Chemické reakcie s hliníkovými vzduchovými batériami. Air Hliníková batéria využíva slanú vodu na nabíjanie. Kombinované zdroje prúdu

Chemické zdroje prúdu so stabilnými a vysokými špecifickými vlastnosťami sú jednou z najdôležitejších podmienok pre rozvoj komunikácie.

V súčasnosti je potreba užívateľov elektriny pre komunikáciu zahrnutá hlavne v dôsledku použitia drahých galvanických prvkov alebo batérií.

Batérie sú relatívne autonómne zdroje energie, pretože potrebujú periodický poplatok zo siete. Nabíjačky používané na tento účel majú vysoké náklady a nie sú vždy schopní poskytnúť priaznivý režim náboja. Batéria Sonnenschein tak vyrobená s použitím technológie DryFit a s hmotnosťou 0,7 kg a kapacita 5 A) sa nabíja počas 10 hodín a pri nabíjaní je potrebné dodržiavať regulačné aktuálne hodnoty, napätie a čas nabíjania . Poplatok sa vykonáva najprv na neustále toky., potom s konštantným napätím. Pre to platia drahé nabíjacie zariadenie s kontrolou softvéru.

Absolútne autonómne sú elektroplatské prvky, ale spravidla majú nízky výkon a obmedzený kontajner. O vyčerpaní energie v nich sú znečistené, znečisťujúce prostredie. Alternatívou do suchých zdrojov je mechanicky nabíjateľným zdrojom vzduchom kovu, ktorých niektoré z energetických charakteristík sú uvedené v tabuľke 1.

stôl 1 - Parametre niektorých elektrochemických systémov

Elektro-chemický systém	Teoretické parametre		Prakticky implementované parametre
		Špecifická energia, W · H / kg	Napätie, B.	Špecifická energia, W · H / kg
Vzduchový hliník
Vzduchotesný
Air-zinok
Hydrid kovu
Nickel CadMieva
Mangán-zinok
Mangán-lithia

Ako je možné vidieť z tabuľky, zdroje vzduch-kov, v porovnaní s inými široko používanými systémami, majú najväčšie teoretické a prakticky reálne energetické parametre.

Letecké a kovové systémy boli realizované výrazne neskôr a ich vývoj je stále menej intenzívne intenzívne ako iné zdroje iných elektrochemických systémov. Testovanie prototypov vytvorených domácimi a zahraničnými spoločnosťami však vykazoval svoju dostatočnú konkurencieschopnosť.

Ukázalo sa, že zliatiny hliníka a zinku môžu pracovať v alkalických a soľných elektrolytoch. Horčík - len v soľných elektrolytoch a jeho intenzívnej rozpúšťanie ide pri generovaní prúdu a pauzy.

Na rozdiel od horčíka hliníka v soľných elektrolytoch sa rozpúšťa len pri vytváraní prúdu. Alkalické elektrolyty sú sľubné pre zinkovú elektródu.

Zdroje prúdu vzduchom hliníka (VIT)

Na základe zliatin hliníka sa vytvoria mechanicky nabíjateľné prúdové zdroje s elektrolytom na báze varnej soli. Tieto zdroje sú absolútne autonómne a môžu byť použité na napájanie nielen komunikačné prostriedky, ale aj na poplatky batérie, výživy rôznych zariadení pre domácnosť: rádiové prijímače, televízory, kávové mriežky, elektrické vŕtačky, lampy, elektroféry, spájkovacie železo \\ t Power chladničky, odstredivé čerpadlá atď. Absolútna autonómia zdroja vám umožňuje používať ho v poli, v regiónoch, ktoré nemajú centralizovaný napájací zdroj, v miestach katastrofy a prírodných katastrof.

Nabíjanie sa uskutočňuje niekoľko minút, ktoré sú potrebné na plnenie elektrolytu a / alebo vymeniť hliníkové elektródy. Na nabíjanie sú potrebné len varnú soľ, voda a prívod hliníkových anód. Ako jeden z aktívnych materiálov sa používa vzduchový kyslík, ktorý sa obnoví na uhlíku a fluórplastických katód. Katódy sú pomerne lacné, poskytujú prevádzku zdroja na dlhú dobu, a preto majú mierny vplyv na náklady na vytvorenú energiu.

Náklady na elektrinu získanú v VIT sa určujú hlavne, iba náklady na pravidelné nahradenie anódami nezahŕňajú náklady na oxidačné činidlo, materiály a technologické procesyPoskytovanie účinnosti tradičných galvanických prvkov, a preto je 20-krát nižšia ako náklady na energiu získanú z takýchto autonómnych zdrojov ako alkalických prvkov mangánových zinkov.

Tabuľka 2 - parametre zdrojov prúdu vzduchom hliníka

Typ batérie	Značka batérie	Počet prvkov		Hmotnosť elektrolytu, kg	Kapacita v zásobách elektrolytu a · h	Hmotnosť sady anód, kg	Kapacita v zásobách anód a · h	Batéria Hmotnosť, KG
Ponorný
Naplnený

Trvanie nepretržitej prevádzky je určená hodnotou spotrebovaného prúdu, objem elektrolytu je naplnený do prvku elektrolytu a je 70 - 100 A · b / l. Dolná hranica je určená viskozitou elektrolytu, pri ktorej je možný jeho voľný odtok. Horná hranica zodpovedá poklesu vlastností prvku o 10-15%, ale jeho dosiahnutím na odstránenie hmotnosti elektrolytu je potrebné použiť mechanické zariadeniaktoré môžu poškodiť elektródu kyslíka (vzduch).

Viskozita elektrolytu sa zvyšuje, keď sa suspenzia hydroxidu hlinitého nasýti. (Hydroxid hlinitý sa vyskytuje v prírode vo forme ílu alebo oxidu hlinitého, je vynikajúcim produktom na výrobu hliníka a môže byť vrátená na výrobu).

Výmena elektrolytu sa uskutočňuje v minútach. S novými časťami elektrolytu, vitajte môže fungovať, kým sa vyčerpaní z prostriedkov Anódu, ktoré s hrúbkou 3 mm, je 2,5 A · CH / cm2 geometrického povrchu. Ak boli anódy rozpustené, na niekoľko minút sú nahradené novými.

Je to veľmi malé prepúšťanie, aj pri skladovaní s elektrolytom. Ale B. odŽe pri prestávke medzi vypúšťaním môže byť uložené bez elektrolytu - jeho sebadiskrétny je zanedbateľný. Zdroj práce je obmedzený na životnosť plastov, z ktorej je vyrobený bez elektrolytu, môže byť udržiavaná až 15 rokov.

V závislosti od požiadaviek spotrebiteľa sa môže modifikovať skutočnosťou, že 1 prvok má napätie 1 V v prúdovej hustote 20 mA / cm2 a prúd odstránený z VIT je určený oblasťou elektródy.

Štúdie v Mei (TU) procesov, ktoré sa vyskytujú na elektródach a v elektrolyte, umožnili vytvoriť dva typy zdrojov vzduchom hliníka prúdu - výplň a ponoriteľné (tabuľka 2).

Otočil.

Pónia sa skladajú zo 4-6 prvkov. Prvok poddajného materiálu bude (obr. 1) je obdĺžniková nádrž (1), v opačných stenách, z ktorých je namontovaná katóda (2). Katóda sa skladá z dvoch častí elektricky pripojených k jednej elektródovej pneumatike (3). Medzi katódami je anóda (4), ktorej poloha je upevnená vodidlami (5). Konštrukcia prvku patentovaného autormi / 1 / umožňuje znížiť negatívny účinok hydroxidu hlinitého generovaného ako konečný produkt v dôsledku organizácie vnútornej cirkulácie. Na tento účel je prvok v rovine kolmej na rovinu elektród rozdelený od priečok do troch častí. Oddiely tiež vykonávajú úlohu vodiacej anódy prevodu (5). V strednej časti sú elektródy. Plynové bubliny uvoľnené počas prevádzky sa zdvihnú spolu s prúdom elektrolytu, suspenzia hydroxidu, ktorá je spustená na dno v ostatných dvoch častiach prvku.

Obrázok 1 - diagram prvku

Prívod vzduchu do katód v VIT (obr. 2) sa uskutočňuje cez medzery (1) medzi prvkami (2). Extrémne katódy sú chránené pred vonkajšími mechanickými účinkami bočnými panelmi (3). Nepriepustnosť štruktúry je zaistená pomocou rýchlo odnímateľného krytu (4) s tesniacim tesniakom (5) z pórovitého gumy. Napätie gumové tesnenie Dosiahne sa stlačením krytu na telo a opraviť ho v tomto stave pomocou pružinových zámok (nie je znázornené na obrázku). Resetovací plyn sa vykonáva cez špeciálne navrhnuté porézne hydrofóbne ventily (6). Prvky (1) v batérii sú postupne pripojené. Plastové anódy (9), ktorých dizajn je navrhnutý v Mei, má flexibilný prúd konverzuje s prvkom konektora na konci. Konektor, ktorej odozva je pripojená k katódovému bloku, umožňuje rýchlo odpojiť a pripojiť anódu pri ich výmene. Pri pripojení všetkých anód sú prvky postupne pripojené. Extrémne elektródy sú pripojené k bórom (10), tiež cez konektory.

1- Vzduchová medzera, 2 - element, 3 - ochranný panel, 4 - kryt, 5 - katódová pneumatika, 6 - tesnenie, 7-ventil, 8 - katóda, 9 - anóda, 10 - narodený

Obrázok 2. - hromadná harf.

Ponorený.

Ponorné vody (obr. 3) je ohromený napojený na nesprávnom mieste. Katódy (2) sú nasadené na aktívnu vrstvu smerom von. Kapacita prvku, v ktorej bol elektrolyt zaplavený, je rozdelený na dva oddiely a slúži na samostatný prívod vzduchu každej katóde. V priepasti, cez ktoré bol vzduch dodaný do katódy, bola nainštalovaná anóda (1). Nie je aktivovaná bez elektrolytov, ale ponorenie v elektrolyte. Elektrolyt je predinštalovaný a uložený v prestávke medzi vypúšťaním v nádrži (6), ktorý je rozdelený na 6 neprekonané úseky. Ako tank je batéria Monoblock 6T-60TM.

1 - anóda, 4 - katódová kamera, 2 - katóda, 5 - horný panel, 3 - zdvih, 6 - elektroank

Obrázok 3. - ponorený vzduchový hliníkový prvok v paneli modulu

Tento dizajn umožňuje rýchlo rozoberať batériu, odstrániť modul s elektródami a manipulovať pri plnení a vykladaní elektrolytu nie s batériou, ale s kapacitou, ktorých hmotnosť s elektrolytom je 4,7 kg. Modul kombinuje 6 elektrochemických prvkov. Prvky sú pripojené na hornom paneli (5) modulu. Hmotnosť modulu so sadou anód 2 kg. Sériová zlúčenina Moduly boli získané od 12, 18 a 24 prvkov. Nevýhody zdroja vzduchového hliníka zahŕňajú pomerne vysokú vnútornú odolnosť, nízky špecifický výkon, nestabilitu napätia počas vypúšťania a napätia, keď sa zapnú. Všetky tieto nevýhody sú vyrovnané pri používaní kombinovaného zdroja prúdu (WHP) pozostávajúce z funkcie a batérie.

Kombinované zdroje prúdu

Zmluvná krivka "Fibilable" Zdroj 6VIT50 (obr. 4) pri nabíjaní utesnenej elektródy batérie, 2 WG10 s kapacitou 10 A · H je charakterizovaná ako napájanie ďalších nákladov, zlyhanie napätia v prvých sekundách pri pripojení zaťaženia. Do 10 -15 minút sa napätie zvýši na pracovníka, ktorý zostáva konštantný počas celého vypúšťania. Hĺbka zlyhania je určená stavom povrchu anódy hliníka a jeho polarizácie.

Obrázok 4. - pri nabíjaní 2RSE10

Ako je známe, proces nabitia batérie sa uskutočňuje len vtedy, keď napätie na zdroji, ktorý poskytuje energiu, je vyššia ako na batérii. Zlyhanie počiatočného napätia povedie k tomu, že batéria začne vybiť, a preto sa na elektródach spustia inverzné procesy, čo môže viesť k pasivácii anód.

Aby sa zabránilo nežiaducim procesom v reťazci medzi VIT a batériou, je nainštalovaná dióda. V tomto prípade sa vypúšťacie napätie používa pri nabíjaní batérie je určená nielen napätím batérie, ale aj pokles napätia na diódu:

U wate \u003d u Acc + Δu dióda (1)

Úvod do reťazca diódy vedie k zvýšeniu napätia ako v prípade a na batérii. Účinok diódy v obvode znázorňuje obr. 5, ktorý predstavuje zmenu rozdielu v napätiach a batérii pri nabíjaní batérie striedavo s diódou v reťazci a bez neho.

V procese nabitia batérie v neprítomnosti diódy, rozdiel napätia má tendenciu klesať, t.j. Zníženie účinnosti práce, zatiaľ čo v prítomnosti diódy rozdiel, a preto účinnosť procesu má tendenciu zvyšovať.

Obrázok 5. - Rozdiel napätia 6VAT125 a 2 SG10 pri nabíjaní s diódou a bez neho

Obrázok 6. - Zmeňte prúdu 6VAT125 a 300KK11 počas spotrebiteľského napájania

Obrázok 7. - zmena špecifickej energie súpravy (VIT - olovená batéria) so zvýšením podielu špičkového zaťaženia

Komunikácia je charakterizovaná spotreba energie v režime variabilného, \u200b\u200bvrátane vrcholu, zaťaženia. Takáto povaha spotreby bola modelovaná podľa nás, keď spotrebiteľ pracoval so základným zaťažením 0,75 a píku 1,8 a z veľryby pozostávajúcej z 6Vit125 a 3Kngk11. Povaha zmeny prúdov generovaných (spotrebovaných) zložiek veľryby je znázornená na obr. 6.

Z obrázku je vidieť, že v základnom režime prúd generuje prúd prúdu dostatočnú na napájanie základného zaťaženia a nabitia batérie. V prípade špičkového zaťaženia je spotreba zabezpečená prúdom generovaným a batériou.

Strávili sme teoretickú analýzu ukázali, že špecifická energia veľryby je kompromis medzi špecifickou energiou VIT a batériou a zvyšuje sa s poklesom podielu špičkovej energie (obr. 7). Špecifický výkon veľryby je vyšší ako špecifický výkon a zvyšuje sa zvyšovaním podielu špičkového zaťaženia.

závery

Nové súčasné zdroje založené na elektrochemickom systéme "Air-hliník" s roztokom stolovej soli ako elektrolytu, energetická intenzita približne 250 A · H a so špecifickou energiou viac ako 300 W · H / kg.

Náboj vyvinutých zdrojov sa vykonáva v priebehu niekoľkých minút mechanickým výmeny elektrolytu a / alebo anódy. Zdrojové samoobsluhy je zanedbateľné, a preto môžu byť uložené 15 rokov pred aktiváciou. Vyvinuté zdroje, charakterizované aktivačným spôsobom.

Preskúmajú sa práca zdrojov vzduch-hliníka počas náboja batérie a v kombinovanom zdroji. Ukázalo sa, že špecifická energia a špecifická sila WHC sú kompromisné hodnoty a závisia od podielu špičkového zaťaženia.

Vit a veľryba na základe nich sú absolútne autonómne a môžu byť použité na napájanie nielen komunikácie, ale aj výživu rôznych zariadení pre domácnosť: elektromasíny, svietidlá, nízko napájacie chladničky atď. Absolútna autonómia zdroja vám umožní Použite ho v poľných podmienkach v regiónoch, ktoré nemajú centralizované napájanie, v miestach katastrofy a prírodných katastrof.

BIBLIOGRAFIA

1. RF patent č. 2118014. Kovový vzduchový prvok. / Dyachkov E.V., Klemenov B.V., Korovin N.V., // MPK 6 H 01 M 12/06. 2/38. Prog. 06/17/97 Vydavateľ. 20.08.98
2. Korovin N.V., Kleimenov B.V., Voligova I.A. & Voligov I.A.// Abstr. Druhý sympa. Na nový mater. Pre palivové články a moderné batérie. 6. až 10. júla. 1997. Montreal. Kanada. V 97-7.
3. Korovin N.V., Klemenov B.V. Mei Bulletin (v tlači).

Práca sa uskutočnila v rámci programu "Vedecký výskum vyššej školy o prioritných smeroch vedy a techniky"

Fanúšikovia elektrických vozidiel už dlho snívajú o batériách, ktoré umožnia, aby ich štvorkolesové priatelia prekonali viac ako jednu a pol tisíc kilometrov na jeden náboj. Riadenie izraelského spustenia phinergy verí, že batéria hliníka vyvinutá špecialistami sa dokonale vyrovná s touto úlohou.

CEO phinergy, AVIV SIDON, druhý deň oznámil začiatok partnerstiev s veľkou automobilkou. Očakáva sa, že dodatočné financovanie umožní spoločnosti vytvoriť masová výroba Revolučné batérie na rok 2017.

Na videu ( na konci článku) Reportér spravodajskej agentúry Bloomberg, Elliot Gotkin, cestuje okolo kolesa malých vlakov, ktoré sa konvertovali na elektrické vozidlo. V rovnakej dobe, v kufri tohto auta bola nainštalovaná hliníková batéria phingia.

