Reakcje chemiczne z bateriami aluminiowymi. Aluminium aluminiowe powietrza wykorzystuje słoną wodę do ładowania. Łączone źródła prądu

Źródła chemiczne prądu ze stabilnymi i wysoką specyficznymi cechami są jednym z najważniejszych warunków rozwoju komunikacji.

Obecnie potrzeba użytkowników energii elektrycznej do komunikacji jest pokryta głównie z wykorzystaniem drogich elementów lub baterii galwanicznych.

Baterie są stosunkowo autonomicznymi źródłami zasilania, ponieważ potrzebują okresowej opłaty z sieci. Ładowarki używane do tego celu mają wysokie koszty i nie zawsze są w stanie zapewnić korzystny tryb ładowania. W związku z tym bateria Sonnenchein, wykonana przy użyciu technologii Dryfit i o masie 0,7 kg, a pojemność 5 A · H jest ładowana przez 10 godzin, a podczas ładowania konieczne jest obserwowanie wartości bieżących regulacyjnych, napięć i czasu ładowania . Opłata jest wykonywana jako pierwsza stały toke., potem ze stałym napięciem. Za to stosuje drogie urządzenie do ładowania z kontrolą oprogramowania.

Absolutnie autonomiczne są elektroblowane elementy, ale z reguły mają niską moc i ograniczony pojemnik. Na wyczerpaniu energii osadzonego w nich są usuwane, zanieczyszczające środowisko. Alternatywą dla suchych źródeł są Źródłami mechanicznie mechanicznie metalowymi, których niektóre cechy energetyczne są pokazane w tabeli 1.

Tabela 1 - Parametry niektórych systemów elektrochemicznych

System elektro-chemiczny	Parametry teoretyczne.		Praktycznie wdrożone parametry.
		Specyficzna energia, w · h / kg	Napięcie, B.	Specyficzna energia, w · h / kg
Air aluminium.
Powietrze magnetyczne
Air-cynk.
Wodorek niklu
Nikiel Cadmieva.
Mangan-cynk
Mangan-litia.

Jak widać ze stołu, źródeł powietrza, w porównaniu z innymi szeroko stosowanymi systemami, posiadają największe teoretyczne i praktycznie rzeczywiste parametry energetyczne.

Systemy powietrza i metalu zostały wdrożone znacznie później, a ich rozwój jest nadal intensywnie intensywnie intensywnie niż inne źródła innych systemów elektrochemicznych. Jednak testowanie prototypów stworzonych przez firmy krajowe i zagraniczne wykazały ich wystarczającą konkurencyjność.

Pokazano, że stopy aluminiowe i cynku mogą działać w elektrolitach alkalicznych i soli. Magnez - tylko w elektrolitach soli, a jego intensywne rozwiązanie idzie zarówno podczas generowania prądu, jak i zatrzymania.

W przeciwieństwie do aluminium magnezu w elektrolitach soli rozpuszcza się tylko podczas generowania prądu. Elektrolity alkaliczne są najbardziej obiecujące dla elektrody cynkowej.

Źródła prądu aluminiowego powietrza (VIT)

W oparciu o stopy aluminium powstają mechanicznie ładowalne źródła prądu z elektrolitem na bazie soli kucharskiej. Źródła te są absolutnie autonomiczne i mogą być stosowane do zasilania nie tylko środków komunikacji, ale także do ładowania baterii, odżywianie różnych urządzeń gospodarstwa domowego: odbiorniki radiowe, telewizory, siatka do kawy, wiertarki elektryczne, lampy, elektrownie, lutownica, nisko Lodówki mocy, pompy odśrodkowe itp. Absolutna autonomia źródła umożliwia korzystanie z jej w terenie, w regionach, które nie mają scentralizowanego zasilacza, w miejscach katastrofy i klęsk żywiołowych.

Opłata prowadzi się przez kilka minut, które są niezbędne do napełniania elektrolitu i / lub wymienić elektrody aluminiowe. Do ładowania potrzebne są tylko sól kucharska, woda i zasilanie anod aluminiowych. Jako jeden z materiałów aktywnych stosuje się tlen powietrza, który jest przywrócony w katodach węglowych i fluoroplastycznych. Katody są dość tanie, zapewniają operację źródła przez długi czas, a zatem mają niewielki wpływ na koszt generowanej energii.

Koszt energii elektrycznej otrzymywanej w VI jest określony głównie, tylko koszt okresowego zastępowania anodami, nie obejmuje kosztów środka utleniającego, materiałów i procesy technologiczneZapewnienie skuteczności tradycyjnych elementów galwanicznych, a zatem jest on 20 razy niższy niż koszt energii otrzymanej z takich autonomicznych źródeł jako elementy alkaliczne mangan-cynku.

Tabela 2 - Parametry źródeł prądów aluminiowych

Typ Baterii	Marka baterii.	Liczba elementów		Masa elektrolitu, kg	Pojemność w magazynie elektrolitu i · h	Masa zestawu anod, kg	Pojemność w magazynie anod i · h	Masa baterii, kg
Zatapialny
Wypełniony

Czas trwania ciągłej pracy jest określany przez wartość zużytego prądu, objętość elektrolitu jest wypełniona do elementu elektrolitu i wynosi 70 - 100 A · b / l. Dolna granica jest określana przez lepkość elektrolitu, przy której możliwe jest jego wolny odpływ. Górna granica odpowiada spadkowi charakterystyki elementu o 10-15%, ale przez jego osiągnięcie, aby usunąć masę elektrolitową, należy użyć urządzenia mechanicznektóry może uszkodzić elektrodę tlenu (powietrza).

Lepkość elektrolitu wzrasta, gdy zawiesina wodorotlenku glinu jest nasycony. (Występuje wodorotlenek aluminium w charakterze gliny lub tlenku glinu, jest doskonałym produktem do produkcji aluminium i może zostać zwrócony do produkcji).

