Keemilised reaktsioonid alumiiniumõhu patareidega. Õhu alumiiniumist aku kasutab laadimiseks soolasi vett. Kombineeritud vooluallikad

Stabiilsete ja kõrge spetsiifiliste omaduste keemilised allikad on üks olulisemaid tingimusi sidevahendite väljatöötamiseks.

Praegu on elektri kasutajate vajadus side jaoks kaetud peamiselt kallis galvaaniliste elementide või patareide kasutamise tõttu.

Patareid on suhteliselt autonoomsed energiaallikad, kuna nad vajavad võrgust perioodilist laengut. Selleks kasutatavad laadijad on kõrged ja ei suuda alati pakkuda soodsat tasu režiimi. Seega Sonnenschein aku, mis on valmistatud Dryfit tehnoloogia ja mille mass on 0,7 kg ja mahutavus 5 a · H laetud 10 tundi ja kui laadimise, on vaja jälgida regulatiivseid praeguseid väärtusi, pingeid ja tasu aega . Tasu tehakse kõigepealt pidev TOKE., siis konstantse pingega. Selleks kohaldatakse kallis laadimisvahend Tarkvara juhtimisega.

Absoluutselt autonoomsed on elektroplaaditud elemendid, kuid nende reeglina on madal võimsus ja piiratud konteiner. Nende kaasatud energia ammendumise kohta, mis on nende kõrvaldatud, saastatud keskkond. Alternatiiviks kuivadele allikatele on õhu metalli mehaaniliselt laetavad allikad, mille mõned energiaomadused on toodud tabelis 1.

Tabel 1 - mõnede elektrokeemiliste süsteemide parameetrid

Electro-keemiline süsteem	Teoreetilised parameetrid		Praktiliselt rakendatud parameetrid
		Energia, W · H / kg	Pinge, B.	Energia, W · H / kg
Õhu alumiinium
Õhu magnetiline
Air-tsink
Nikkel-metallhüdriid
Nikkel CADMieva
Mangaani-tsink
Mangaani-liiti

Nagu on näha tabelist, õhu metallisallikatest, võrreldes teiste laialdaselt kasutatavate süsteemidega, omavad suurimat teoreetilisi ja praktiliselt reaalseid energiaparameetreid.

Õhu- ja metallisüsteemid rakendati märkimisväärselt ja nende areng on endiselt intensiivselt intensiivselt intensiivselt kui teised teiste elektrokeemiliste süsteemide allikad. Kodumaiste ja välismaiste ettevõtete loodud prototüüpide katsetamine näitasid siiski nende piisavat konkurentsivõimet.

On näidatud, et alumiinium- ja tsingisulamid võivad töötada leeliselises ja soola elektrolüütides. Magneesium - ainult soolalektrolüütides ja selle intensiivse lahustumise käigus läheb nii voolu ja pauside tekitamisel nii.

Erinevalt magneesiumi alumiiniumist lahustab soola elektrolüütide puhul ainult voolu genereerimisel. Leeliseline elektrolüüdid on tsingi elektroodi jaoks kõige lubatavad.

Air-alumiiniumist praegused allikad (vit)

Põhineb alumiiniumisulamite põhjal luuakse mehaaniliselt laetavad praegused allikad elektrolüüdiga, mis põhinevad kokkseloolil. Need allikad on absoluutselt iseseisvad ja neid saab kasutada toiteallikaks mitte ainult sidevahendeid, vaid ka laadimisvahendeid, erinevate majapidamisseadmete toitumist: raadiovastuvõtjad, telerid, kohvivõrgud, elektrilised puurid, lambid, elektrofeys, jooteraud, low Power külmikud, tsentrifugaalpumbad jne Absoluutne autonoomia allika võimaldab teil kasutada seda valdkonnas, piirkondades, kus ei ole tsentraliseeritud toiteallikas kohti katastroofi ja loodusõnnetuste.

Laenus viiakse läbi mõne minuti jooksul, mis on vajalikud elektrolüütide täitmiseks ja / või alumiiniumielektroodite täitmiseks. Laadimiseks on vaja ainult kokk soola, vett ja alumiiniumi anoodide pakkumist. Üks aktiivsetest materjalidest kasutatakse õhu hapnikku, mis taastatakse süsiniku ja fluoroplastiliste katoode. Katodid on üsna odavad, annavad allika toimimise pikka aega ja seetõttu on vähe mõju tekitatud energia maksumusele.

Vildides saadud elektrienergia maksumus määratakse peamiselt ainult kulud perioodiliselt asendatud anoodide, see ei sisalda oksüdeeriva aine, materjalide ja tehnoloogilised protsessidTraditsiooniliste galvaaniliste elementide tõhususe andmine ja seetõttu on see 20 korda madalam kui sellistest autonoomsetest allikatest saadud energia maksumus leeliselise mangaani-tsingiemadena.

Tabel 2 - Air-alumiiniumi praeguste allikate parameetrid

aku tüüp	Aku bränd	Elementide arv		Elektrolüüdi mass, kg	Võimsus elektrolüüdi varudes ja · h	Anoodide kogumi mass, kg	Võimsus anoodide varudes ja · h	Aku mass, kg
Veealune
Täidetud

Pideva töö kestus määratakse tarbitava voolu väärtusega, elektrolüüdi maht täidetakse elektrolüüdi elemendiks ja on 70-100 a · b / l. Alumine piirmäär määratakse elektrolüüdi viskoossusega, mille juures selle vabade äravoolu on võimalik. Ülempiir vastab elemendi omaduste vähenemisele 10-15% võrra, kuid selle saavutus elektrolüütide massi eemaldamiseks on vaja kasutada mehaanilised seadmedmis võivad kahjustada hapniku (õhk) elektroodi.

