuli;
- a prima lettera indica u tipu di cellula. Quand'ellu hè assente, si tratta di u ligame Leclanche. L'altri tipi di cellule sò etichettati cusì:
C - cellula di lithium (u tipu più cumuni),
H - Batteria Ni-MH,
K - batterie nickel-cadmium,
L - cellula alkaline;
- a lettera seguente indica a forma di u ligame:
F - piastra,
R - cilindrica,
P - designazione generale di ligami chì anu una forma diversa da cilindrica;
- u numaru o i numeri finali indicanu a dimensione di u ligame (valori di catalogu o dimensioni chì indicanu direttamente) (7).
7. Dimensioni di cellula pupulari è batterie.
Esempi di marcatura:
R03
- una cellula di zincu-grafite di a dimensione di un dito. Un'altra designazione hè AAA o.
LR6 - una cellula alcalina di a dimensione di un dito. Un'altra designazione hè AA o.
HR14 - Batteria Ni-MH; a lettera C hè ancu usata per indicà a taglia.
KR 20 - Batteria Ni-Cd, chì a dimensione hè ancu marcata cù a lettera D.
3LR12 - una batteria piatta cù una tensione di 4,5 V, custituita da trè cellule alkaline cilindriche.
6F22 – Batteria 9-volt custituita da sei cellule Leclanche piatte.
CR2032 - cellula di lithium cù un diametru di 20 mm è un grossu di 3,2 mm.
Vede ancu:
