Chemické reakce s aluminium Air Baterie. Air Hliníkové baterie využívá slanou vodu pro nabíjení. Kombinované zdroje proudu

Chemické zdroje proudu se stabilními a vysokými specifickými vlastnostmi jsou jedním z nejdůležitějších podmínek pro vývoj prostředků komunikace.

V současné době je potřeba uživatelů elektřiny pro komunikaci pokryty hlavně díky použití drahých galvanických prvků nebo baterií.

Baterie jsou relativně autonomní zdroje energie, protože potřebují periodický náboj od sítě. Nabíječky používané k tomuto účelu mají vysoké náklady a nejsou vždy schopny poskytnout příznivý režim nabíjení. Sonnenscheinová baterie, vyrobená s použitím technologie DryFIT a mající hmotnost 0,7 kg, a kapacita 5 A · H se nabíjí po dobu 10 hodin a při nabíjení je nutné dodržovat hodnoty regulačních proudů, napětí a doby nabíjení . Poplatek se provádí jako první konstantní toke., pak s konstantním napětím. Pro toto platí drahé nabíjecí zařízení s řízením softwaru.

Absolutně autonomní jsou elektroplatované prvky, ale zpravidla mají nízkou výkonu a omezenou nádobu. O vyčerpání energie vložené do nich jsou likvidovány, znečišťující životní prostředí. Alternativa k suchým zdrojům jsou vzduchové kovové mechanicky dobíjecí zdroje, některé z energetických charakteristik jsou uvedeny v tabulce 1.

stůl 1 - Parametry některých elektrochemických systémů

Elektro-chemický systém	Teoretické parametry		Prakticky implementované parametry
		Specifická energie, W · H / kg	Napětí, B.	Specifická energie, W · H / kg
Vzduchový hliník
Vzduch-magnetický
Vzduch-zinek
Hydrid nikl-kov
Nikl cadmieva
Mangane-zinc.
Mangane-Lithia.

Jak je vidět ze stolu, zdroje vzduchových kovů, ve srovnání s jinými široce používanými systémy, mají největší teoretické a prakticky reálné parametry energie.

Systémy vzduchu a kovů byly realizovány výrazně později a jejich vývoj je stále méně intenzivně intenzivně než jiné zdroje jiných elektrochemických systémů. Testování prototypů vytvořených domácími i zahraničními firmami však ukázalo dostatečnou konkurenceschopnost.

Ukázalo se, že hliníkové a zinkové slitiny mohou pracovat v alkalických a solných elektrolytech. Hořčík - pouze v solných elektrolytech a jeho intenzivní rozpuštění jde jak při generování proudu a pauz.

Na rozdíl od hořčíku hliník v solných elektrolytech se rozpouští pouze při generování proudu. Alkalické elektrolyty jsou nejslibnější pro elektrodu zinku.

Air-Hliníkové proudové zdroje (vit)

Na základě slitin hliníku se vytvoří mechanicky dobíjecí proudové zdroje s elektrolytu na bázi kuchařové soli. Tyto zdroje jsou naprosto autonomní a mohou být použity pro napájení nejen komunikační prostředky, ale také pro nabíjení baterií, výživy různých zařízení pro domácnost: rádiové přijímače, televize, kávová mřížka, elektrické vrtačky, lampy, elektromontované, pájecí železo Napájecí chladničky, odstředivá čerpadla atd. Absolutní autonomie zdroje vám umožní používat ji v poli, v regionech, které nemají centralizovaný napájení v místech katastrofy a přírodních katastrof.

Nabíjení se provádí několik minut, které jsou nezbytné pro plnění elektrolytu a / nebo vyměňte hliníkové elektrody. Pro nabíjení je zapotřebí pouze sůl, voda a přívod hliníkových anod. Jako jeden z aktivních materiálů se používá vzduchový kyslík, který je obnoven při uhlíkových a fluoroplastických katodách. Katody jsou poměrně levné, poskytují provoz zdroje po dlouhou dobu, a proto mají mírný vliv na náklady na výrobu energie.

Náklady na elektřinu získané v vítě se stanoví především, pouze náklady na periodicky nahrazené anodami, nezahrnuje náklady na oxidační činidlo, materiály a technologické procesyPoskytování účinnosti tradičních galvanických prvků, a proto je 20krát nižší než náklady na energii získané z takových autonomních zdrojů jako alkalických manganových zinekových prvků.

Tabulka 2. - Parametry proudových zdrojů vzduchu hliníku

Typ baterie	Zbrusu baterie	Počet prvků		Hmotnost elektrolytu, kg	Kapacita na skladě elektrolytu a h	Hmotnost sady anodů, kg	Kapacita na skladě anodů a h	Hmotnost baterie, kg
Ponorný
Vyplněna

Doba trvání nepřetržitého provozu je určena hodnotou spotřebovaného proudu, objem elektrolytu se naplní do prvku elektrolytu a je 70 - 100 a · b / l. Dolní mez je stanoven viskozitou elektrolytu, při které je možné jeho volný odtok. Horní limit odpovídá poklesu vlastností prvku o 10-15%, ale jeho úspěchem pro odstranění hmoty elektrolytu je nutné použít mechanická zařízeníkteré mohou poškodit kyslíkovou (vzduchovou) elektrodu.