Elektrolüütide viskoossus suureneb alumiiniumhüdroksiidi suspensioonile küllastunud. (Alumiiniumhüdroksiid esineb looduses savi või alumiiniumoksiidi kujul, on suurepärane toode alumiiniumist tootmiseks ja võib tagastada tootmisele).

Elektrolüüdi vahetamine viiakse läbi minutites. Uute elektrolüüdi osadega saab teretulnud kuni anoodi ressursside ammendumiseni, mis paksusega 3 mm on 2,5 a · cm 2 geomeetrilise pinnaga. Kui anoodid lahustati, asendatakse need uute mõne minuti jooksul.

See on väga väike iseseisev, isegi kui salvestate elektrolüüdiga. Aga B. alatesSee pausi vahele tühjenemise saab hoida ilma elektrolüütideta - tema iseseisev on tühine. Töö ressurss piirdub plasti kasutusiga, millest seda tehakse ilma elektrolüüdita, võib hoida kuni 15 aastat.

Sõltuvalt tarbija nõuetest saab seda muuta asjaoluga, et 1 elemendil on pinge 1 V voolu tihedusega 20 mA / cm2 ja vitt eemaldatud vit määratakse elektroodi piirkonnas.

Uuringud läbiviidud Mei (TU) protsesside toimus elektroodid ja elektrolüütides, võimaldas luua kahte tüüpi õhu-alumiiniumallikate praeguse - täitke ja veealuse (tabel 2).

Keeratud.

Proonid koosnevad 4-6 elemendist. Tugeva painduva element on (joonis fig 1) on ristkülikukujuline tank (1), mille vastupidises seintes on katood paigaldatud (2). Katood koosneb kahest osast elektriliselt ühendatud ühe elektroodi rehviga (3). Katoodide vahel on anood (4), mille asend on fikseeritud juhenditega (5). Autorite poolt patenteeritud elemendi kujundamine / 1 / võimaldab vähendada sisemise ringluse korraldamise tõttu lõpptootena tekkinud alumiiniumhüdroksiidi negatiivset mõju. Selleks jagatakse elektroodi tasapinnaga risti risti element sektsioonidega kolmeks osaks. Vaheseinad teostavad ka üleandmise juhendi anoodi rolli (5). Keskmises osas on elektroodid. Töötamise ajal vabanenud gaasimullid tõstetakse koos elektrolüütide vooluga, hüdroksiidi suspensiooniga, mis on väiksema elemendi teise osa sektsiooni all.

Pilt 1 - elementide diagramm

Õhuvarustus katoodile vitt (joonis fig 2) viiakse läbi väljendude (1) vahel elementide (2) vahel. Äärmuslikud katoodid on kaitstud väliste mehaaniliste toimete eest külgpaneelide poolt (3). Struktuuri tõrjutus on tagatud kiiresti eemaldatava katte (4) abil, millel on tihendus tihendamine (5) poorsest kummist. Pinge kummitihend See saavutatakse, vajutades korpuse katet ja kinnitage see selles olekusse, kasutades kevadellukuid (ei ole joonisel näidatud). Lähtestamine gaasi viiakse läbi spetsiaalselt projekteeritud poorsete hüdrofoobsete ventiilide (6) kaudu. Aku elemendid (1) ühendatakse järjestikku. Plastist anoodid (9), mille disain on mõeldud MEI-s, on paindlik praegune vestlus pistiku elemendiga. Pistik, mille vastuse osa on ühendatud katoodi plokiga, võimaldab teil kiiresti lahti ühendada ja kinnitada anoodi asendades seda. Kõigi anoodide ühendamisel ühendatakse elemendid järjestikku. Äärmuslikud elektroodid on ühendatud booridega (10), ka ühendused.

1- õhupühal, 2 - element, 3 - kaitsepaneel, 4 - kaas, 5 - katoodrehv, 6 - tihend, 7-klapp, 8 - katood, 9 - anood, 10 - sündinud

Joonis 2. - Bulk Vorm.

Kastetud VAITSE.

Kergestatavad veed (joonis 3) on vale joodud ülekoormatud. Katodid (2) on paigutatud aktiivse kihi väljapoole. Elemendi võime, milles elektrolüüt oli üleujutatud, on jagatud kaheks partitsiooniks ja teenib iga katoodi eraldi õhuvarustust. Lõhes, mille kaudu õhk katoodile tarniti, paigaldati anood (1). See ei ole aktiveeritud elektrolüütide täitmisega, vaid elektrolüüdi sukeldumine. Elektrolüüt on eelsalvestatud ja ladustatud paagis paagis (6), mis on jagatud 6 mitteühendatud sektsiooni. Paakina on aku monoblokk 6T-60TM.

1 - anood, 4 - katoodkatoodkaamera, 2 - katood, 5 - ülemine paneel, 3 - insult, 6 - elektropaak

Joonis 3. - kastetud õhu-alumiiniumielement mooduli paneelis

See disain võimaldab teil aku kiiresti lahti võtta, eemaldades mooduli elektroodidega ja manipuleerivad elektrolüütide täitmisel ja mahalaadimisel mitte akuga, vaid massiga, mille mass elektrolüüdiga on 4,7 kg. Moodul ühendab 6 elektrokeemilist elementi. Elemendid on lisatud mooduli ülemine paneelil (5). Mooduli mass anodeede komplektiga 2 kg. Seerianumber Moodulid saadi 12, 18 ja 24 elemendist. Air-alumiiniumist allika puudused hõlmavad üsna kõrget sisemist vastupidavust, madala spetsiifilise võimsusega pinge ebastabiilsust, mis on sisse lülitatud väljalaskeava ja pinge ebaõnnestumise ajal. Kõik need puudused on tasandatud, kui kasutate kombineeritud voolu allika (WHP), mis koosneb heitvee ja akuga.

Kombineeritud vooluallikad

6Vit50 "täidetava" allika tühjenduskõvera (joonis fig 4). Kui koormus on ühendatud. 10 -15 minuti jooksul suureneb pinge töötajale, kes jääb kogu heakskiidu ajal konstantseks. Rikke sügavus määratakse alumiiniumist anoodi ja selle polarisatsiooni pinna seisundiga.

Joonis 4. - tühjendage kõver 6Vit50, kui laadides 2rse10

Nagu on teada, toimub aku laadimisprotsess ainult siis, kui energiat, mis annab energiat, mis annab energiat, on suurem kui akus. Esialgse pinge ebaõnnestumine toob kaasa asjaolu, et aku hakkab sellele välja laskma ja seetõttu käivitatakse pöördprotsessid elektroodidest, mis võivad põhjustada anoodide passiveerimist.

Soovimatute protsesside vältimiseks vit ja aku vahelises ahelas on paigaldatud diood. Sellisel juhul kasutatakse aku laadimisel väljalaskepinget mitte ainult aku pingega, vaid ka dioodi pingelangust:

U wate \u003d u ACC + ΔU diood (1)

Dioodi ahela sissejuhatus viib pinge suurenemise nii vit ja aku juures. Dioodi mõju ahelale illustreerib joonisel fig. 5, mis kujutab endast muutust pingete ja aku vahetuse muutuse aku laadimisel vaheldumisi ahela dioodiga ja ilma selleta.

Aku laadimise protsessis dioodi puudumisel kipub pinge erinevus vähenema, st. Töö tõhususe vähendamine, samal ajal dioodi juuresolekul erinevus ja sellest tulenevalt kipub protsessi tõhusust suurenema.

Joonis 5. - pinge erinevus 6vat125 ja 2 SG10, kui laaditakse dioodi ja ilma selleta

Joonis 6. - muutke vähendamise 6VAT125 ja 300KK11 muutmine tarbija toite ajal

Joonis 7. - komplekti (VIT-plii aku) konkreetse energia muutmine, suurendades tippkoormuse osakaalu suurenemisega

Suhtlemisvahendeid iseloomustab energiatarbimine muutuva režiimis, sealhulgas tipp, koormus. Sellist tarbimise olemust modelleeriti meie poolt, kui tarbija oli toiteallikaga 0,75 A ja piik 1,8 ja vaalalt, kuhu kuuluvad 6Vit125 ja 3KNGK11. IN genereeritud (tarbitud) komponentide voolu muutuse olemus on esitatud joonisel fig. 6.

Joonisel nähtub, et põhirežiimis tekitab praegune voolu põlvkonna piisav baaskoormuse ja aku laadimiseks. Peakoormuse puhul tagatakse tarbimine vooluga ja akuga.

Me kulutasime teoreetilise analüüsi, et vaala spetsiifiline energia on kompromiss vit ja aku konkreetse energia vahel ning suureneb maksimaalse energia osakaalu vähenemisega (joonis 7). Vaala spetsiifiline võimsus on kõrgem kui konkreetne võimsus ja suureneb tippkoormuse osakaalu suurendamine.

järeldused

Uued praegused allikad, mis põhinevad elektrokeemilises süsteemis "Air-alumiiniumist", mille lauaplaast lahus elektrolüütina, energiamahukus on umbes 250 a ^ H ja konkreetse energiaga üle 300 W · h / kg.

Arenenud allikate tasu viiakse läbi mõne minuti jooksul elektrolüütide ja / või anoodi mehaanilise asendamise teel. Allika isevoolu on tühine ja seetõttu saab neid salvestada 15 aastat enne aktiveerimist. Arenenud allikad, mida iseloomustab aktiveerimismeetod.

Air-alumiiniumallikate töö aku ja kombineeritud allikal uuritakse. On näidatud, et konkreetne energia ja spetsiifiline võimsus WHC on kompromissiväärtused ja sõltuvad osakaal tippkoormuse.

Vit ja vaaladel põhinevad vit ja vaalad on absoluutselt iseseisvad ja neid saab kasutada toiteallikaks mitte ainult sidevahendeid, vaid ka erinevate kodumasinate toitumist: elektromashes, lambid, madala võimsusega külmikud jne. Allika absoluutne autonoomia võimaldab teil Kasutage seda põllutingimustes piirkondades, kus ei ole tsentraliseeritud toiteallikat katastroofi ja loodusõnnetuste kohtades.

Bibliograafia

1. RF patent nr 2118014. Metal-Air element. / Dyachkov E.V., Klemenov B.V., Korovin N.V., // MPK 6 H 01 M 12/06. 2/38. Prog. 06/17/97 Pub. 20.08.98
2. Korovin N.V., KleiMenov B.V., Voigova I.A. & Voligov I.A.// Abstr. Teine sümbol. Uute materjalide kohta. Kütuseelementide ja kaasaegsete aku süsteemide puhul. 6. juuli. 1997. Montreal. Kanada. V 97-7.
3. Korovin N.V., Klemenov B.V. Mei bülletään (printimisel).

Töö viidi läbi programmi "Kõrgkooli teadusliku uurimistöö raames teaduse ja tehnoloogia prioriteetsete suundade kohta"

Elektrisõidukite fännid on pikka aega unistanud patareidest, mis võimaldavad nende neljarattalistel sõpradel ületada rohkem kui poolteist tuhat kilomeetrit ühelt tasuta. Iisraeli käivitamise Phinergi juhtimine usub, et spetsialistide poolt välja töötatud alumiinium-õhu aku on selle ülesande täitmisel täiesti toime tulla.

