Kaip veikia akumuliatoriaus technologija?
Švinas ir rūgštis yra du dalykai, kuriuos daugelis žmonių žino pakankamai gerai, kad išvengtų. Švinas yra sunkusis metalas, kuris gali sukelti visišką skalbinių sąrašą sveikatos problemų, o rūgštis yra gerai rūgšta. Vien tik žodžio paminėjimas sukelia žalingų burbuliukų žaliąsias skysčio ir nesąmoningų mokslininkų, kurie stengiasi pasaulio dominuoti.
Tačiau, kaip šokoladas ir žemės riešutų sviestas, švinas ir rūgštis, atrodo, nevyksta kartu, bet jie daro. Be švino ir rūgšties neturėtume automobilių akumuliatorių, be automobilių akumuliatorių neturėtume jokių šiuolaikinių priedų ar pagrindinių reikmenų, tokių kaip žibintai , kuriems reikalinga elektrinė sistema. Taigi, kaip tiksliai, ar šios dvi mirtinos medžiagos susibūrė, kad suformuotų tvirtą automobilių elektroninių sistemų pagrindą? Atsakymas, pasiskolinti frazės posūkį, yra elementarus.
Elektros energijos laikymo mokslai
Elektrinės baterijos yra tiesiog laikymo indai, kurie gali laikyti elektros krūvį ir iškrauti į apkrovą. Kai kurios baterijos gali pagaminti elektros srovę iš pagrindinių komponentų, kai tik jos yra sumontuotos. Šios baterijos vadinamos pagrindinėmis baterijomis , ir paprastai jos išsikrauna, kai įkrovimas išeikvotas. Automobilinės baterijos įeina į kitą kategoriją elektros baterijos, kurią galima įkrauti, iškrauti ir vėl įkrauti. Šios antrinės baterijos naudoja grįžtamą cheminę reakciją, kuri skiriasi nuo vieno tipo įkraunamos baterijos į kitą.
Tai reiškia, kad dauguma žmonių gali lengvai suprasti, AA arba AAA baterijos, kurias perkate parduotuvėje, tvirtai laikosi nuotolinio valdymo pulte, o tada, kai jie miršta, išmesti yra pagrindinės baterijos. Jie surenkami, paprastai iš cinko-anglies, cinko ir mangano dioksido ląstelių, ir jie gali tiekti srovę be įkrovimo. Kai jie miršta, tu juos išmesi arba, jei to nori, išmesti tinkamai.
Žinoma, tuos pačius AA arba AAA baterijas galite įsigyti "įkraunama" forma, kuri kainuoja daugiau. Šios įkraunamos baterijos paprastai naudoja nikelio-kadmio arba nikelio-metalo hidrido ląsteles. Skirtingai nuo tradicinių "šarminių" akumuliatorių, NiCd ir NiMH baterijos nesudaro galimybės surinkti apkrovos srovei. Vietoje to ląstelėms yra naudojama elektros srovė, dėl kurios akumuliatoriuje susidaro cheminė reakcija. Tuomet laikykite bateriją nuotolinio valdymo pulte, o kai miršta, įdėkite ją į įkroviklį, o srovės taikymas pakeičia cheminį procesą, kuris įvyko iškrovus.
Automobilių akumuliatoriai, naudojantys švino ir sieros rūgšties vietoj nikelio oksidu hidroksido ir vandenilio sugeriančiojo lydinio, yra panašūs į veikiančias NiMH baterijas. Kai akumuliatoriumi naudojama elektros srovė, susidaro cheminė reakcija ir saugomas elektros krūvis. Kai prie akumuliatoriaus prijungiama apkrova, reakcija pasikeičia, o apkrovai tiekiama srovė.
Energijos su švinu ir rūgštimi saugojimas
Jei naudojamas švinas ir rūgštis, kad būtų galima laikyti elektros krūvį, tai skamba archajiškai. Pirmasis švino rūgšties akumuliatorius buvo išrastas 1850-aisiais, o jūsų automobilio akumuliatorius naudoja tuos pačius pagrindinius principus. Projektai ir medžiagos sukūrėme daugelį metų, tačiau tokia pati pagrindinė idėja yra ir žaidime.
Kai išleidžiama švino rūgšties baterija, elektrolitas tampa labai praskiestą sieros rūgšties tirpalu - tai reiškiasi, kad tai daugiausia paprastas H20, kai jame yra plaukiojantis H2SO4. Švino plokštelės, sugerdamos sieros rūgštį, tampa pagrindiniu švino sulfatu. Kai akumuliatoriui taikomas elektros srovė, šis procesas pasikeičia. Švino sulfato plokštės (dažniausiai) virsta švinu, o praskiestas sieros rūgšties tirpalas tampa labiau koncentruotas.
Tai nėra labai efektyvus būdas saugoti elektros energiją, atsižvelgiant į tai, kaip sunkios ir didelės ląstelės yra palygintos su jų laikomos energijos kiekiu, tačiau švino rūgšties baterijos šiandien vis dar naudojamos dėl dviejų priežasčių. Pirmasis yra ekonomikos klausimas; Švino rūgšties baterijos yra daug pigiau gaminti nei bet kuri kita galimybė. Kita priežastis yra tai, kad švino rūgšties akumuliatoriai vienu metu gali tiekti didžiulį srautą pagal užsakymą, todėl jie unikaliai tinka naudoti kaip pradines baterijas.
Kaip silpnas jūsų ciklas?
Tradiciniai automobilių akumuliatoriai kartais vadinami SLI baterijomis , kur "SLI" reiškia paleidimą, apšvietimą ir uždegimą. Šis sutrumpinimas puikiai iliustruoja pagrindinius automobilio akumuliatoriaus tikslus, nes pagrindinis bet kurio automobilio akumuliatoriaus darbas yra paleisti starterio variklį, žibintus ir uždegimą, kol variklis veikia. Po to, kai variklis veikia, generatorius generuoja visą reikalingą elektros energiją ir baterija yra įkrauta.
Šio tipo naudojimas yra nedidelis darbo ciklo tipas, nes jis suteikia trumpą spartų didelį srovės kiekį, ir tai yra tai, ką automobilių akumuliatoriai yra specialiai suprojektuoti. Atsižvelgiant į tai, šiuolaikinės automobilių baterijos turi labai ploną švino plokštelę, kuri leidžia maksimaliai paveikti elektrolitą ir užtikrina kuo didesnę įtampos vertę trumpam laikui. Ši konstrukcija reikalinga dėl didelių pradinių variklių dabartinių reikalavimų.
Priešingai nei pradedant baterijas, giluminio ciklio baterijos yra kitos rūšies švino rūgšties baterijos, kurios yra sukurtos "giliau" cikle. Plokščių konfigūracija yra kitokia, taigi jie nėra tinkami dideliems užsakomųjų srovių kiekiams tiekti. Vietoj to, jie yra skirti suteikti mažiau galios ilgesnį laiką. Ciklas yra "giliau", nes jis yra ilgesnis, o ne dėl to, kad bendras išleidimas yra didesnis. Skirtingai nuo paleidimo baterijų, kurios automatiškai įkraunamos po kiekvieno naudojimo , giluminio ciklo baterijos gali būti lėtai iškraunamos iki saugaus lygio, prieš vėl jas įkraunant. Panašiai kaip pradinės akumuliatorių, švino rūgšties akumuliatorių gilumoje ciklą nereikėtų išleisti žemiau rekomenduojamo lygio, kad būtų išvengta nuolatinių pažeidimų
Įvairios pakuotės, ta pati technologija
Nors pagrindinė švino rūgšties baterijų technologija liko beveik tokia pati, medžiagų ir technikos pažanga lemia keletą variantų. Giluminio ciklo baterijos, žinoma, naudoja kitokią plokštės konfigūraciją, kad būtų galima pagreitinti darbo ciklą. Kiti variantai daro dar daugiau.
Didžiausias švino rūgšties akumuliatorių technologijos pažanga tikriausiai buvo vožtuvų reguliuojamo švino rūgšties (VRLA) baterijų. Jie vis dar naudoja švino ir sieros rūgšties, tačiau jie neturi "užtvindytos" drėgnų ląstelių. Vietoje to jie naudoja arba gelio ląsteles, arba absorbuotą stiklo matinį (AGM) elektrolitą. Cheminis procesas yra toks pat kaip pagrindinis lygis, tačiau šios akumuliatoriaus dalys nėra degazuojamos kaip užpildytos akumuliatorių baterijos, taip pat jos nėra pažeidžiamos dėl nutekėjimo.
Nors VRLA baterijos turi daug privalumų, jos yra daug brangesnės nei tradicinės užtvindytos baterijos. Taigi, nors technologija ir toliau eina į priekį, tikėtina, kad jūs būsite važiuoti maždaug naujausia 1860-ųjų technologija pagal savo gaubtą, nebent jūs einate elektros. Bet tai visiškai kitoks dalykas baterijų atžvilgiu.