Viskozita elektrolytu se zvyšuje, protože suspenze hydroxidu hlinitého je nasycená. (Hliníkový hydroxid se vyskytuje v přírodě ve formě hlíny nebo oxidu hlinitého, je vynikající produkt pro výrobu hliníku a může být vrácen do výroby).

Výměna elektrolytu se provádí během několika minut. S novými částmi elektrolytu může vítany fungovat až do vyčerpání anodových zdrojů, které s tloušťkou 3 mm, je 2,5 A · CH / cm2 geometrického povrchu. Pokud byly anody rozpuštěny, jsou několik minut nahrazeny novými.

Je to velmi malý samo-vypouštění, dokonce i při skladování s elektrolytem. Ale b. od té dobyTo v přestávce mezi vypouštěním může být skladováno bez elektrolytu - jeho samo-discord je zanedbatelný. Zdroj práce je omezen na životnost plastů, ze kterého je vyrobena bez elektrolytu, může být udržována do 15 let.

V závislosti na požadavcích spotřebitele může být modifikován skutečností, že 1 prvek má napětí 1 V při provést hustotě 20 mA / cm2 a proud odstraněný z víta je určen oblastí elektrody.

Studie prováděné v MEI (TU) procesů vyskytujících se na elektrodách a v elektrolytu, umožnily vytvářet dva typy zdrojů vzduch-hliníkových zdrojů proudu - výplň a ponorky (tabulka 2).

Otočil vtip.

Poons se skládají ze 4-6 prvků. Prvek poddajného bude (obr. 1) je obdélníkový nádrž (1), v opačných stěnách, z nichž je instalována katoda (2). Katoda se skládá ze dvou částí elektricky spojených s jednou elektrodovou pneumatikou (3). Mezi katodami je anoda (4), jehož pozice je stanovena vodítka (5). Konstrukce prvku patentovaného autory / 1 / umožňuje snížit negativní účinek hydroxidu hlinitého vznikajícího jako konečný produkt v důsledku organizace vnitřního oběhu. Za tímto účelem je prvek v rovině kolmé k rovině elektrod rozdělen oddíly do tří sekcí. Příčky také provádějí úlohu řízené anody převodu (5). Ve střední části jsou elektrody. Plynové bubliny uvolněné během provozu jsou zvýšeny spolu s proudem elektrolytu, suspenzí hydroxidu, který je snížen ke dnu v dalších dvou částech prvku.

Obrázek 1. - Diagram prvku

Přívod vzduchu do katod ve vítě (obr. 2) se provádí mezery (1) mezi prvky (2). Extrémní katody jsou chráněny před vnějšími mechanickými účinky bočními panely (3). Plažitelnost struktury je zajištěna pomocí rychlého odnímatelného krytu (4) s těsnicím těsněním (5) od porézního guuru. Napětí gumové těsnění Dosáhne se stisknutím krytu k tělu a upevněte jej v tomto stavu pomocí pružinových zámků (není znázorněno na obrázku). Resetovací plyn se provádí speciálně navrženými porézními hydrofobními ventily (6). Prvky (1) v baterii jsou spojeny postupně. Plastové anody (9), jejichž konstrukce je navržen v MEI, má flexibilní proudové konverzny s prvkem konektoru na konci. Konektor, jehož odpověď, jejíž součástí je připojena k katodovému bloku, umožňuje rychle odpojit a připojit anodu při jeho výměně. Při připojování všech anodů jsou prvky připojeny postupně. Extrémní elektrody jsou připojeny k otvorům (10), také prostřednictvím konektorů.

1- Vzduchová mezera, 2 - element, 3 - Ochranný panel, 4 - kryt, 5 - katodová pneumatika, 6 - těsnění, 7-ventil, 8 - katoda, 9 - anoda, 10 - narozený

Obrázek 2. - Bulk VAIT.

Ponořená vaita.

Poholitelné vody (obr. 3) jsou ohromené napojené na špatné. Katody (2) jsou nasazeny do aktivní vrstvy směrem ven. Kapacita prvku, ve kterém byl elektrolyt zaplaven, je rozdělen do dvou dělení a slouží pro oddělené přívod vzduchu pro každou katodu. V mezeru, kterým byl vzduch napájen do katod, byla instalována anoda (1). Není aktivován žádným elektrolytickým výplní, ale ponořením do elektrolytu. Elektrolyt je předhořízen a skladován v přestávce mezi vypouštěcími výbojem v nádrži (6), který je rozdělen do 6 necikovacích sekcí. Jako nádrž je baterie monoblok 6T-60TM.

1 - anoda, 4 - katodická kamera, 2 - katoda, 5 - horní panel, 3 - zdvih, 6 - elektro

Obrázek 3. - Ponořený vzduchový hliníkový prvek v panelu modulu

Tento design umožňuje rychle demontovat baterii, vyjmutí modulu s elektrodami a manipulovat se při plnění a vykládání elektrolytu ne s baterií, ale s kapacitou, jejichž hmotnost s elektrolytem je 4,7 kg. Modul kombinuje 6 elektrochemických prvků. Prvky jsou připojeny na horním panelu (5) modulu. Hmotnost modulu se sadou anodů 2 kg. Sériová sloučenina Moduly byly získány od 12, 18 a 24 prvků. Nevýhody zdroje alinu-hliníku zahrnují spíše vysoký vnitřní odolnost, nízký specifický výkon, nestabilita napětí během vypouštění a selhání napětí při zapnutí. Všechny tyto nevýhody jsou vyrovnány při použití kombinovaného zdroje proudu (WHP) sestávajícího z ovládacího prvku a baterie.

Kombinované zdroje proudu

Vypouštěcí křivka "plniva" zdroje 6Vit50 (obr. 4) při nabíjení uzavřené olověné baterie, 2 WG10 s kapacitou 10 a · h je charakterizován jako napájení jiných zatížení, selhání napětí v prvních sekundách Po připojení zatížení. Během 10-15 minut se napětí zvyšuje na pracovníka, což zůstává konstantní během celého výboje. Hloubka selhání je určena stavem povrchu anody hliníku a jeho polarizací.

Obrázek 4. - Výbojová křivka 6Vit50 při nabíjení 2rSE10

Jak je známo, proces nabíjení baterie dochází pouze tehdy, když napětí při zdroje, které poskytuje energii, je vyšší než na baterii. Selhání počátečního napětí povede ke skutečnosti, že baterie se na něm začne vypouštět, a proto jsou inverzní procesy spuštěny na elektrodách, což může vést k pasivaci anodů.

Aby se zabránilo nežádoucím procesům v řetězci mezi vit a baterií, je instalována dioda. V tomto případě se vypouštěcí napětí používá při nabíjení baterie se stanoví nejen napětí baterie, ale také pokles napětí na diodu:

U wate \u003d u ACC + ΔU dioda (1)

Úvod do řetězce diody vede ke zvýšení napětí jak při vit, tak na baterii. Účinek diody v obvodu ilustruje Obr. 5, který představuje změnu rozdílu v napětí a baterii při nabíjení baterie střídavě s diodou v řetězci a bez něj.

V procesu nabíjení baterie v nepřítomnosti diody, rozdíl napětí má tendenci snížit, tj. Snížení účinnosti práce, zatímco v přítomnosti diody rozdíl, a v důsledku toho účinnost procesu má tendenci zvýšit.

Obrázek 5. - Rozdíl napětí 6VAT125 a 2 SG10 Při nabíjení diodou a bez něj

Obrázek 6. - Změna proudu vypouštění 6VAT125 a 300KK11 během napájení spotřebitele

Obrázek 7. - Změna specifické energie soupravy (vit - olověná baterie) se zvýšením podílu špičkového zatížení

Prostředky komunikace se vyznačují spotřebou energie v variabilním režimu, včetně píku, zatížení. Taková povaha spotřeby byla modelována u nás, když spotřebitel napájet základní zatížení 0,75 A a vrcholem 1,8 a z velryby sestávající z 6Vit125 a 3kngk11. Povaha změny proudů generovaných (spotřebovaných) složek velryby je prezentována na OBR. 6.

Z obrázku je vidět, že v základním režimu se proud generuje proudovou generaci dostatečnou pro napájení základního zatížení a nabití baterie. V případě špičkového zatížení je spotřeba zajištěna proudem generovaným a baterií.

Strávili jsme teoretickou analýzu ukázaly, že specifická energie velryby je kompromisem mezi specifickou energií vit a baterie a zvyšuje se s poklesem podílu špičkové energie (obr. 7). Specifický výkon velryby je vyšší než specifický výkon a zvyšuje se s rostoucím podílem špičkového zatížení.

závěry

Nové proudové zdroje založené na elektrochemickém systému "Air-Hliník" s roztokem stolní soli jako elektrolytu, intenzitou energie asi 250 a h a se specifickou energií více než 300 W · H / kg.

Poplatek rozvinutých zdrojů se provádí během několika minut mechanickou výměnou elektrolytu a / nebo anody. Zdroj Samoobrazení je zanedbatelné, a proto mohou být uloženy po dobu 15 let před aktivací. Vyvinuté zdroje, charakterizované aktivační metodou.

Práce zdrojů vzduch-hliníku během náboje baterie a v kombinovaném zdroji je zkoumána. Ukázalo se, že specifická energie a specifická síla WHC jsou kompromisní hodnoty a závisí na podílu špičkového zatížení.

VIT a velryba na základě nich jsou absolutně autonomní a mohou být použity pro napájení nejen komunikační prostředky, ale také výživu různých zařízení pro domácnost: elektromashes, lampy, nízkoenergetické chladničky atd. Absolutní autonomie zdroje vám umožní Použijte jej v polních podmínkách v regionech, které nemají centralizovaný napájení, v místech katastrofy a přírodních katastrof.

BIBLIOGRAFIE

1. RF patent č. 2118014. Kovový vzduchový prvek. / Dyachkov E.V., Klemenov B.v., Korovin n.v., // mpk 6 h 01 m 12/06. 2/38. Prog. 06/17/97 Publ. 20.08.98.
2. Korovin n.v., Kleimenov B.v., Voligova I.A. & Voligov i.a.// abstr. Druhý SYMP. Na nové mater. Pro palivové buňky a moderní bateriové systémy. 6. až 10. července. 1997. Montreal. Kanada. V 97-7.
3. Korovin n.v., klemenov b.v. Bulletin MEI (v tisku).

Práce byla provedena v rámci programu "Vědecký výzkum vyšší školy o prioritních směrech vědy a technologie"

Fanoušci elektrických vozidel již dlouho sní o bateriích, které umožní svým čtyřkolovým přátelům překonat více než jednu a půl tisíci kilometrů na jednom nabití. Řízení izraelské spuštění fininergy se domnívá, že baterie aluminum-vzdušné vyvinuté specialisty bude dokonale vyrovnat s tímto úkolem.

CEO Phiningy, Aviv Sidon, druhý den oznámil začátek partnerství s velkou automobilkou. Očekává se, že dodatečné financování umožní společnosti masová produkce Revoluční baterie pro rok 2017.

Na videu ( na konci článku) Reportér zpravodajské agentury Bloomberg, Elliot Gotkin, cestuje kolem kola malých vlaků, které byly převedeny na elektrické vozidlo. Současně v kufru tohoto auta byla instalována fialová hliníková baterie.

Elektrické vozidlo Citroen C1 s lithium-iontovou baterií může projít více než 160 km na jeden náboj, ale baterie aluminum-vzduch finingy umožňuje překonat další 1600 kilometrů.

Video ukazuje, že inženýři vyplní speciální nádrže uvnitř demonstračního vozidla s destilovanou vodou. Předpověď palubní počítač Na displeji se zobrazí běžící rozsah AUTO. mobilní telefon Generální režisér Phiningy.

Voda slouží jako základ pro elektrolyt, přes které ionty procházejí zvýrazněním energie. Elektřina je poháněna automobilovými elektromotory. Podle inženýrů spuštění musí být dodávka vody v nádržích demonstračního vozu doplněno "každých pár set kilometrů".

Hliníkové desky se používají jako anoda v bateriích z hliníkových vzduchu a vnější vzduch vyčnívá katodu. Hliníková složka systému pomalu ničí, protože molekuly kovů jsou připojeny k kyslíku a vylučování energie.

Přesněji řečeno: čtyři atomy hlinitého, tři molekuly kyslíku a šest molekul vody se spojí k vytváření čtyř hydratovaných molekul oxidu hlinitého s energetickým uvolňováním.

Historicky byly baterie hliníku používány pouze pro potřeby armády. Potřeba periodicky odstranit oxid hlinitý a vyměnit aluminium anodové desky.

Zástupci Phiningy říkají, že patentovaný katodový materiál umožňuje kyslík z vnějšího vzduchu, aby volně vstoupil do buňky baterie, zatímco tento materiál neumožňuje oxid uhličitý, který je také obsažen ve vzduchu, znečišťuje baterii. To je ve většině případů, které dlouhodobě zabránilo běžnému provozu baterií hliníkového vzduchu. Alespoň doposud.

Specialisté společnosti také vyvíjejí, že mohou být dobíjeny elektřinou. V tento případ Kovové elektrody nejsou tak rychle zničeny jako v případě analogů hliníkových vzduchu.

Sidon říká, že energie jedné hliníkové desky pomáhá elektrickým vozidlem překonat asi 32 kilometrů (to nám umožňuje předpokládat, že specifická výroba elektřiny na desce je asi 7 kW * h). Takže v demo strojově instalaci 50 takových talířů.

Celá baterie, jako top Správce poznámky, váží pouze 25 kg. Z toho vyplývá, že jeho hustota energie je více než 100krát vyšší než běžné lithium-iontové baterie Moderní vzorek.

Je pravděpodobné, že v případě sériového modelu elektrického vozidla může být baterie významně závažnější. Bude to uskutečnit zařízení baterie s tepelným klimatizačním systémem a ochranným pouzdrem, který v prototypu nebyl pozorován (posuzování válečkem).

V každém případě vzhled baterie s hustotou energie, která je řádově vyšší než je moderní lithium-iontové baterieBude vynikající zprávy pro automobilky, kteří se vsadili na elektrické stroje - jak to v podstatě eliminuje jakékoli problémy způsobené omezenou vzdáleností v průběhu moderních elektrokarbardů.

Před námi máme velmi zajímavý prototyp, ale mnoho otázek zůstává nezodpovězeno. Jak budou aluminium-vzdušné baterie provozovány v sériových elektrických vozidlech? Jak obtížný bude postup pro nahrazení hliníkových desek? Jak často je změní? (po 1500 km? Po 5000 km? nebo méně často?).

V této fázi marketingové materiály Není popsáno, jaká bude celková uhlíková stezka baterií z kovových vzduchu (od výroby surovin před instalací baterie v automobilu) ve srovnání s moderními lithium-iontovými analogy.

Tento okamžik si pravděpodobně zaslouží podrobnou studii. A výzkumná práce musí být dokončena před zahájením masové implementace nová technologieVzhledem k tomu, extrakce a zpracování hliníkových rud a vytvoření vhodného kovu je velmi energeticky náročný proces.

Nicméně, další scénář událostí není vyloučen. Další kovové baterie mohou být přidány do lithium-iontu, ale budou použity pouze v případě cestování na dlouhé vzdálenosti. Tato volba může být poměrně atraktivní pro výrobce elektrických vozidel, i když nové typové baterie budou mít vyšší uhlíkovou stopu.

Na základě

Kandidát z technických věd E. Kulakov, kandidát technických věd S. Sevrook, kandidát chemických věd A. Pharmakovskaya.

Energetická montáž na vzduch-hliníkové prvky je pouze částí kufru automobilů a poskytuje rozsah jeho běhu na 220 kilometrů.

Princip provozu vzduch-hliníkové prvku.

Provoz elektrárny na vzduch-hliníkové prvky je řízena mikroposystému.