Teine päev tegevjuht Phinergy, Aviv Sidon teatas suure autotootja partnerluse algusest. Eeldatakse, et täiendav rahastamine võimaldab ettevõttel luua masstoodang Revolutsioonilised patareid 2017. aastaks.

Video ( artikli lõpus) Bloombergi uudisteagentuuri reporter, Elliot Gotkin, reisivad väikese rongide ratta ümber, mis konverteeriti elektriseadmeks. Samal ajal paigaldati selle auto pagasiruumi Phinerroog alumiiniumist aku.

Liitium-ioon-akuga CITROEN C1-elektriline sõiduk võib ühel laengul üle 160 km mööduda, kuid alumiinium-õhu aku Phinergy võimaldab tal ületada veel 1600 kilomeetrit.

Video näitab, et insenerid täidavad delikaatse veega destilleeritud veega spetsiaalseid tankid. Prognoos pardaarvuti Ekraanil kuvatakse auto jooksva vahemik. mobiiltelefon Peadirektor Phinergy.

Vesi toimib elektrolüütide aluseks, mille kaudu ioonid liiguvad energiat esile tõstetud. Elekter töötab auto elektrimootorid. Käivituse inseneride sõnul tuleb demonstreerimisseadme mahutites veevarustuses täiendada "iga paari saja kilomeetri".

Alumiiniumplaadid kasutatakse alumiinium-õhu patareide anoodina ja välimine õhk ulatub katoodi. Süsteemi alumiiniumkomponent hävitab aeglaselt, kuna metallmolekulid on ühendatud hapniku ja eritava energiaga.

Täpsemalt: neli alumiiniumi aatomit, kolm hapniku molekuli ja kuus veemolekuli kombineeritakse nelja hüdreeritud alumiiniumoksiidi molekulide loomiseks energia vabastamisega.

Ajalooliselt kasutati alumiinium-õhu patareid ainult armee vajadustele. Vajadus alumiiniumoksiidi perioodiliselt eemaldada ja alumiiniumist anoodiplaatide asendamine.

Phinergi esindajad ütlevad, et patenteeritud katoodi materjal võimaldab välisest õhust hapnikku, et vabaneda aku raku, samas kui see materjal ei võimalda süsinikdioksiidi, mis on samuti õhus, saastanud akut. See on enamikul juhtudel, mis takistas alumiinium-õhu patareide normaalset töö pikka aega. Vähemalt seni.

Ettevõtte spetsialistid arendavad ka seda, mida saab elektrienergia poolt laadida. Sisse sel juhul Metallist elektroodid ei hävitata nii kiiresti kui alumiinium-õhu analoogide puhul.

Sidon ütleb, et ühe alumiiniumplaadi energia aitab elektrisõidukil ületada umbes 32 kilomeetrit (see võimaldab meil eeldada, et konkreetne elektritootmine plaadil on umbes 7 kW * h). Nii installitud demo masinasse 50 sellist plaati.

Kogu aku, kui tippjuht märgib, kaalub ainult 25 kg. Sellest tuleneb, et selle energiatihedus on rohkem kui 100 korda suurem kui tavalisest liitium-ioonpatareid Kaasaegne proov.

On tõenäoline, et elektrisõiduki seeriamudeli puhul võib aku olla oluliselt raskemate. See toimub aku varustus termilise kliimaseadmega ja kaitseva korpusega, mida prototüüp ei täheldatud (otsustades rulli järgi).

Igal juhul on aku välimus energia tihedusega, mis on suurusjärgus suurem kui kaasaegne liitium-ioonpatareidOn suurepärane uudis autotootjatele, kes on teinud panuse elektrimasinate - kuna see on sisuliselt kõrvaldades probleeme, mis on põhjustatud piiratud kaugus käigus kaasaegse elektrokarjapidajaid.

Meil on meie ees väga huvitav prototüüp, kuid paljud küsimused jäävad vastuseta. Kuidas alumiinium-õhu patareid töötavad seerianumbrid? Kui raske on alumiiniumplaatide asendamise kord? Kui tihti nad neid muuta? (1500 km pärast? 5000 km pärast või harvemini?).

Selles etapis turundusmaterjalid Seda ei kirjeldata, milline on metall-õhu patareide süsinikurada (alates toorainete tootmisest enne auto aku paigaldamist) võrreldes kaasaegsete liitium-ioonianaloogidega.

See hetk väärib ilmselt üksikasjalikku uuringut. Ja uurimistöö tuleb täita enne massi rakendamise algust uus tehnoloogiaKuna alumiiniumimaakide ekstraheerimine ja töötlemine ja sobiva metalli loomine on väga energiamahukas protsess.

Sellegipoolest ei ole teise sündmuse stsenaarium välistatud. Täiendavaid metallist patareisid saab lisada liitium-ioonile, kuid neid kasutatakse ainult kaugekõnede puhul. See valik võib olla üsna atraktiivne elektrisõidukite tootjate jaoks, isegi kui uutel patareidel on suurem süsiniku jalajälg.

Põhineb

Tehniliste teaduste kandidaat E. Kulakov, tehniliste teaduste kandidaat S. Sevrecur, kemikaalteadude kandidaat A. Pharmakovskaya.

Energiapaigaldamine õhu-alumiiniumist elementidele on ainult osa auto pagasiruumi ja pakub erinevaid joosta kuni 220 kilomeetrit.

Õhu-alumiiniumist elemendi toimimise põhimõte.

Toide elektrijaama õhu-alumiiniumielementide kontrollib mikropossor.

Soola elektrolüüdi väikese suurusega õhu-alumiiniumielement võib asendada neli patareisid.