Wymiana elektrolitu przeprowadza się w minutach. Z nowymi częściami elektrolitu, powitanie może pracować aż do wyczerpania zasobów anody, który o grubości 3 mm, wynosi 2,5 A · CM 2 powierzchni geometrycznej. Jeśli anody zostały rozpuszczone, są one zastępowane przez kilka minut.

Jest bardzo mały samoprezentowanie, nawet podczas przechowywania z elektrolitem. Ale B. od I.Że w przerwie między rozładowaniem można przechowywać bez elektrolitu - jego samodyscyple jest znikome. Zasób prac jest ograniczony do żywotności tworzyw sztucznych, z których jest wykonany bez elektrolitu, może być utrzymywany do 15 lat.

W zależności od wymagań konsumenta może być modyfikowany fakt, że 1 element ma napięcie 1 V przy gęstości prądowej 20 mA / cm2, a prąd usunięty z wit jest określony przez obszar elektrody.

Badania przeprowadzone w Mei (TU) procesów występujących na elektrodach i elektrolicie umożliwiły utworzenie dwóch rodzajów źródeł aluminium powietrza prądu - wypełnienia i zatapialne (tabela 2).

Odwrócony dowcip.

Worki składają się z 4-6 elementów. Element giętki będzie (rys. 1) jest prostokątnym zbiornikiem (1), w przeciwległych ścianach, z których zainstalowany jest katoda (2). Katoda składa się z dwóch części elektrycznych podłączonych do jednej opony elektrody (3). Pomiędzy katodami znajduje się anoda (4), którego położenie jest ustalone przez prowadnice (5). Konstrukcja elementu opatentowana przez autorów / 1 / pozwala na zmniejszenie negatywnego wpływu wodorotlenku glinu generowanego jako produkt końcowy, ze względu na organizację obiegu wewnętrznego. W tym celu element w płaszczyźnie prostopadle do płaszczyzny elektrod jest podzielony przez partycje na trzy sekcje. Partycje wykonywać również rolę anody przewodnika transferu (5). W środkowej części znajdują się elektrody. Pęcherzyki gazowe uwalniane podczas pracy są podniesione razem z strumieniem elektrolitu, zawiesinę wodorotlenku, który jest obniżany do dołu w pozostałych dwóch części elementu.

Obrazek 1 - Diagram elementu.

Dopływ powietrza do katodów w VIT (rys. 2) przeprowadza się przez szczeliny (1) między elementami (2). Ekstremalne katody są chronione przed zewnętrznymi efektami mechanicznymi przez panele boczne (3). Nieprzestrzenność konstrukcji jest zapewniona za pomocą szybkiego wyjmowanego pokrywy (4) z uszczelką uszczelniającą (5) z porowatej gumy. Napięcie gumowa uszczelka Osiąga się on, naciskając pokrywę do ciała i naprawić go w tym stanie przy użyciu blokad sprężynowych (nie pokazanych na rysunku). Resetowanie gazu prowadzi się poprzez specjalnie zaprojektowane porowate zawory hydrofobowe (6). Elementy (1) w baterii są podłączone sekwencyjnie. Anody plastikowe (9), której projekt jest zaprojektowany w Mei, mają elastyczne prąd konwersuje z elementem złącza na końcu. Złącze, której część odpowiedzi jest podłączona do bloku katody, umożliwia szybkie odłączenie i przymocowanie anody przy wymianie go. Po podłączeniu wszystkich anod elementy są podłączone sekwencyjnie. Ekstremalne elektrody są podłączone do otworów (10), także za pośrednictwem złączy.

1- Gap powietrza, 2 - element, 3 - panel ochronny, 4 - pokrywa, 5 - opona katodowa, 6 - uszczelka, 7-zawór, 8 - katoda, 9 - anoda, 10 - urodzony

Rysunek 2. - luz Vait.

Zanurzony Vait.

Zanurzalne wody (rys. 3) jest przytłaczonym podlewanym na niewłaściwym. Cathodes (2) są wdrażane na zewnętrznej warstwie na zewnątrz. Wydajność elementu, w którym zalano elektrolit, jest podzielony na dwie części i służy do oddzielnego zasilania powietrzem do każdej katody. W szczelinie, przez którą powietrze zostało dostarczone do katodów, zainstalowano anodę (1). Nie jest aktywowany przez brak wypełnienia elektrolitu, ale zanurzenie w elektrolicie. Elektrolit jest wstępnie załadowany i przechowywany w przerwie między wyładowaniami w zbiorniku (6), który jest podzielony na 6 nie połączonymi sekcjami. Jako zbiornik monoblok baterii wynosi 6T-60TM.

1 - anoda, 4 - kamera katodowa, 2 - katoda, 5 - panel górny, 3 - skok, 6 - zbiornik elektro

Rysunek 3. - Zanurzony element powietrza-aluminiowy w panelu modułu

Ta konstrukcja pozwala szybko zdemontować baterię, usuwając moduł z elektrodami i manipulować podczas napełniania i rozładunku elektrolit nie z baterią, ale o pojemności, z których masa z elektrolitem wynosi 4,7 kg. Moduł łączy 6 elementów elektrochemicznych. Elementy są przymocowane na górnym panelu (5) modułu. Masa modułu z zestawem anod 2 kg. Związek szeregowy Moduły uzyskano od 12, 18 i 24 elementów. Wady źródła aluminium obejmują raczej wysoką odporność na wewnętrzną, niską mocną moc, niestabilność napięcia podczas awarii wyładowania i napięcia po włączeniu. Wszystkie te wady są wyrównane przy użyciu połączonego źródła prądu (WHP) składające się z dzierżawki i baterii.

Łączone źródła prądu

Krzywa wylotowa "Plopilnego" źródła 6VIT50 (rys. 4) Podczas ładowania uszczelnionej baterii ołowianej, 2 WG10 o pojemności 10 A · h charakteryzuje się zasilaniem innych ładunków, awarii napięcia w pierwszych sekundach Po podłączeniu obciążenia. W ciągu 10-15 minut napięcie wzrasta do pracownika, który pozostaje stałą podczas całego wyładowania. Głębokość awarii jest określona przez stan powierzchni anody aluminiowej i jej polaryzacji.

Rysunek 4. - krzywa rozładowania 6VIT50 podczas ładowania 2Rse10

Jak wiadomo, proces ładowania akumulatora występuje tylko wtedy, gdy napięcie u źródła, które zapewnia energię, jest wyższa niż na baterii. Niepowodzenie napięcia początkowego doprowadzi do faktu, że bateria rozpoczyna się na niej, a zatem procesy odwrotne są uruchamiane na elektrodach, co może prowadzić do pasywacji anod.

Aby zapobiec niepożądanym procesom w łańcuchu między witą a baterią, zainstalowana jest dioda. W tym przypadku napięcie wyładowcze jest używane podczas ładowania baterii jest określany nie tylko przez napięcie baterii, ale także spadek napięcia w diodach:

U Wate \u003d U ACC + ΔU Dioda (1)

Wprowadzenie do łańcucha diody prowadzi do wzrostu napięcia zarówno przy VIT, jak i na baterii. Efekt diody w obwodzie ilustruje fig. 5, który przedstawia zmianę różnicy w napięciach i baterii podczas ładowania baterii naprzemiennie z diodą w łańcuchu i bez niego.

W procesie ładowania baterii przy braku diody, różnica napięcia ma tendencję do zmniejszenia, tj. Zmniejszenie wydajności pracy, podczas gdy w obecności diody różnicy, aw konsekwencji wydajność procesu ma tendencję do zwiększenia.

Rysunek 5. - Różnica napięcia 6VAT125 i 2 SG10 podczas ładowania diody i bez niego

Rysunek 6. - Zmień prąd wyładowania 6VAT125 i 300KK11 podczas zasilania konsumenta

Rysunek 7. - Zmiana specyficznej energii zestawu (bateria wit - ołowiu) ze wzrostem proporcji obciążenia szczytowego

Środki komunikacji charakteryzuje się zużyciem energii w trybie zmiennym, w tym pik, obciążenia. Taki charakter konsumpcji wzorowano przez nas, gdy konsument zasila się z obciążeniem podstawowym 0,75 A i szczytem 1.8 iz wielorybem składającym się z 6VIT125 i 3kngk11. Charakter zmiany prądów wygenerowanych (spożywanych) składników wieloryba jest prezentowany na FIG. 6.

Z figury widać, że w trybie podstawowym prąd generuje wytwarzanie prądu wystarczające do zasilania obciążenia podstawowego i naładowania akumulatora. W przypadku obciążenia szczytowego konsumpcja jest zapewniona przez prąd generowany przez i baterię.

Spędziliśmy analizę teoretyczną wykazało, że specyficzna energia wieloryba jest kompromisem między specyficzną energią wit i baterii i wzrasta wraz ze spadkiem proporcji energii szczytowej (fig. 7). Specyficzna moc wieloryb jest wyższa niż specyficzna moc i wzrasta wraz ze wzrostem proporcji obciążenia szczytowego.

wnioski

Nowe źródła prądu oparte na systemie elektrochemicznym "powietrze aluminium" z roztworem soli tabel jako elektrolitu, intensywność energii około 250 A · H oraz o określonej energii większej niż 300 W · H / kg.

Opłata za źródła rozwinięte jest przeprowadzana w ciągu kilku minut przez mechaniczną wymianę elektrolitu i / lub anody. Source Self-afutment jest znikome, a zatem mogą być przechowywane przez 15 lat przed aktywacją. Rozwinięte źródła, charakteryzujące się metodą aktywacji.

Zbadana jest praca źródeł aluminium podczas ładowania baterii i źródła łącznienia. Wykazano, że specyficzna energia i specyficzna moc WHC są wartościami kompromisowych i zależą od proporcji obciążenia szczytowego.

Wit i wieloryb na nich są absolutnie autonomiczne i mogą być stosowane do zasilania nie tylko środków komunikacji, ale także odżywianie różnych urządzeń gospodarstwa domowego: elektromaszynowe, lampy, lodówki o niskiej mocy itp. Absolutna autonomia źródła pozwala Ci Użyj go w warunkach polowych w regionach, które nie mają scentralizowanego zasilacza, w miejscach katastrofy i klęsk żywiołowych.

BIBLIOGRAFIA

1. Patent RF nr 2118014. Element metalowo-powietrzny. / Dyachkov E.v., Klemenov B.V., Korovin N.v., // MPK 6H 01 M 12/06. 2/38. Wałówka. 06/17/97 Publ. 20.08.98.
2. Korovin N.v., Kleimenov B.V., Voligova I.a. & Voligov I.a.// abstr. Drugi symp. Na nowej materii. Do ogniw paliwowych i nowoczesnych systemów baterii. 6 lipca. 1997. Montreal. Kanada. V 97-7.
3. Korovin N.v., Klemenov B.v. Biuletyn Mei (w druku).

Prace przeprowadzono w ramach programu "Badania naukowe Wyższej Szkoły Wyższej Szkoła na temat priorytetowych kierunków nauki i technologii"

Wentylatory pojazdów elektrycznych od dawna marzy na bateriach, które pozwolą swoim czterokołowym przyjaciołom przezwyciężyć więcej niż półtora tysięcy kilometrów na jednym ładunku. Zarząd Izraela Phinergy uważa, że \u200b\u200bakumulator aluminiowy - opracowany przez specjalistów doskonale sobie poradzi z tym zadaniem.