Malé velikosti vzduch-hliníkové prvek na solném elektrolytu může nahradit čtyři baterie.

Věda a život // ilustrace

Energetická instalace EU 92V-240 na prvcích Air-Allylinie.

Lidstvo, zřejmě se nevzdává auta. Málo: parkoviště Země se mohou brzy zvýšit o dvakrát - hlavně kvůli masové motorizaci Číny.

Mezitím automobily na silnicích emitují tisíce tun oxidu uhelnatého do atmosféry - velmi přítomnost ve vzduchu v množství, větší deset procent vlastní kapitál pro osobu je smrtelný. A kromě oxidu uhelnatého, mnoho tun oxidů dusíku a dalších jedů, alergenů a karcinogenů jsou neúplné spalovací produkty benzínu.

Po celém světě dlouhodobě hledají alternativy do auta s motorem s vnitřním spalováním. A nejvíce reálnější je považován za elektrické vozidlo (viz "Věda a život" č. 8, 9, 1978). První elektrická vozidla na světě byly vytvořeny ve Francii a v Anglii na počátku 80. let minulého století, tj. O několik let dříve než auta se spalovacími motory (DVS). A to se objevilo, například v roce 1899 v Rusku, první seberegantní posádka byla elektrická.

Trakční elektromotor v takových elektromobilech přijímá jídla z exorbitálně těžkých baterií olověných baterií s energetickou náročností pouze 20 wattových hodin (17,2 kilokalorie) na kilogram. Takže, aby se "krmení" motoru s kapacitou 20 kilowattů (27) kůň moc) alespoň na hodinu olověná baterie Vážení 1 tunu. Množství benzínu zaujímá ekvivalent IT na skladovací energii, trvá plynovou nádrž s kapacitou pouze 15 litrů. Proto pouze v souladu s vynálezem FCS, výroba automobilů začala rychle růst a elektrická auta byla považována za odvětvnou odvětví automobilového průmyslu. A jen ekologické problémy vyplývající před lidstvem učinily návrhářům zpět k myšlence elektrického vozidla.

Samotným, výměna elektromotoru motoru je samozřejmě pokušení: při stejném výkonu elektřiny elektřiny a hmotnost je snazší a v kontrole je snazší. Ale i teď, po více než 100 letech po prvním vzhledu autobaterie, energetická náročnost (tj. Uložená energie) I to nejlepší z nich nepřesahuje 50 wattů-hodin (43 kilokalorie) za kilogram. A proto stovky kilogramů baterií zůstávají ekvivalentem hmotnosti nádrže plynu.

Pokud zvažujete potřebu nabíjení vícehodinových baterií, omezený počet cyklů nabíjení a v důsledku toho relativně krátká životnost, jakož i problémy s likvidací baterií, pak to musíte rozpoznat Elektrické auto baterií je nevhodné pro hromadnou dopravu.

Přišel však okamžik říkat, že elektromotor může přijímat energii a od jiného druhu chemických zdrojů proudových galvanických prvků. Nejznámější z nich (tzv. Baterie) pracují v přenosných přijímačích a hlasových rekordérech, v hodinách a kapesních lucerencích. Základem takové baterie, stejně jako jakýkoliv jiný chemický zdroj proudu, je jedna nebo jiná redoxová reakce. A to je známo ze školního kurzu chemie, je doprovázen přenosem elektronů z atomů jedné látky (redukční činidlo) k atomům jiného (oxidačního prostředku). Takový přenos elektronů může být prováděn externím řetězcem, například přes žárovku, čip nebo motor, a tím provést elektrony.

Za tímto účelem se reakce redox provádí ve dvou recepcích - rozdělili ji, aby mohli mluvit, do dvou polodrům, kteří teče současně, ale na různých místech. Na anodě, redukční činidlo dává jeho elektrony, to znamená, že je oxidován a v katodě, oxidant vezme tyto elektrony, to je obnoveno. Elektrony se proudí z katody k anodě přes vnější řetězec, jen provést užitečnou práci. Tento proces je samozřejmě nekonečný, protože oxidační činidlo a redukční činidlo se postupně vynakládá vytvořením nových látek. A v důsledku toho musí být současný zdroj odhozen. Je však možné, nepřetržitě nebo čas od času odvodit reakční produkty ze zdroje a místo nových a nových činidel v něm. V tomto případě provádějí roli paliva, a přesně proto, že tyto prvky se nazývají palivo (viz "Věda a život" č. 9, 1990).

Účinnost takového zdroje proudu je určena především, stejně jako samotné činidlo a jejich vlastní režim jsou vybrány. S výběrem oxidačního činidla nejsou žádné zvláštní problémy, protože vzduch kolem nás se skládá z více než 20% vynikajícího oxidačního kyslíku. Pokud jde o redukční činidlo (to je palivo), pak je to složitější s ním: musí ho s ním nést. A tak je tedy, když je zvolen, je třeba postupovat od tzv. Mass-energetického indikátoru - užitečnou energii přidělenou během oxidace hmotnostní jednotky.

Nejlepší vlastnosti v tomto ohledu jsou vodík, následované některými kovy alkalických a alkalických zemin a potom hliník. Ale plynný vodík je oheň a výbušný a pod vysokým tlakem je schopen unikat prostřednictvím kovů. Je možné jej oběd jen při velmi nízkých teplotách, ale pro skladování je poměrně obtížné. Kovy alkalických a alkalických zemin jsou také oheň a navíc jsou rychle oxidovány ve vzduchu a rozpouštějí se ve vodě.