Elektrické vozidlo CITROEN C1 s lítium-iónovou batériou môže prejsť viac ako 160 km na jedno náboj, ale hliník-vzduchová batéria phinergia umožňuje prekonať ďalších 1600 kilometrov.

Video ukazuje, že inžinieri naplnia špeciálne nádrže vo vnútri demonštračného vozidla s destilovanou vodou. Prognóza na palube Na displeji sa zobrazí spustený rozsah automatického. mobilný telefón generálny riaditeľ phinergy.

Voda slúži ako základ pre elektrolytu, cez ktoré ióny prechádzajú zvýraznením energie. Elektrická energia je poháňaná elektromotormi automobilov. Podľa inžinierov spustenia musí byť dodávka vody v nádržiach demonštračného vozidla dopĺňaná "každých niekoľko stoviek kilometrov".

Hliníkové dosky sa používajú ako anóda v hliníkových vzduchových batériách a vonkajší vzduch vyčnieva katódou. Hliníková zložka systému pomaly ničí, pretože kovové molekuly sú spojené s kyslíkom a vylučovaciu energiu.

Presnejšie: Štyri atómy hliníka, tri molekuly kyslíka a šesť molekúl vody sa kombinujú na vytvorenie štyroch hydratovaných molekúl oxidu hlinitého s energiou.

Historicky boli hliníkové batérie použité len pre potreby armády. Potreba pravidelne odstrániť oxid hlinitý a vymeňte hliníkové anódové platne.

Zástupcovia phiningu hovoria, že patentovaný katódový materiál umožňuje kyslík z vonkajšieho vzduchu voľne vstupovať do bunky batérie, zatiaľ čo tento materiál neumožňuje oxid uhličitý, ktorý je tiež obsiahnutý vo vzduchu, znečisťujte batériu. Vo väčšine prípadov, ktoré zabránila normálnu prevádzku batérií s hliníkmi na dlhú dobu. Aspoň doteraz.

Špecialisti spoločnosti tiež vyvíjajú, že môže byť dobíjaná elektrinou. V tento prípad Kovové elektródy nie sú tak rýchlo zničené ako v prípade analógov hliníka.

Sidon hovorí, že energia jednej hliníkovej dosky pomáha elektrickému vozidlu prekonať asi 32 kilometrov (to nám umožňuje predpokladať, že špecifická výroba elektriny na doske je približne 7 kW * H). Takže v demo stroji nainštalovalo 50 takýchto dosiek.

Celá batéria, ako poznámky vrcholového manažéra, váži len 25 kg. Z toho vyplýva, že jeho energetická hustota je viac ako 100-krát vyššia ako bežná lítium-iónové batérie Moderná vzorka.

Je pravdepodobné, že v prípade sériového modelu elektrického vozidla môže byť batéria výrazne ťažká. Uskutoční sa vybavenie batérie s tepelným klimatizačným systémom a ochranným puzdrom, ktorý v prototype nebol pozorovaný (posudzovanie pri valčeku).

V každom prípade vzhľad batérie s hustotou energie, čo je rádovo vyššie ako moderné lítium-iónové batérieBude vynikajúcou správou pre automobilky, ktorí sa stali na elektrických strojoch - pretože v podstate eliminuje akékoľvek problémy spôsobené obmedzenou vzdialenosťou priebehu moderných elektrokarodárov.

Máme veľmi zaujímavý prototyp pred nami, ale mnoho otázok zostáva nezodpovedaní. Ako budú batérie hliník-vzduch prevádzkované v sériových elektrických vozidlách? Ako ťažké bude postup nahradenia hliníkových platní? Ako často ich zmenia? (Po 1500 km? Po 5000 km? Alebo menej?).

V tomto štádiu marketingové materiály Nie je popísané, aké bude celkový uhlíkový chodník kovových vzduchových batérií (od výroby surovín pred inštaláciou batérie v aute) v porovnaní s modernými lítium-iónovými analógmi.

Tento okamih si pravdepodobne zaslúži podrobnú štúdiu. A výskumná práca musia byť ukončené pred začiatkom hromadnej implementácie nová technológiaPretože extrakcia a spracovanie hliníkových rúd a vytvorenie vhodného kovu je veľmi energeticky náročným procesom.

Avšak, iný scenár udalosti nie je vylúčený. Na lítium-ión sa môžu pridať ďalšie kovové batérie, ale budú použité len v prípade diaľkového jazdy. Táto možnosť môže byť pre výrobcov elektrických vozidiel dosť atraktívna, aj keď nové batérie budú mať vyššiu uhlíkovú stopu.