Phinergy CEO, Aviv Sidon, drugi dzień ogłosił rozpoczęcie partnerstw z dużym producentem samochodów. Oczekuje się, że dodatkowe finansowanie pozwoli firmie ustalić produkcja masowa Rewolucyjne baterie na 2017 r.

Na wideo ( na końcu artykułu) Reporter agencji News Bloomberg, Elliot Gotkin, podróżuje wokół koła małych pociągów, który został przekształcony w pojazd elektryczny. W tym samym czasie, w bagażniku tego samochodu zainstalowano finergy aluminiową baterię.

Elektryczny pojazd CITROEN C1 z baterią litowo-jonową może przekazać nie więcej niż 160 km na jednym ładunku, ale finergy baterii aluminiowo-powietrza pozwala mu przezwyciężyć dodatkowe 1600 kilometrów.

Wideo pokazuje, że inżynierowie wypełniają specjalne zbiorniki wewnątrz pojazdu demonstracyjnego z wodą destylowaną. Prognoza komputer pokładowy Gama biegunowa Auto jest wyświetlana na wyświetlaczu. telefon komórkowy Dyrektor Generalny Phinergy.

Woda służy jako podstawa elektrolitu, dzięki któremu jony przechodzą przez podkreślanie energii. Energia elektryczna jest zasilana silnikami elektrycznymi samochodami. Według inżynierów startup, podaż wody w zbiornikach samochodu demonstracyjnego musi być uzupełniana "co kilkaset kilometrów".

Płytki aluminiowe stosuje się jako anoda w bateriach aluminiowych, a powietrze zewnętrzne wystaje katodę. Składnik aluminiowy systemu powoli niszczy, ponieważ cząsteczki metalowe są podłączone do tlenu i ekskrety energii.

Dokładniej: cztery atomy aluminiowe, trzy cząsteczki tlenu i sześć cząsteczek wody są łączone, aby utworzyć cztery uwodnione cząsteczki tlenku aluminium z uwalnianiem energii.

Historycznie baterie aluminiowe były używane tylko do potrzeb armii. Potrzeba okresowego usuwania tlenku glinu i zastąp płytki anodowe aluminiowe.

Finergy przedstawiciele twierdzą, że opatentowany materiał katody umożliwia tlen z zewnętrznego powietrza, aby dowolnie wejść do ogniwa baterii, podczas gdy ten materiał nie pozwala na dwutlenek węgla, który jest również zawarty w powietrzu, zanieczyszcza baterię. W większości przypadków zapobiegało normalnym działaniu baterii aluminiowo-powietrznych przez długi okres. Przynajmniej do tej pory.

Specjaliści Spółki również rozwijają, że można naładować energią elektryczną. W ta sprawa Elektrody metalowe nie są tak szybko zniszczone, jak w przypadku analogów aluminiowych powietrza.

Sidon mówi, że energia jednej płytki aluminiowej pomaga pojazdowi elektrycznemu przezwyciężyć około 32 kilometrów (pozwala nam założyć, że specyficzne wytwarzanie energii elektrycznej na płycie wynosi około 7 kW * H). W maszynie demonstracyjnej zainstalowano 50 takich płyt.

Cała bateria, jako najlepszy zarządcy, waży tylko 25 kg. Wynika z tego, że jego gęstość energii jest więcej niż 100 razy wyższa niż zwykła baterie litowo-jonowe Nowoczesna próbka.

Jest prawdopodobne, że w przypadku szeregowego modelu pojazdu elektrycznego bateria może być znacznie bardziej dotkliwa. Odbywa się sprzęt baterii z systemem klimatyzacji termicznej i obudową ochronną, która w prototypu nie była obserwowana (ocena przez rolkę).

W każdym przypadku pojawienie się baterii o gęstości energii, która jest rzędem wielkości wyższa niż współczesna baterie litowo-jonoweBędzie doskonałą wiadomością dla producentów samochodów, którzy wykonywali zakład na maszyny elektryczne - ponieważ zasadniczo eliminuje wszelkie problemy spowodowane przez ograniczoną odległość kursu nowoczesnych elektronoderowników.

Mamy bardzo ciekawy prototyp przed nami, ale wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. W jaki sposób baterie aluminiowe będą obsługiwane w szeregowych pojazdach elektrycznych? Jak trudna będzie procedura wymiany płyt aluminiowych? Jak często je zmieniają? (Po 1500 km? Po 5000 km? lub rzadziej?).

W tym etapie materiały marketingowe Nie jest opisany, jaki będzie całkowity szlak węgla baterii metalowo-powietrznych (od produkcji surowców przed zainstalowaniem baterii w samochodzie) w porównaniu z nowoczesnymi analogami litowo-jonowymi.

Ten moment prawdopodobnie zasługuje na szczegółowe badanie. I praca badawcza należy wypełnić przed rozpoczęciem wdrażania masy nowa technologiaPonieważ ekstrakcja i przetwarzanie rud aluminiowych i tworzeniema odpowiedniego metalu jest bardzo energochłonnym procesem.

Niemniej jednak inny scenariusz zdarzeń nie jest wykluczony. Dodatkowe baterie metalowe można dodawać do litowo-jonów, ale będą używane tylko w przypadku podróży długodystansowych. Ta opcja może być dość atrakcyjna dla producentów pojazdów elektrycznych, nawet jeśli nowe baterie typu będą miały wyższy ślad węglowy.

Oparte na

Kandydat nauk technicznych E. Kulakow, kandydat na nauk technicznych S. Sevrook, kandydat na nauk chemiczny A. Pharmakovskaya.

Instalacja energetyczna na elementach aluminiowych powietrza jest tylko częścią bagażnika samochodowego i zapewnia szereg jej przebiegu do 220 kilometrów.

Zasada działania elementu aluminiowego.

Działanie elektrowni na elementy aluminium są kontrolowane przez mikroposorkę.

Mały element aluminiowy powietrza na elektrolicie soli może zastąpić cztery baterie.