Hliník nemá nikoho z těchto nevýhod. Vždy pokryta hustým filmem oxidu, to není téměř oxidován ve vzduchu se všemi jeho chemickou aktivitou. Hliník je relativně levný a netoxický, jeho skladování nevytváří žádné problémy. Je poměrně řešitelný a úkol jeho úvodu do současného zdroje je zcela řešitelný: anodické desky jsou vyrobeny z kovových paliv, které periodicky - jak jsou rozpuštěny - nahrazeny.

A konečně elektrolyt. Může to být jakýkoliv vodný roztok v tomto prvku: kyselina, alkalický nebo fyziologický roztok, protože hliník reaguje s kyselinami a s alkálií, a když je oxidová fólie narušena, rozpustí se ve vodě. Je však výhodné použít alkalickou elektrolytku: Je to jednodušší pro druhé poloviční reakce - snížení kyslíku. V kyselém médiu se také obnovuje, ale pouze v přítomnosti nákladného katalyzátoru platiny. V alkalickém prostředí můžete udělat mnohem levnější katalyzátor - kobalt nebo oxid nikl nebo aktivovaný uhlík, které jsou vloženy přímo do porézní katody. Stejně jako u solného elektrolytu má méně elektrickou vodivost a proudový zdroj založený na něm je přibližně 1,5 krát méně energie intenzity energie. Proto v silných automobilových bateriích je vhodné aplikovat alkalický elektrolyt.

Má však také nedostatky, z nichž hlavní je korození anody. Jedná se paralelně s hlavní toxuální reakcí a rozpouští hliník, transformaci do hlinitého hlinitanu sodného se současným uvolňováním vodíku. TRUE, s malou hmotnou rychlostí, tato boční reakce je pouze v nepřítomnosti vnějšího zatížení, je to právě proto, že proudové zdroje vzduch-hliníku nemohou být - na rozdíl od baterií a baterií - po dlouhou dobu je účtována v pohotovostním režimu. Alkalické řešení v tomto případě z nich vypadne. Ale na normálním proudu zátěže je boční reakce téměř nepostřehnutelný a koeficient užitečné použití Hliník dosahuje 98%. Alkalinový elektrolyt odpadu se nestane: natáčení krystaly hydroxidu hlinitého, tento elektrolyt může být nalije do prvku znovu.

Existuje použití alkalického elektrolytu ve zdroji proudu vzduch-hliníku a další nevýhodu: během jeho provozu je spotřebováno mnoho vody. To zvyšuje koncentraci alkálie v elektrolytu a může postupně měnit elektrické vlastnosti prvku. Existuje však takový interval koncentrací, ve kterých jsou tyto vlastnosti prakticky nezměneny, a pokud je v něm, to je dost, stačí, aby se čas od času přidala vodu do elektrolytu. Odpad v obvyklém smyslu slova při provozu vzduch-hliníkové proudový zdroj není vytvořen. Koneckonců, hydroxid hlinitý hydroxid získaný rozkladem je prostě bílá hlína, to znamená, že produkt je nejen naprosto čistý šetrný k životnímu prostředí, ale také velmi cenné jako suroviny pro mnoho průmyslových odvětví.

Je z toho, že se například, například, je obvykle vyráběna hliníkem, nejprve zahříváním na získání oxidu hlinitého, a pak vystavit taveninu této aluminy elektrolýzy. Proto je možné uspořádat uzavřený cyklus úsporných zdrojů provozu proudových zdrojů vzduch-hliníku.

Ale hliníkový hydroxid má jak nezávislou komerční hodnotu: je nutné ve výrobě plastů a kabelů, laků, barviv, brýlí, koagulantů pro vodu, papír, syntetické koberce a linoleum. Používá se v radiotechnickém a farmaceutickém průmyslu, při výrobě všech druhů adsorbentů a katalyzátorů, při výrobě kosmetiky a dokonce i šperky. Koneckonců, velmi mnoho umělých drahých kamenů - rubíny, safíry, Alexandrites se provádějí na základě oxidu hlinitého (korund) s menšími nečistotami chromu, titani nebo berylium.

Náklady na "odpad" zdroje vzduch-hliníku jsou zcela úměrné náklady na výchozí hliník a hmotnost je třikrát větší hmotnost počátečního hliníku.

Proč, navzdory všem uvedeným výhodám proudových zdrojů kyslíku-hliníku, jsou tak dlouho - až do konce 70. let - nebyly vážně navrženy? Jen proto, že nebyli nárokováni technologií. A pouze s rychlým rozvojem takových energeticky náročných autonomních spotřebitelů jako letectví a kosmonautiky, vojenského vybavení a pozemní dopravasituace se změnila.

Vývoj optimálních anodových kompozic - elektrolytu s vysokou energetickou charakteristikou při nízkých rychlostech koroze, byly vybrány levné aircatony s maximální elektrochemickou aktivitou a velkou životností, byly vypočteny optimální režimy dlouhá operaceA na krátkou dobu.