Založené na

Kandidát technických vied E. Kulakov, kandidátske technické vied S. SEVROOK, kandidáta chemických vied A. Pharmakovskaya.

Energetická inštalácia na vzduchových hliníkových prvkoch je len časť auta trupu a poskytuje rozsah jeho behu do 220 kilometrov.

Princíp prevádzky vzduchom hliníkového prvku.

Prevádzka elektrárne na vzduchových hliníkových prvkoch je riadená mikropossorom.

Malý vzduchový hliníkový prvok na soli elektrolytu môže nahradiť štyri batérie.

Veda a život // Ilustrácie

Energetická inštalácia EÚ 92v-240 na prvkach vzducholyminia.

Ľudstvo, zrejme, sa nevzdá autá. Málo: parkovisko Pozemky sa môžu čoskoro zvýšiť o približne dvakrát - najmä vďaka masovej motorizácii Číny.

Medzitým, autá nesúce na cestách vydávajú tisíce ton oxidu uhoľnatého do atmosféry - veľmi prítomnosť, ktorej prítomnosť vo vzduchu v množstve je väčší desať percent vlastného imania, pre človeka je smrteľne. A okrem oxidu uhoľnatým, mnohé tony oxidov dusíka a iných jedov, alergénov a karcinogénov sú neúplné spaľovacie produkty benzínu.

Po celom svete už dlho hľadá alternatívy do auta s motorom vnútorné spaľovanie. A najviac skutočný je považovaný za elektrické vozidlo (pozri "Veda a život" č. 8, 9, 1978). Prvé elektrické vozidlá na svete boli vytvorené vo Francúzsku av Anglicku na začiatku 80. rokov minulého storočia, to znamená, že o niekoľko rokov skôr ako autá s spaľovacími motormi (DVS). A to napríklad v roku 1899 v Rusku, prvá samohybná posádka bola elektrická.

Trakčný elektromotor v takýchto elektromobiloch dostal jedlá z exportilne ťažkostných batérií olovených batérií s energetickou intenzitou len asi 20 wattov (17,2 kilokalórie) na kilogram. Takže, aby "krmivo" motor s kapacitou 20 kilowattov (27) konská sila) aspoň na hodinu potrebnú batéria S hmotnosťou 1 tonu. Množstvo benzínu zaberá ekvivalent na skladovacej energii, trvá plynnú nádrž s kapacitou len 15 litrov. To je dôvod, prečo len v súlade s vynálezom FCS, výroba automobilov začala rýchlo rásť a elektrické autá boli považované za smrť mŕtveho koncového odvetvia automobilového priemyslu do desaťročí. A len ekologické problémy, ktoré vznikajú pred ľudskosťou, boli dizajnéri späť na myšlienku elektrického vozidla.

Samotná výmena elektromotora motora je, samozrejme, pokušenie: pri rovnakej silu elektriny elektriny a hmotnosti je ľahšie a v kontrole je jednoduchšia. Ale aj teraz, po viac ako 100 rokoch po prvom vzhľade auto batérieEnergetická intenzita (t.j. uložená energia), aj to najlepšie z nich nepresahuje 50 wattov (43 kilokalórií) na kilogram. A preto stovky kilogramov batérií zostávajú ekvivalentom plynovej nádrže.

Ak uvažujete o potrebe viachodinovej nabíjacej batérie, obmedzený počet cyklov nabíjania a v dôsledku toho relatívne krátka životnosť, rovnako ako problémy s likvidáciou podávaných batérií, potom si to musíte rozpoznať Elektrické auto batérie nie je vhodné pre hromadnú dopravu.

To však prišlo, že moment hovorí, že elektromotor môže dostávať energiu a z iného druhu chemických zdrojov súčasných - galvanických prvkov. Najslávnejší z nich (tzv. Batérie) pracujú v prenosných prijímačoch a hlasových rekordéri, v hodinách a vreckových lucerny. Základom takejto batérie, ako aj akýkoľvek iný chemický zdroj prúdu, je jedna alebo iná redoxná reakcia. A to, ako je známe zo školského priebehu chémie, je sprevádzaný prenosom elektrónov z atómov jednej látky (redukčné činidlo) na atómy iného (oxidant). Takýto prevod elektrónov sa môže uskutočniť cez vonkajší reťazec, napríklad cez žiarovku, čip alebo motor, a tým, aby elektróny fungovali.