Nauka i życie // ilustracja

Instalacja energetyczna UE 92V-240 na elementach powietrza alliminia.

Ludzkość, najwyraźniej nie zrezygnuje z samochodów. Trochę: parking Ziemia mogą wkrótce wzrosnąć o około dwa razy więcej - głównie ze względu na masową motoryzację Chin.

Tymczasem samochody prowadzące na drogach emitują tysiące ton tlenku węgla do atmosfery - bardzo obecność, której w powietrzu w kwocie, większym dziesięcioma procentami kapitałami, dla osoby jest śmiertelnie. Oraz oprócz tlenku węgla, wiele ton tlenków azotu i innych trucizn, alergenów i rakotwórczych są niepełne produkty spalania benzyny.

Na całym świecie długo szukał alternatyw dla samochodu z silnikiem wewnętrzne spalanie. I najbardziej prawdziwy jest uważany za pojazd elektryczny (patrz "Nauka i życie" nr 8, 9, 1978). Pierwsze pojazdy elektryczne na świecie powstały we Francji i w Anglii na samym początku lat 80. XX wieku, czyli kilka lat wcześniej niż samochody z wewnętrznymi silnikami spalinowymi (DVS). Pojawił się, na przykład, w 1899 roku w Rosji, pierwsza samopomocerowa załoga była elektryczna.

Silnik elektryczny trakcji w takich samochodach elektrycznych otrzymało posiłki z niesłusznie ciężkich baterii ołowiowych baterii o intensywności energii tylko około 20 watów (17,2 kilokalorii) na kilogram. Tak, aby "karmić" silnik o pojemności 20 kilowatów (27 koń mechaniczny) przynajmniej przez wymaganą godzinę ołów bateria Ważenie 1 tonę. Ilość benzyny zajmuje równoważny z nim na energię pamięci, przyjmuje zbiornik gazowy o pojemności tylko 15 litrów. Dlatego tylko zgodnie z wynalezieniem FCS, produkcja samochodów zaczęła rosnąć szybko, a samochody elektryczne uznano za oddział branży motoryzacyjnej. I tylko ekologiczne problemy wynikające zanim ludzkość sprawiła, że \u200b\u200bprojektanci wrócili do idei pojazdu elektrycznego.

Sam wymiana silnika elektrycznego silnika jest oczywiście pokusa: w tej samej mocy energii elektrycznej i ciężaru jest łatwiejsza, aw kontroli jest łatwiejsza. Ale nawet teraz, po ponad 100 lat po pierwszym wyglądzie baterie samochodowe, intensywność energii (tj. Przechowywana energia) Nawet najlepsze z nich nie przekracza 50 watów godzin (43 kilokalorii) na kilogram. A zatem setki kilogramów baterii pozostają równoważnikiem zbiornika gazowego.

Jeśli weźmiesz pod uwagę potrzebę ładowania baterii wielofunkcyjnej, ograniczona liczba rozładowania cykli i, w wyniku czego stosunkowo krótka żywotność, a także problemy z usuwaniem serwowanych baterii, musisz to rozpoznać Samochód elektryczny baterii jest nieodpowiedni do transportu masowego.

Nadszedł jednak moment powiedzieć, że silnik elektryczny może otrzymać energię i z innego rodzaju źródeł chemicznych prądu - elementów galwanicznych. Najbardziej znany z nich (tak zwane baterie) pracuje w przenośnych odbiornikach i rejestratorach głosowych, w godzinach i lampionach kieszonkowych. Podstawą takiej akumulatora, jak również innego źródła chemicznego prądu, jest jedną lub inną reakcją redoks. I, jak wiadomo ze szkoły chemii, towarzyszy transmisję elektronów z atomów jednej substancji (środek redukujący) do atomów innego (utleniacz). Taka transmisja elektronów może być prowadzona przez zewnętrzny łańcuch, na przykład przez żarówkę, chip lub silnik, a tym samym tworzyć elektronów.

W tym celu reakcję redoks prowadzi się w dwóch przyciskach - podzielą go, więc mówić, na dwie części półpasmowe płynące w tym samym czasie, ale w różnych miejscach. Na anodzie, agent redukujący daje elektronom, czyli utlenione, a w katodzie, utleniający bierze te elektrony, to jest przywrócone. Sami elektrony, płynące z katody do anody przez łańcuch zewnętrzny, po prostu wykonaj przydatną pracę. Ten proces, oczywiście, jest nieskończony, ponieważ środek utleniający, a środek redukujący jest stopniowo wydawany przez utworzenie nowych substancji. W rezultacie, obecne źródło musi zostać wyrzucone. Jest to możliwe, jednak w sposób ciągły lub od czasu do czasu, aby uzyskać produkty reakcyjne ze źródła, a zamiast nowych i nowych odczynników. W tym przypadku wykonują rolę paliwa i precyzyjnie, ponieważ takie elementy nazywane są paliwem (patrz "Nauka i życie" nr 9, 1990).

Skuteczność takiego źródła prądu określa się przede wszystkim, a także wybrane są same odczynniki i własny tryb. Przy wyborze środka utleniającego nie ma specjalnych problemów, ponieważ powietrze wokół nas składa się z ponad 20% doskonałego utleniacza - tlenu. Jeśli chodzi o środek redukujący (to jest, paliwo), jest bardziej skomplikowany z nim: musi go nosić. Dlatego, gdy jest wybierany przede wszystkim, konieczne jest przejście z tak zwanego wskaźnika masy energii - użyteczną energię przydzieloną podczas utleniania jednostki masowej.

Najlepsze właściwości w tym zakresie są wodór, a następnie niektóre metale ziem alkalicznych i alkalicznych, a następnie aluminium. Ale gazowy wodór jest ogień i wybuchowy, a pod wysokim ciśnieniem jest w stanie wyciekać przez metale. Możliwe jest obiad tylko w bardzo niskich temperaturach, ale do przechowywania jest dość trudne. Metale alkaliczne i alkaliczne są również ogniem, a ponadto szybko się utleniały w powietrzu i rozpuszcza się w wodzie.