Teadus ja elu // Illustratsioon

Energiapaigaldamine EL 92V-240 õhu-allüminia elementidel.

Inimkond ilmselt ei kavatse autosid loobuda. Vähe: autoparkla Maad võivad varsti suurendada umbes kaks korda rohkem - peamiselt Hiina massilise motoriseerimise tõttu.

Samal ajal eraldavad teedel vedavad autod tuhandeid tonni süsinikmonooksiidi atmosfääri - selle juuresolekul, mille juures on summas õhus, suurem kümne protsendiline omakapitali, isiku jaoks on surnud. Ja lisaks süsinikmonooksiidi, palju tonni lämmastikoksiidid ja muud mürgid, allergeenid ja kantserogeenid on mittetäielikud põlemissaadused bensiini.

Üle kogu maailma on pikka aega otsinud auto mootoriga alternatiive sisepõlemine. Ja kõige reaalsemaid peetakse elektrisõidukiks (vt "Teadus ja elu" nr 8, 9, 1978). Maailma esimesed elektrisõidukid loodi Prantsusmaal ja Inglismaal viimase sajandi 80-ndate aastate alguses, st paar aastat varem kui autode sisepõlemismootoritega (DVS). Ja mis ilmus näiteks 1899. aastal Venemaal, oli esimene iseseisev meeskond elektriline.

Traktsiooni elektrimootor sellistes elektrilistes autodes said sööki üllatavalt rasketest patareidest, mille energiamahukus on ainult umbes 20 vatt-tundi (17,2 kilokaloria) kilogrammi kohta. Niisiis, et "sööta" mootori võimsusega 20 kilovatti (27 hobuste võimsus) vähemalt tund aega plii aku Kaalumine 1 tonni. Bensiini kogus hõivab selle ladustamise energia ekvivalent, võtab gaasipaagi mahuga ainult 15 liitrit. See on põhjus, miks ainult vastavalt FCSi leiutisele hakkas autode tootmine kiiresti kasvama ja elektriautod loetakse autotööstuse surmavaks osaks aastakümneteks. Ja ainult ökoloogilised probleemid, mis tulenevad inimkonna enne, tegid disainerite tagasi elektrisõidukite ideele.

Omaette, mootori elektrimootori asendamine on muidugi kiusatus: elektrienergia elektrienergia ja selle kaal on lihtsam ja kontrolli all on lihtsam. Aga isegi nüüd pärast rohkem kui 100 aastat pärast esimest välimust autopatareid, energia intensiivsus (s.o salvestatud energia) isegi parim neist ei ületa 50 vatti-tundi (43 kilokaloria) kilogrammi kohta. Seetõttu jäävad sadu kilogrammi patareide massi ekvivalent gaasipaagi.

Kui teil on vaja vajadust mitmetunnise aku laadimise järele, piiratud arv tsüklite eest tasumise ja selle tulemusena suhteliselt lühikese kasutusiga, samuti probleemid serveeritavate patareide kõrvaldamisega, siis peate selle ära tundma Aku elektriauto ei sobi massilise transpordi jaoks.

Siiski on see hetkel öelnud, et elektrimootor saab energiat saada energiat ja teise keemilistest praeguste tsportlike elementide keemilistest allikatest. Kõige kuulsamad neist (nn patareid) töötavad kaasaskantavate vastuvõtjate ja kõne salvestajatena, tundide ja taskulantidena. Sellise aku aluseks, samuti muu kemikaaliallika praeguse, on üks või mõni redoksreaktsioon. Ja see, nagu on teada koolikoja keemia, on kaasas elektronide edastamine aatomite ühe aine (redutseerija) aatomite teise (oksüdeerija). Sellist elektronide edastamist võib läbi viia välise ahela kaudu, näiteks valguspirn, kiibi või mootori kaudu ning tehke seeläbi elektronide töö.

Selleks redoksreaktsioon viiakse läbi kahes vastuvõtu - nad jagavad selle, nii et rääkida kaheks poolaastava ressurss voolavad samal ajal, kuid erinevates kohtades. Anoodil annab redutseerija oma elektronid, see tähendab, et see on oksüdeeritud ja katoodil, oksüdeerija võtab need elektronid, mis on taastatud. Elektronid ise, voolavad katoodist katoodist välja välimise ahela kaudu, teha kasulikku tööd. See protsess, muidugi on lõpmatu, kuna oksüdeeriva aine ja redutseerija kulutatakse järk-järgult uute ainete moodustamise teel. Ja selle tulemusena tuleb praegune allikas ära visata. On võimalik, aga pidevalt või aeg-ajalt tuletada reaktsioonitoodete allikast ja selle asemel uute ja uute reaktiivide asemel. Sel juhul täidavad nad kütuse rolli ja just seetõttu, et selliseid elemente nimetatakse kütuseks (vt "Teadus ja elu" nr 9, 1990).

Sellise vooluallika tõhusus määratakse peamiselt samuti reaktiive ise ja oma režiim on valitud. Oksüdeeriva aine valikuga ei ole erilisi probleeme, sest meie ümber õhk koosneb üle 20% suurepärasest oksüdeerijast - hapnikku. Mis puudutab redutseerija (see tähendab, kütus), siis on temaga keerulisem: see peab teda temaga kaasas olema. Ja seetõttu, kui see valitakse kõigepealt, on vaja jätkata nn mass-energia indikaatorist - kasulikku energiat, mis on jaotatud massiseadme oksüdeerimise ajal.

Sellega seoses parimad omadused on vesinik, millele järgneb mõned leeliselised ja leelismuldmetallid ning seejärel alumiinium. Aga gaasiline vesinik on tulekahju ja plahvatusohtlik ning kõrge rõhu all on võimeline metallide kaudu lekkima. See on võimalik lõunaks ainult väga madalatel temperatuuridel, kuid salvestada on üsna raske. Leeliselised ja leeliselised muldmetallid on ka tulekahju ja lisaks oksüdeeritakse need kiiresti ja lahustatakse vees.