Na tento účel sa redoxova reakcia vykonáva v dvoch recepciách - rozdeľujú ho, aby hovorili, do dvoch poloskupín prúdiacim súčasne, ale na rôznych miestach. Na anóde, redukčným činidlom dáva jeho elektróny, to znamená, že je oxidovaný a v katóde, oxidant berie tieto elektróny, to znamená, že je obnovená. Samotné elektróny, prúdiace z katódy do anódy cez vonkajší reťazec, len robia užitočnú prácu. Tento proces, samozrejme, je nekonečný, pretože oxidačné činidlo a redukčné činidlo sa postupne vynakladajú vytvorením nových látok. A v dôsledku toho musí byť súčasný zdroj odhodený. Je však možné, priebežne alebo čas od času na odvodenie reakčných produktov zo zdroja, a namiesto nových a nových činidiel v ňom. V tomto prípade vykonávajú úlohu paliva a práve preto, že takéto prvky sa nazývajú palivo (pozri "Veda a život" č. 9, 1990).

Účinnosť takéhoto zdroja prúdu je určená predovšetkým, ako aj samotné reagencie a ich vlastný režim. So výberom oxidačného činidla neexistujú žiadne špeciálne problémy, pretože vzduch okolo nás pozostáva z viac ako 20% vynikajúceho oxidačného kyslíka. Pokiaľ ide o redukčné činidlo (to znamená, že palivo), potom je s ním zložitejšie: to musí niesť s ním. A preto, keď je zvolený, v prvom rade, je potrebné pokračovať z tzv. Master-energetického indikátora - užitočná energia pridelená počas oxidácie hmotnostnej jednotky.

Najlepšie vlastnosti v tomto ohľade sú vodík, po ktorom nasledujú niektoré alkalické a alkalické kovy a potom hliník. Ale plynný vodík je oheň a výbušný a pod vysokým tlakom je schopný uniknúť cez kovy. Je možné ho obedovať len pri veľmi nízkych teplotách, ale skladujte je pomerne ťažké. Alkalické a alkalické zemné kovy sú tiež oheň a navyše sa rýchlo oxidujú vo vzduchu a rozpúšťajú sa vo vode.

Hliník nemá jednu z týchto nevýhod. Vždy pokryté hustým filmom oxidu, nie je takmer oxidovaný vo vzduchu so všetkou chemickou aktivitou. Hliník je relatívne lacné a netoxické, jeho skladovanie nevytvára žiadne problémy. Je to celkom riešenie a úloha jeho úvodu do súčasného zdroja je úplne rozpúšťateľná: Anodické dosky sú vyrobené z kovového paliva, ktoré pravidelne - ako sú rozpustené - nahradené.

A nakoniec elektrolyt. Môže to byť akýkoľvek vodný roztok v tomto prvku: kyselina, alkalická alebo fyziologický roztok, pretože hliník reaguje s kyselinami a s alkáliou a keď je oxidový film narušený, rozpustí sa vo vode. Je však výhodné použiť alkalický elektrolyt: je jednoduchšie pre druhú polovicu reakcie - zníženie kyslíka. V kyslom médiu je tiež obnovené, ale len v prítomnosti drahého platinového katalyzátora. V alkalickom prostredí môžete urobiť oveľa lacnejší katalyzátor - kobalt alebo niklový oxid alebo aktívne uhlie, ktoré sú zadané priamo do poréznej katódy. Pokiaľ ide o soľný elektrolyt, má menej elektrickej vodivosti a súčasný zdroj je približne 1,5-krát menej energetickej náročnosti. Preto sa v silných autobatériách, odporúča sa aplikovať alkalický elektrolyt.

On však má tiež nedostatky, ktorých hlavnou úpravou je korózia anódy. Je to paralelne s hlavnou tokovou reakciou a rozpúšťa hliník, transformuje ho na hlinitý sodík so súčasným uvoľňovaním vodíka. TRUE, s malou hmatateľnou rýchlosťou je táto strana reakcia len v neprítomnosti externého zaťaženia, práve preto, že zdroje prúdu vzduchom hliníka nemôžu byť - na rozdiel od batérií a batérií - po dlhú dobu sa účtuje v pohotovostnom režime. Alkalické riešenie v tomto prípade z nich vypadne. Ale na normálnom prúde zaťaženia je bočná reakcia takmer nepostrehnuteľná a koeficient užitočné použitie Hliník dosiahne 98%. Alkalický elektrolyt z odpadu sa nestretáva: natáčanie kryštálov hydroxidu hlinitého, tento elektrolyt sa môže opäť naleje do prvku.