Aluminium nie ma żadnej z tych wad. Zawsze pokryty gęstą folią tlenku, prawie nie jest utlenione w powietrzu ze wszystkimi jego aktywnością chemiczną. Aluminium jest stosunkowo tani i nietoksyczny, jego pamięć nie tworzy żadnych problemów. Jest to dość rozpuszczalne, a zadanie jego wprowadzenia do źródła bieżącego jest całkowicie rozpuszczalne: płyty anodowe wykonane są z metalu paliwa, które okresowo - jak są rozpuszczone - wymienione.

I wreszcie elektrolit. Może to być dowolny wodny roztwór w tym elemencie: kwas, alkaliczny lub sól fizjologicznej, ponieważ aluminium reaguje z kwasami i alkalicznymi, a gdy folia tlenkowa jest zakłócona, rozpuszcza się w wodzie. Ale korzystne jest użycie elektrolitu alkalicznego: prostsze dla drugiej połowy reakcji - zmniejszenie tlenu. W średniej części kwasowej jest również przywrócone, ale tylko w obecności drogiego katalizatora platynowego. W środowisku alkalicznym można wykonać znacznie tańszy katalizator - kobalt lub tlenek niklu lub węgiel aktywny, które są wprowadzane bezpośrednio do porowatej katody. Jeśli chodzi o elektrolitę soli, ma mniej przewodności elektrycznej, a źródło prądowe na podstawie jest około 1,5 razy mniej intensywności energii. Dlatego w potężnych baterii samochodowych wskazane jest zastosowanie alkalicznego elektrolitu.

Jednakże jednak również niedociągnięcia, których główna jest korozja anody. Idzie równolegle z główną tacykalną reakcją i rozpuszcza aluminium, przekształcając go w tlenowy sodu z jednoczesnym uwalnianiem wodoru. PRAWDA, przy niewielkiej namacalnej prędkości, ta reakcja po stronie jest tylko w przypadku braku obciążenia zewnętrznego, właśnie dlatego, że źródła prądu aluminium powietrza nie mogą być - w przeciwieństwie do baterii i baterii - przez długi czas pobierany w trybie gotowości. Rozwiązanie alkaliczne w tym przypadku wypada z nich. Ale na normalnym prądem obciążenia, reakcja boczna jest prawie niezauważalna i współczynnik użyteczne użycie Aluminium osiąga 98%. Elektrolit alkaliczny odpadów nie staje się: kręciając go kryształami wodorotlenku glinu, ten elektrolit można ponownie wlać do elementu.

W stosunku do elektrolitu alkalicznego w powietrzu aluminiowym źródłem prądu i innej wadium: dość wody jest spożywana podczas jego działania. Zwiększa to stężenie alkali w elektrolicie i może stopniowo zmienić właściwości elektryczne elementu. Istnieje jednak taki interwał stężeń, w których te cechy są praktycznie się nie zmieniane, a jeśli jest w nim, wystarczy, wystarczy dodać wodę do elektrolitu od czasu do czasu. Odpady w zwykłym znaczeniu słowa podczas obsługi źródła prądu aluminiowego powietrza nie jest utworzone. W końcu wodorotlenek wodorotlenku aluminium uzyskany przez rozkład jest po prostu białą gliną, czyli produkt jest nie tylko absolutnie czysty przyjazny dla środowiska, ale także bardzo cenne jako surowce dla wielu branż.

Jest z niego, że na przykład jest zwykle wytwarzany przez aluminium, pierwsze ogrzewanie, aby uzyskać tlenku glinu, a następnie wystawianie stopu tej aluminy elektrolizy. Dlatego możliwe jest zorganizowanie zamkniętego cyklu oszczędzania zasobów działalności źródeł prądu powietrza-aluminiowego.

Ale wodorotlenek aluminium posiada zarówno niezależną wartość handlową: konieczne jest w produkcji tworzyw sztucznych i kabli, lakierów, farb, szklanek, koagulantów do wody, papieru, dywanów syntetycznych i linoleum. Jest stosowany w przemyśle radiotechnicznym i farmaceutycznym, w produkcji wszelkiego rodzaju adsorbentów i katalizatorów, w produkcji kosmetyków, a nawet biżuterii. Przecież bardzo wiele sztucznych kamieni szlachetnych - rubinów, szafirek, alexandryty są wykonywane na podstawie tlenku glinu (Korundu) odpowiednio z drobnymi zanieczyszczeniami chromowymi, tytanem lub beryllem.

Koszt "odpadów" źródła aluminium jest całkowicie współmierny do kosztu startowego aluminium, a masa z nich jest trzykrotnie masa początkowego aluminium.

Dlaczego, pomimo wszystkich wymienionych zalet źródeł prądu tlenowo-aluminiowego, są one tak długo - do samego końca lat 70-tych - nie były poważnie zaprojektowane? Tylko dlatego, że nie zostały zgłoszone przez technologię. I tylko z szybkim rozwojem takich energochłonnych autonomicznych konsumentów jako lotnictwa i kosmonautyki, sprzęt wojskowy i transportu naziemnego, sytuacja się zmieniła.

Rozwój optymalnych kompozycji anodowych - elektrolit o wysokiej cechach energetycznych przy niskich prędkościach korozji rozpoczął się, wybrano niedrogie aktywacje o maksymalnej aktywności elektrochemicznej, a duża żywotność wybrano, obliczono optymalne tryby długa pracaI na krótki czas.