Alumiiniumil ei ole ühte neist puudustest. Alati kaetud tiheda kile oksiidi, see on peaaegu mingit oksüdeeritud õhus kogu selle keemilise aktiivsusega. Alumiinium on suhteliselt odav ja mittetoksiline, selle ladustamine ei tekita probleeme. See on üsna lahendatav ja selle sissejuhatus praeguse allika sissejuhatus on täielikult lahendatav: Anoodsed plaadid on valmistatud metallist kütusest, mis perioodiliselt - asendataval viisil - asendatud.

Ja lõpuks, elektrolüüt. See võib olla selle elemendi vesilahus: hape, leeliseline või soolalahus, kuna alumiinium reageerib hapetega ja leelisega ning kui oksiidi kile on häiritud, lahustatakse see vees. Kuid on eelistatav kasutada leeliselise elektrolüüte: teisel poolreaktsioonis on lihtsam - hapniku vähendamine. Happelises keskkonnas taastatakse see ka, kuid ainult kallis plaatina katalüsaatori juuresolekul. Leeliselises keskkonnas saate teha palju odavam katalüsaatori või niklioksiidi või aktiveeritud süsiniku, mis sisestatakse otse poorse katoodi. Nagu soola elektrolüütide puhul, on sellel vähem elektrijuhtivust ja praegune allikas see põhineb ligikaudu 1,5 korda vähem energia intensiivsust. Seetõttu on võimas auto patareides soovitatav kohaldada leeliseline elektrolüütide.

Ta siiski on ka puudusi, mille peamine on anoodi korrosioon. See läheb paralleelselt peamise turvareaktsiooni ja lahustab alumiinium, muutes selle naatriumaluminaadiks vesiniku samaaegse vabanemisega. Tõsi, vähese käegakatsutava kiirusega, see külgreaktsioon on ainult välise koormuse puudumisel, on just see, seetõttu, et õhu-alumiiniumist praegused allikad ei saa olla - erinevalt patareidest ja patareidest - pikka aega võetakse ooterežiimis laetud. Leelilahendus sel juhul kuulub neist välja. Kuid koormuse normaalse voolu kohta on kõrvalreaktsioon peaaegu tundmatu ja koefitsient kasulik kasutamine Alumiinium jõuab 98% ni. Jäätmete leeliseline elektrolüüt ei ole muutumas: alumiiniumhüdroksiidi kristallide filmimine, seda elektrolüüdi saab uuesti elementi valada.

Leelite elektrolüüdi kasutamisel õhu-alumiiniumist vooluallikas ja teine \u200b\u200bpuudus: selle kasutamise ajal tarbitakse üsna palju vett. See suurendab leeliste kontsentratsiooni elektrolüütides ja võib järk-järgult muuta elemendi elektrilisi omadusi. Siiski on selline kontsentratsioonide intervall, milles need omadused ei ole praktiliselt muutunud, ja kui see on piisav, piisab, piisab aeg-ajalt elektrolüüdi lisamiseks vee lisamiseks. Jäätmed sõna tavalisel tähenduses õhk-alumiiniumi vooluallika kasutamisel ei ole moodustatud. Lõppude lõpuks on lagunemise teel saadud alumiiniumhüdroksiidi hüdroksiidi lihtsalt valge savi, st toode ei ole ainult absoluutselt puhas keskkonnasõbralik, vaid ka paljude tööstusharude toorainena väga väärtuslik.

See on sellest, et näiteks toodetakse tavaliselt alumiinium, esimene küte alumiiniumoksiidi saamiseks ja seejärel paljastades selle alumiiniumorolüüsi sulamine. Seetõttu on võimalik korraldada suletud ressursside säästmise tsükli õhu-alumiiniumi praeguste allikate käitamise tsükli.

Kuid alumiiniumhüdroksiidil on nii sõltumatu kaubanduslik väärtus: see on vajalik plastide ja kaablite, lakkide, värvide, prillide, vee, paberi, sünteetiliste vaipade ja linoleumite koagulantide tootmisel. Seda kasutatakse radiotehnilises ja farmaatsiatööstuses, igasuguste adsorbide ja katalüsaatorite tootmisel kosmeetikatoodete ja isegi ehtede valmistamisel. Lõppude lõpuks, väga palju kunstlikke vääriskivid - rubiinid, safiirid, aleksandriitide põhjal alumiiniumoksiidi (korund) väikeste kroomi lisandite, titaani või berülliumiga.

Air-alumiiniumist allika "jäätmete" maksumus on täielikult vastavuses alumiiniumi maksumusega ja nende mass on kolm korda algse alumiiniumi mass.

Miks hoolimata kõigist hapniku-alumiiniumi praeguste allikate eelistest, on nad nii kaua - kuni 70-ndate lõpu lõpuni ei olnud tõsiselt kujundatud? Lihtsalt sellepärast, et tehnoloogiat ei taotlenud. Ja ainult selliste energiamahukate autonoomsete tarbijate kiire arendamisega lennundus- ja kosmonautika, sõjaliste seadmete ja maapealne transportOlukord on muutunud.

Optimaalsete anoodi kompositsioonide väljatöötamine - elektrolüüdi kõrge energia omadustega madalate korrosioonikiirustega alustati odavaid õhkaid, mille maksimaalne elektrokeemiline aktiivsus ja suur kasutusiga valiti, optimaalsed režiimid arvutati pikka tööJa lühikese aja jooksul.