Systémy energetických zařízení obsahujících kromě vlastně zdrojů proudu a řadu pomocných systémů - přívod vzduchu, voda, cirkulace elektrolytu a čištění, termostatu atd. Každý z nich je poměrně složitý a pro normální fungování elektráren Obecně byl požadován mikroprocesorový řídicí systém, který stanoví pracovní algoritmy a interagují všechny ostatní systémy. Příkladem budování jedné z moderních zařízení pro vzduch-hliníkové zařízení je znázorněno na obrázku (str. 63.): Označeno silnými liniemi kapalin (potrubí) a tenké - informační vztahy (signály senzorů a řídicích příkazů.

V posledních letech Moskevský státní letecký institut (Technická univerzita Tom) - MAI spolu s vědeckým a výrobním komplexem stávajících zdrojů "alternativní energie" - it "alten" byl vytvořen celou funkční řadu energetických rostlin na bázi vzduch-hliníku elementy. Včetně experimentálního nastavení 92V-240 pro elektrické vozidlo. Jeho energetická náročnost a v důsledku toho, že počet kilometrů elektrického vozu bez dobíjení se ukázalo být několikrát vyšší než při použití baterií - jak tradiční (nikl-kadmium) a nově vyvinuté (soli sodíku). Některé specifické vlastnosti elektrického vozidla na této elektrárně jsou uvedeny na sousední kartě Barva ve srovnání s charakteristikami vozu a elektrickým vozidlem na bateriích. Srovnání to však vyžaduje vysvětlení. Faktem je, že pro vozidlo je zohledněna pouze hmotnost paliva (benzín) a pro elektromobily - hmotnost proudových zdrojů jako celku. V tomto ohledu je třeba poznamenat, že elektromotor má podstatně menší hmotnost než benzín, nevyžaduje přenos a několikrát šetří energii. Pokud to všechno vezmete v úvahu, ukazuje se, že skutečné vítězství aktuálního vozu bude 2-3 krát menší, ale stále poměrně velký.

Tam je 92VA-240 instalace a další - čistě provozní - výhody. Nabíjení Air-Hliníkové baterie nevyžadují elektrickou zásuvku, ale jde dolů mechanická výměna Výfukové hliníkové anody jsou nové, což trvá více než 15 minut. Je to ještě jednodušší a rychlejší je náhrada elektrolytu, aby se odstranil sraženina hydroxidu hlinitého. Na "plnicím" stanici je výfukový elektrolyt vystaven regeneraci a slouží k re-reflexní elektrické LEI a hydroxid hlinitý se oddělený od něj směřuje k recyklaci.

Kromě elektromotorické elektrárny na vzduchových hliníkových prvcích, stejné specialisté vytvořili řadu malých elektráren (viz "Věda a život" č. 3, 1997). Každá z těchto instalací může být mechanicky dobíjena nejméně 100 krát a číslo je stanoveno zejména zdrojem porézní katody vzduchu. A Doba použitelnosti těchto nastavení v nepřesném stavu není vůbec omezena, protože během skladování neexistuje ztráta kapacity - neexistuje žádná samoúčelová.

V malých zdrojích alkoholu, proud může být použit pro přípravu elektrolytu nejen alkálie, ale také obvyklá tabulka sůl: procesy v obou elektrostách proudí stejně. Pravda, energetická náročnost solných zdrojů je 1,5krát nižší než alkalická, ale uživatel způsobují mnohem méně potíže. Elektrolyt v nich je zcela bezpečný a můžete s tím dokonce důvěřovat dítěti.

Air-Hliníkové zdroje proudu pro dodávku nízkoenergetických spotřebičů domácích spotřebičů a cena je poměrně přístupná. Pokud jde o instalaci automobilové energie 92VA-240, stále existuje pouze v zkušených stranách. Jeden experimentální vzorek s jmenovitým výkonem 6 kW (při napětí 110 V) a kapacitou 240 AMPS-HOURS stojí asi 120 tisíc rublů v roce 1998 ceny. Podle předběžných výpočtů se tato cena po vypnutí masové výroby sníží nejméně 90 tisíc rublů, což umožní vyrábět elektrické vozidlo s cenou, která není mnohem více než auta s spalovacím motorem. Pokud jde o náklady na provoz elektrického vozidla, je nyní poměrně srovnatelná s náklady na provozování automobilu.

Případ zůstane pro malé - aby vytvořil hlubší posouzení a rozšířené testy, a poté s pozitivními výsledky začít zkušební provoz.

Francouzská společnost Renault nabízí použití aluminum-vzdušných baterií z Phiningy v budoucích elektrických vozidlech. Podívejme se na jejich vyhlídky.

Renault se rozhodl udělat sázku na nový typ baterie, která může umožnit zvýšit rozsah běhu z jedné nabíjení sedmkrát. Při zachování rozměrů a hmotnosti dnešních baterií. Prvky hliníku-vzduchu (AL-AIR) mají fenomenální hustotu energie (8000 w / kg, proti 1000 w / kg v tradičních bateriích), které jej produkují, když se hliníková oxidační reakce ve vzduchu. Tato baterie obsahuje pozitivní katodu a negativní anoda z hliníku a mezi elektrodami obsahuje kapalný elektrolyt na bázi vody.

Společnost baterie developer Phininergy uvedl, že dosáhl velkého pokroku ve vývoji těchto baterií. Jejich návrh je použití katalyzátoru ze stříbra, která umožňuje efektivně používat kyslík obsažený v konvenčním vzduchu. Tento kyslík se smísí s kapalným elektrolytu, a tak uvolňuje elektrickou energii, která je obsažena v anodě hliníku. Hlavní nuance je vzduchová katoda", Který působí jako membrána ve vaší zimní bundě - prochází pouze O2 a ne oxidan uhlíku.