Schematy instalacji energetycznych zawierających, oprócz właściwych źródeł prądu oraz szereg systemów pomocniczych - dopływ powietrza, wody, cyrkulacji elektrolitu i czyszczenia, termostatu itp. Każdy z nich jest dość złożony i do normalnego funkcjonowania elektrowni Ogólnie wymagany był system sterowania mikroprocesorem, który określa algorytmy robocze i współdziała wszystkich innych systemów. Przykładem budowania jednej z nowoczesnych instalacji aluminiowych jest pokazany na rysunku (s. 63.): Oznacza się grube linie cieczy (rurociągów) oraz cienkie relacje informacyjne (sygnały czujników i poleceń sterujących.

W ostatnich latach, Instytut Lotnictwa Państwowego Moskwy (Technical University Tom) - Mai wraz z kompleksem naukowym i produkcyjnym "alternatywną energią" - IT "Alten" stworzono całą gamę funkcjonalnych roślin energetycznych na podstawie powietrza-aluminium elementy. W tym - Ustawienie eksperymentalne 92V-240 dla pojazdu elektrycznego. Jego intensywność energii iw rezultacie przebieg samochodu elektrycznego bez ładowania okazało się kilka razy wyższe niż w przypadku stosowania baterii - zarówno tradycyjnej (niklowo-kadm), jak i nowo opracowany (sulfur-sód). Niektóre specyficzne cechy pojazdu elektrycznego w tej elektrowni są wyświetlane na przylegającej karcie kolorów w porównaniu z cechami samochodu i pojazdem elektrycznym na bateriach. Porównanie tego wymaga jednak wyjaśnienia. Faktem jest, że tylko masa paliwa (benzyna) jest brana pod uwagę dla samochodu, a zarówno dla samochodów elektrycznych - masa źródeł prądu jako całości. W tym względzie należy zauważyć, że silnik elektryczny ma znacznie mniejszą wagę niż benzyna, nie wymaga transmisji i oszczędza energię kilka razy. Jeśli uważasz za to wszystko, okazuje się, że prawdziwy wygrany obecnego samochodu będzie 2-3 razy mniejszy, ale wciąż dość duży.

Istnieje 92VA-240 instalacja i inne - czysto operacyjne - zalety. Naładuj baterie aluminiowe, nie wymagają gniazdka elektrycznego, ale sprowadza się do wymiana mechaniczna Anody aluminiowe wydechowe są nowe, co trwa nie więcej niż 15 minut. Jest jeszcze łatwiejsze i szybsze, istnieje wymiana elektrolitu, aby usunąć od niego wodorotlenku aluminium. Na stacji "napełniającą" elektrolit wydechowy poddaje się regeneracji i są stosowane do ponownego uzupełnienia elektrycznych LEI, a wodorotlenek aluminium oddzielony od niego jest skierowany do recyklingu.

Oprócz elektromotorycznego elektromotorycznego elektromodawnego elementów aluminiowych, ten sam specjaliści stworzyli szereg małych elektrowni (patrz "Nauka i życie" nr 3, 1997). Każda z tych instalacji może być mechanicznie ładowana co najmniej 100 razy, a liczba jest określana głównie przez zasób porowatej katody powietrza. A okres ważności tych ustawień w niedokładnym stanie nie jest ograniczony, ponieważ podczas przechowywania nie ma utraty pojemności - nie ma niezgodności.

W małych źródłach aluminium prąd może być stosowany do przygotowania elektrolitu nie tylko alkali, ale także zwykłą sól stołową: procesy w obu elektronach płyną również również. Prawda, intensywność energii źródeł soli wynosi 1,5 razy mniej niż alkaliczna, ale użytkownik powoduje znacznie mniej kłopotów. Elektrolit w nich jest całkowicie bezpieczny, a nawet możesz zaufać dziecku.

Źródła aluminium aluminium prądu dla dostaw sprzętu gospodarstwa domowego są już produkowane, a cena jest dość dostępna. Jeśli chodzi o instalację motoryzacyjną 92VA-240, nadal istnieje tylko w doświadczonych partiach. Jedna próba eksperymentalna o mocy znamionowej 6 kW (przy napięciu 110 V) i pojemność 240 godzin amperów kosztuje około 120 tysięcy rubli w cenach 1998. Według wstępnych obliczeń, koszt ten po wyłączeniu masowej produkcji zmniejszy się co najmniej 90 tysięcy rubli, co pozwoli na wytworzenie pojazdu elektrycznego o cenie nie większej niż samochód z wewnętrznym silnikiem spalinowym. Jeśli chodzi o koszt działania pojazdu elektrycznego, jest teraz dość porównywalny z kosztem obsługi samochodu.

Sprawa pozostaje dla małych - wytwarzanie głębszej oceny i rozszerzonych testów, a następnie pozytywnymi wynikami, aby rozpocząć działanie próbne.

French Firma Renault oferuje stosowanie baterii aluminiowo-powietrznych z Phinergy w przyszłych pojazdach elektrycznych. Spójrzmy na ich perspektywy.

Renault zdecydował się na zakład na nowy rodzaj baterii, który może pozwolić na zwiększenie zakresu biegu z jednego ładowania siedem razy. Zachowując wymiary i wagę dzisiejszych baterii. Elementy aluminiowe (al-powietrzne) mają fenomenalną gęstość energii (8000 W / kg, w stosunku do 1000 W / kg w tradycyjnych bateriach), wytwarzając ją, gdy reakcja utleniania aluminium w powietrzu. Ta bateria zawiera dodatnią katodę i ujemną anodę wykonaną z aluminium, a między elektrodami zawiera płynny elektrolit na bazie wody.

Phinergia Twórca baterii firmy stwierdziła, że \u200b\u200bosiągnął wielki postęp w rozwoju takich baterii. Ich propozycją jest użycie katalizatora wykonanego ze srebra, co pozwala na skuteczne wykorzystanie tlenu zawartego w konwencjonalnym powietrzu. Ten tlen miesza się z płynnym elektrolitem, a zatem uwalnia energię elektryczną, która jest zawarta w anodzie aluminiowym. Głównym Nuance jest katoda powietrzna"Która działa jak membrana w swojej kurtce zimowej - przechodzi tylko O2, a nie dwutlenek węgla.