Energiaseadmete skeemid, mis sisaldavad lisaks tegelikult praeguse allikate ja mitmete abisüsteemide hulga - õhuvarustuse, vee, elektrolüütide ja puhastamise, termostaadi, jne iga neist on üsna keeruline ja elektrijaamade normaalse toimimise jaoks Üldiselt oli vajalik mikroprotsessori juhtimissüsteem, mis määrab töö algoritmid ja interaktiivsed kõik muud süsteemid. Näide hoone ühe kaasaegse õhu-alumiiniumrajatistest on näidatud joonisel (lk. 63.): See tähistab paksud vedelike (torujuhtmete) ja õhukeste informatiivsete suhete (andurite ja juhtimiskäskude signaalide signaalid.

Viimastel aastatel Moskva Riiklik lennundusinstituut (Tehniline University Tom) - Mai koos teadusliku ja tootmise kompleksi praeguste allikate "alternatiivne energia" - IT "Alten" loodi kogu funktsionaalse valiku energia taimede põhineb õhu-alumiinium elemendid. Sealhulgas - eksperimentaalne seadistus 92V-240 elektrisõidukile. Selle energia intensiivsus ja selle tulemusena osutus elektrilise auto läbisõit ilma laadimiseta osutus mitu korda kõrgem kui patareide kasutamisel - nii traditsiooniline (nikkel-kaadmium) ja äsja väljatöötatud (väävel-naatrium). Selle elektrijaama elektrisõidukite spetsiifilised omadused on näidatud külgneva värvi vahekaardil võrreldes auto ja elektrisõidukite omadustega patareides. Võrdlus seda nõuab selgitust. Fakt on see, et auto puhul võetakse arvesse ainult kütuse massi (bensiini) ja nii elektriautode puhul - praeguste allikate mass tervikuna. Sellega seoses tuleb märkida, et elektrimootor on oluliselt väiksem kui bensiin, ei vaja edastamist ja säästab energiat mitu korda. Kui teie arvates on see kõik, selgub, et praeguse auto tegelik võitmine on 2-3 korda väiksem, kuid siiski üsna suur.

Seal on 92VA-240 paigaldus ja teised - puhtalt toimiv - eelised. Laadige õhu-alumiiniumist patareid ei vaja elektrivõrku, kuid see langeb mehaaniline asendamine Väljalaske alumiiniumi anoodid on uued, mis ei võta rohkem kui 15 minutit. See on veelgi lihtsam ja kiirem on elektrolüüdi asendamine alumiiniumhüdroksiidi eemaldamiseks sellest sadestamiseks. "Täitmise" jaama korral allutatakse heitgaaside elektrolüütide regenereerimisele ja neid kasutatakse uuesti tankimiseks elektriliseks Lei ja sellest eraldatud alumiiniumhüdroksiidi on suunatud ringlussevõtuks.

Lisaks õhu-alumiiniumielementide elektromaani elektrijaamale on samad spetsiandid loonud mitmeid väikseid elektrijaamu (vt "Teadus ja elu" nr 3, 1997). Kõiki neid seadmeid saab mehaaniliselt uuesti laadida vähemalt 100 korda ja number määratakse peamiselt poorse õhukatoodi ressurss. Ja nende sätete säilivusaeg on ebatäpne riik ei ole üldse piiratud, kuna ladustamise ajal ei ole suutlikkuse kaotamist - ei ole ise ebakõla.

Väikeste õhu-alumiiniumallikate puhul võib praegust kasutada elektrolüüdi valmistamiseks mitte ainult leelis, vaid ka tavalist tabelisoola: mõlema elektroli protsessid voolavad samuti. Tõsi, soolaallikate energiamahukus on 1,5 korda vähem kui leeliseline, kuid kasutaja põhjustavad palju vähem vaeva. Nende elektrolüüt on täiesti ohutu ja võite isegi lapse usaldada.

Väike-võimsusega kodumasinate tarnimise õhu-alumiiniumallikad on juba toodetud ja hind on üsna ligipääsetav. 92VA-240 autotööstuse paigaldamise puhul on see endiselt olemas ainult kogenud osapooltel. Üks eksperimentaalne proov, millel on nimivõimsus 6 kW (pingel 110 V) ja mahutavus 240 amprit tundi maksab umbes 120 tuhat rubla 1998. aastal. Esialgsete arvutuste kohaselt väheneb see maksumus pärast masstootmise väljalülitamist vähemalt 90 tuhat rubla, mis võimaldab toota elektrisõidukit, mille hind ei ole palju rohkem kui sisepõlemismootoriga auto. Mis puudutab elektrisõidukite töö maksumust, on see nüüd üsna võrreldav auto käitamise kuludega.

Juhtum jääb väikestele - toota sügavamat hindamis- ja laiendatud katseid ning seejärel positiivsete tulemuste alustamiseks katsetamise alustamiseks.

Prantsuse firma Renault pakub kasutada alumiinium-õhu patareisid firmalt foodria tulevastes elektrisõidukites. Vaatame oma väljavaateid.

RENAULT otsustas teha panuse uue aku tüübile, mis võimaldab suurendada seitse korda laadimise vahemikku. Tänapäeva patareide mõõtmete ja kaalu säilitamisel. Alumiinium-õhk (al-Air) elemendid on fenomenaalne energia tihedus (8000 W / kg, 1000 W / kg vastu traditsioonilistes patareides), valmistades seda alumiiniumist oksüdeerimisreaktsiooni õhus. See aku sisaldab positiivset katoodi ja alumiiniumist negatiivset anoodi ja elektroodide vahel on veepõhine vedela elektrolüüt.