Jaký je rozdíl od tradičních baterií? V posledních zcela uzavřených buňkách, zatímco prvky AL-AIR potřebují externí prvek, "spouštění" reakce. Důležitou výhodou je skutečnost, že AL-AIR baterie působí jako dieselový generátor - produkuje energii pouze tehdy, když jste ji zapnuli. A když "zablokoval vzduch" takovou baterii, všechny jeho nabíjení zůstává na místě a v čase nezmizí, jako jsou běžné baterie.

Během provozu baterie AL-AIR se používá hliníková elektroda, ale může být nahrazena jako kazeta v tiskárně. Nabíjení by mělo být provedeno každých 400 km, bude to doplnit nový elektrolyt, což je mnohem jednodušší než čekání, dokud není obvyklá baterie nabitá.

Společnost Phiningy již vytvořila elektrickou citroen C1, která je vybavena 25 kg baterií s kapacitou 100 kWh. Dává tah 960 km. S kapacitou 50 kW (asi 67 koní), stroj vyvíjí rychlost 130 km / h, urychluje na stovky za 14 sekund. Podobná baterie je také testována na Renault Zoe, ale jeho kapacita je 22 kWh, maximální rychlost vozu je 135 km / h, 13,5 sekund na "stovky", ale pouze 210 km odbočce mrtvice.

Nové baterie jsou jednodušší, dvakrát levnější než lithium-iontový a v perspektivě je snazší pracovat spíše než moderní. A zatím jejich jediným problémem je hliníková elektroda, která se skládá z výroby a výměny. Jakmile tento problém rozhodne - můžete bezpečně očekávat ještě větší vlny popularity elektrických vozidel!

• 20. ledna 2015

Baterie jsou zařízení, která přepouštějí chemickou energii do elektrické energie. Mají 2 elektrody, mezi nimi je chemická reakce, která se používají nebo vyrábějí elektrony. Elektrody jsou spojeny s roztokem s roztokem zvaným elektrolytu, se kterým se ionty mohou pohybovat provedením elektrického obvodu. Elektrony jsou vytvořeny na anodě a mohou projít vnějším řetězem na katodě, jedná se o pohyb elektrických elektronů, které mohou být použity pro provádění jednoduchých zařízení.
V našem případě baterie Může být vytvořen se dvěma reakcemi: (1) Reakce s hliníkem, které vytvářejí elektrony na jednu elektrodu a (2) Kyslíkové reakce, které používají elektrony na jiné elektrodě. Abychom pomohli elektronům v baterii, získáte přístup k kyslíku ve vzduchu, můžete vytvořit druhý elektrodový materiál, který může provádět elektřinu, ale není aktivní, například uhlí, které spočívá především z uhlíku. Aktivované uhlí je velmi porézní a to někdy vede k velkému povrchu, který je dodáván do atmosféry. Jeden gram aktivovaného uhlíku může být více čtvercový než celé fotbalové hřiště.
V této zkušenosti můžete vybudovat baterieKteré využívají tyto dvě reakce a nejúžasnější věc, kterou mohou tyto baterie přivádět malý motor nebo žárovku. Chcete-li to udělat, budete potřebovat: hliníkové fólie, nůžky, aktivované uhlíkové, kovové lžíce, papírové ručníky, sůl, malý šálek, voda, 2 elektrické vodiče s svorkami na koncích a malým elektrickým zařízením, jako je motor nebo LED dioda. Odřízněte kus hliníkové fólie, která bude přibližně 15x15 cm., Připravte nasycený roztok, směs soli v malém šálku s vodou, dokud se sůl již nerozpustí, přeložte papírový ručník na čtvrtinu a krmte jej solankou. Dejte tento ručník na fólii, přidejte lžíci aktivovaného uhlíku na horní část papírového ručníku, nalijte solanku v uhlí, aby ho navlhčili. Ujistěte se, že uhlí je mokrý všude. Aby nedošlo ke kontaktování vody přímo, musíte roztavit 3 vrstvy jako v sendviči. Připravte si elektrická zařízení pro použití, jeden konec elektrického vodiče je připojen ke stažení a druhý konec drátu je připojen k hliníkové fólii. Pevně \u200b\u200bzatlačte druhý drát k hromadě uhlí a zjistěte, co se stane, pokud baterie funguje dobře, je pravděpodobné, že budete potřebovat jinou položku pro zapnutí zařízení. Snažte se zvýšit oblast kontaktu mezi vodičem a dřevěným uhlím, skládáním baterie a mačkání. Pokud používáte motor, můžete mu také pomoci spustit chlazení hřídele prsty.
První moderní elektrická baterie byla vyrobena z řady elektrochemických buněk a nazývá se voltový pilíř. Opakujte první a třetí krok k vytvoření dalšího element hliníkového vzduchuPřipojení 2 nebo 3 prvek vzduch-hliníku Dostanete silnější baterii mezi sebou. Použijte multimetr pro měření napětí a proudu získaného z baterie.
Jak změnit baterii tak, že se stává více napětí nebo větším proudem - vypočítat výstupní výkon z baterie pomocí svého napětí a proudu. Zkuste připojit další zařízení k baterii.