Jaka jest różnica z tradycyjnych baterii? W ostatnich w pełni zamkniętych komórkach, podczas gdy elementy Al-Air potrzebują elementu zewnętrznego, reakcji "wyzwalania". Ważną zaletą jest fakt, że akumulator al-Air działa jako generator wysokoprężnych - produkuje energię tylko wtedy, gdy go włączyłeś. A gdy "zablokowałeś powietrze" taką baterię, wszystkie jego ładunek pozostaje na miejscu i nie zniknie z czasem, jak baterie konwencjonalne.

Podczas pracy baterii al-powietrznej stosuje się elektrodę aluminiową, ale można go wymienić jako wkład w drukarce. Ładowanie powinno być wykonane co 400 km, będzie to na doładowanie nowego elektrolitu, co jest znacznie łatwiejsze niż oczekiwanie, aż do naładowania zwykłej baterii.

Firma Phinergy stworzyła już elektryczny CITROEN C1, który jest wyposażony w baterię o powierzchni 25 kg o pojemności 100 kWh. Daje udar 960 km. Dzięki pojemności 50 kW (około 67 koni mechanicznych) maszyna rozwija prędkość 130 km / h, przyspiesza do setek w 14 sekund. Podobna bateria jest również testowana na Renault Zoe, ale jego pojemność wynosi 22 kWh, maksymalna prędkość samochodu wynosi 135 km / h, 13,5 sekundy do "setek", ale tylko 210 km od obrotu udaru.

Nowe baterie są łatwiejsze, dwa razy tańsze niż litowo-jonowe, a perspektywa jest łatwiejsza do pracy, a nie nowoczesny. I do tej pory ich jedynym problemem jest elektroda aluminiowa, która składa się z produkcji i wymiany. Jak tylko ten problem decyduje się - możesz bezpiecznie oczekiwać, że nawet większe fale popularności pojazdów elektrycznych!

• , 20 stycznia 2015

Baterie to urządzenia, które transkrybują energię chemiczną do energii elektrycznej. Mają 2 elektrody, istnieje między nimi reakcja chemiczna, którą elektrony są używane lub produkowane. Elektrody są połączone z roztworem o roztworu zwanego elektrolitem, z którym jony mogą poruszać się, wykonując obwód elektryczny. Elektrony są utworzone na anodzie i mogą przejść przez łańcuch zewnętrzny na katodzie, jest to ruch elektronów elektrycznych, które można wykorzystać do wykonania prostych urządzeń.
W naszym przypadku bateria Może być utworzony z dwiema reakcjami: (1) Reakcje z aluminium, który generuje elektrony na jedną elektrodę i (2) Reakcje tlenu, które wykorzystują elektrony na innej elektrodzie. Aby pomóc elektronom w baterii, uzyskać dostęp do tlenu w powietrzu, można wykonać drugi materiał elektrody, który może przeprowadzić energię elektryczną, ale nie jest aktywny, na przykład węgiel, który składa się głównie z węgla. Aktywowany węgiel jest bardzo porowaty, a czasami prowadzi do dużej powierzchni, która jest dostarczana do atmosfery. Jeden gram węgla aktywnego może być bardziej kwadratowy niż całe boisko do piłki nożnej.
W tym doświadczeniu możesz zbudować bateriaktóry używa tych dwóch reakcji i najbardziej niesamowitej rzeczy, jaką baterie mogą nakarmić mały silnik lub żarówkę. Aby to zrobić, będziesz potrzebować: folia aluminiowa, nożyczki, węgiel aktywny, łyżki metalowe, ręczniki papierowe, sól, mała kubek, woda, 2 przewody elektryczne z klipami na końcach i małe urządzenie elektryczne, takie jak silnik lub dioda LED. Wytnij kawałek wielkości folii aluminiowej, który będzie w przybliżeniu 15x15cm., Przygotuj nasycony roztwór, mieszaninę soli w małym kubku z wodą, aż sól nie będzie już rozpuścić, złożyć ręcznik papierowy do jednej czwartej i wywołać go z solanką. Umieść ten ręcznik na folii, dodaj łyżkę węgla aktywnego na szczyt papieru papierowego, wlej solankę w węglu, aby go zwilżyć. Upewnij się, że węgiel jest mokry wszędzie. Aby nie dotykać wody bezpośrednio, musisz stopić 3 warstwy jak w kanapce. Przygotuj urządzenia elektryczne do użycia, jeden koniec przewodu elektrycznego jest przymocowany do pobierania, a drugi koniec drutu jest podłączony do folii aluminiowej. Ściśle naciśnij drugi drut do stosu węgla i zobacz, co się stanie, jeśli bateria działa dobrze, prawdopodobnie będziesz potrzebował innego elementu, aby włączyć urządzenie. Spróbuj zwiększyć obszar kontaktu między drutem a węglem drzewnym, składając baterię i ściskając. Jeśli używasz silnika, możesz również pomóc mu zacząć chłodzić wał palcami.
Pierwsza nowoczesna bateria elektryczna została wykonana z wielu komórek elektrochemicznych i nazywana jest filarem Volt. Powtórz pierwszy i trzeci krok, aby zbudować dodatkowe element aluminiowyPodłączanie 2 lub 3 element powietrza-aluminiowy Otrzymasz ze sobą mocniejszą baterię. Użyj multimetru do pomiaru napięcia i prądu uzyskanego z baterii.
Jak zmienić baterię tak, że staje się więcej napięcia lub większy prąd - oblicz moc wyjściową z baterii za pomocą napięcia i prądu. Spróbuj podłączyć inne urządzenia do baterii.