Ettevõtte aku arendaja Phinergy märkis, et ta on selliste patareide väljatöötamisel saavutanud suuri edusamme. Nende ettepanek on kasutada hõbedast valmistatud katalüsaatorit, mis võimaldab teil tavapärases õhust tõhusalt kasutada hapnikku. See hapnik segatakse vedela elektrolüüdiga ja vabastab seega elektrienergia, mis sisaldub alumiiniumist anoodil. Peamine nüanss on õhukatood"Mis toimib membraanina oma talvekakk - läbib ainult O2 ja mitte süsinikdioksiidi.

Mis vahe on traditsiooniliste patareide? Viimase täielikult suletud rakkudes vajavad Al-Air Elements välist elementi, "vallandada" reaktsiooni. Oluline eelis on asjaolu, et al-õhu aku toimib diislikütuse generaatorina - see toodab energiat ainult siis, kui sisse lülitasite. Ja kui te "blokeerisite õhku" sellise aku, jääb kogu oma tasu ja ei kao aja jooksul, nagu tavalised patareid.

Allõhu aku käitamise ajal kasutatakse alumiiniumist elektroodi, kuid seda saab printeri kasseti asendamiseks asendada. Laadimine peaks toimuma iga 400 km järel, see on uue elektrolüüdi lisamiseks, mis on palju lihtsam kui ootab, kuni tavaline aku laetakse.

Ettevõte Phinergy on juba loonud elektrilise CITROEN C1, mis on varustatud 25 kg akuga, mille võimsus on 100 kWh. See annab 960 km kauguse. Võimalusega 50 kW (umbes 67 hobujõudu) arendab masin kiiruse 130 km / h, kiirendab sadu 14 sekundi jooksul. Sarma akut testitakse ka Renault Zoe'is, kuid selle võimsus on 22 kWh, auto maksimaalne kiirus on 135 km / h, 13,5 sekundit kuni "sadade", kuid ainult 210 km kaugusel insultist.

Uued patareid on lihtsamad, kaks korda odavamad kui liitium-ioonsed ja perspektiivis on lihtsam töötada, mitte kaasaegne. Seni on nende ainus probleem alumiiniumktrood, mis koosneb tootmisest ja asendamisest. Niipea, kui see probleem otsustab - saate ohutult oodata elektriliste sõidukite populaarsuse suuremaid laineid!

• , 20. jaanuar 2015

Patareid on seadmed, mis kirjutavad keemilise energia elektrienergiaks. Neil on 2 elektroodit, nende vahel on keemiline reaktsioon, mida elektroni kasutatakse või toodetakse. Elektroodid on ühendatud lahusega lahusega, mida nimetatakse elektrolüüdiga, mille ioonid võivad elektrilise ahela abil liikuda. Elektronid moodustuvad anoodil ja võivad läbi viia katoodi välimise ahela, see on elektriliste elektronide liikumine, mida saab kasutada lihtsate seadmete tegemiseks.
Meie puhul aku Seda saab moodustada kahe reaktsiooniga: (1) reaktsioonid alumiiniumiga, mis tekitab elektrone ühe elektroodi kohta ja (2) Hapnikureaktsioonid, mis kasutavad elektroneid teise elektroodi. Et aidata elektronide aku, pääseda hapniku õhus, saate teha teise elektroodi materjali, mis suudab teostada elektrit, kuid ei ole aktiivne, näiteks söe, mis koosneb peamiselt süsiniku. Aktiveeritud söe on väga poorne ja see toob mõnikord kaasa suure pindala, mis tarnitakse atmosfääri. Üks grammi aktiivsütt võib olla rohkem ruut kui terve jalgpalli väli.
Selles kogemuses saate ehitada akuMis kasutab neid kahte reaktsiooni ja kõige hämmastavamat asja, et need patareid võivad toita väikese mootori või lambipirniga. Selleks vajate: alumiiniumfoolium, käärid, aktiivsüsi, metallist lusikad, paberrätikud, sool, väike tass, vesi, 2 elektrijuhtmeid klambritega ja väikese elektriseadmega, näiteks mootori või LED-iga. Lõika alumiiniumfooliumi suurus, mis on ligikaudu 15x15cm., Valmistage kokku küllastunud lahus, soola segu väikeses tassis veega, kuni soola ei lahustu enam lahustuda, voldige paberit veerandiks ja sööge seda soolveega. Pange see rätik fooliumile lisage lusikaga aktiveeritud süsinikule paberi rätiku ülaosale, valage soolvee söe niisutamiseks. Veenduge, et söe on kõikjal märg. Selleks et mitte puudutada vett otse, peate sulatama 3 kihid või võileiva. Valmistage oma elektriseadmed kasutamiseks, ühe otsa elektrilise traadi on kinnitatud allalaadimise ja teise otsa traadi on ühendatud alumiiniumfooliumiga. Tihedalt vajutage teist traati kivisöe kuhja ja vaata, mis juhtub, kui aku töötab hästi, on tõenäoline, et seadme sisselülitamiseks vajate teist üksust. Püüdke suurendada oma traadi ja puusöe vahelist kontakti, aku kokkuklapitamist ja pigistamist. Kui te kasutate mootorit, saate aidata ka hakata võlli jahutamist sõrmedega.
Esimene kaasaegne elektriline aku tehti mitmetest elektrokeemilistest rakkudest ja seda nimetatakse voldisambaks. Korrake esimest ja kolmandat sammu täiendav ehitamiseks alumiinium-õhu elementÜhendamine 2 või 3 Õhu-alumiiniumielement Te saate omavahel võimsama aku. Kasutage multimeetrit, et mõõta akust saadud pinge ja voolu.
Kuidas muuta akut nii, et see muutub rohkem pinge või suurema vooluks - arvutada väljundvõimsus akust oma pinge ja voolu abil. Proovige ühendada teiste seadmete akuga.