Tam je v používaní alkalického elektrolytu v zdroji vzduch-hliníkového prúdu a ďalšiu nevýhodu: Počas svojej prevádzky sa spotrebuje dosť množstva vody. Tým sa zvyšuje koncentrácia alkálií v elektrolyte a môže postupne meniť elektrické vlastnosti prvku. Tam je však taký interval koncentrácií, v ktorých sa tieto vlastnosti prakticky nezmenia, a ak je v ňom, ak je to dosť, stačí pridať vodu do elektrolytu z času na čas. Odpad v obvyklom zmysle slova pri prevádzke zdroja prúdu vzduchom hliníka nie je vytvorený. Koniec koncov, hydroxid hydroxid hlinitý získaný rozkladom je jednoducho bielym ílom, to znamená, že výrobok je nielen absolútne čistý ekologický, ale tiež veľmi cenný ako suroviny pre mnohé priemyselné odvetvia.

Je z toho, že sa napríklad zvyčajne vyrába hliníkom, najprv zahrievaním na získanie oxidu hlinitého a potom vystavením taveniny tejto elektrolýzy oxidu hlinitého. Preto je možné usporiadať uzavretý cyklus úspory zdrojov prevádzky zdrojov prúdu vzduchom hliníka.

Hydroxid hlinitý však má obe nezávislú komerčnú hodnotu: je potrebné pri výrobe plastov a káblov, lakov, farieb, okuliarov, koagulancií pre vodu, papier, syntetické koberce a linoleum. Používa sa v rádiotechnike a farmaceutickom priemysle, pri výrobe všetkých druhov adsorbentov a katalyzátorov, pri výrobe kozmetiky a dokonca šperky. Koniec koncov, veľmi veľa umelých drahých kameňov - rubíny, zafíry, alexandrity sa vykonávajú na základe oxidu hlinitého (corund) s malými chrómmi nečistôt, titánu alebo berýlia.

Náklady na "odpad" zdroja vzduchom hliníka sú úplne rozumné náklady na východiskové hliník a hmotnosť z nich je trikrát hmotnosť počiatočného hliníka.

Prečo, napriek všetkým uvedeným výhodám zdrojových zdrojov kyslíka-hliník, sú tak dlhé - až do konca 70. rokov - neboli vážne navrhnuté? Len preto, že neboli tvrdené technológiou. A len s rýchlym rozvojom takýchto energeticky intenzívnych autonómnych spotrebiteľov ako letectvo a kozmonautika, vojenské vybavenie a pozemná dopravasituácia sa zmenila.

Vývoj optimálnych anódových kompozícií - elektrolytu s vysokými energetickými charakteristikami pri nízkych rýchlostiach korózie začala, lacné letiská s maximálnou elektrochemickou aktivitou a veľkou životnosťou boli vypočítané optimálne režimy dlhá prevádzkaA na krátku dobu.

Schémy energetických zariadení, ktoré obsahujú, okrem vlastne zdrojov prúdu, a rad pomocných systémov - prívod vzduchu, vody, cirkulácie elektrolytu a čistenia, termostatu, atď. Každý z nich je pomerne zložitý a pre normálne fungovanie elektrární Vo všeobecnosti bol potrebný systém riadenia mikroprocesora, ktorý nastavuje pracovné algoritmy a interakciu všetkých ostatných systémov. Príkladom výstavby jedného z moderných zariadení na vzduch-hliník je znázornené na obrázku (s. 63.): Je označená hustými líniami kvapalín (potrubia) a tenké - informačné vzťahy (signály snímačov a riadiacich príkazov.

V posledných rokoch Moskva štátny letecký ústav (Technická univerzita Tom) - Mai spolu s vedeckým a výrobným komplexom súčasných zdrojov "Alternatívna energia" - to "Alten" vytvorila celú funkčnú škálu energetických zariadení založených na vzdušnom hliníku prvky. Vrátane - experimentálne nastavenie 92V-240 pre elektrické vozidlo. Jeho energetická intenzita a v dôsledku toho, najazdené najazdené elektromobily bez nabíjania sa ukázalo, že je niekoľkokrát vyšší ako pri používaní batérií - tradičné (nikel-kadmium) a novo vyvinuté (síra-sodík). Niektoré špecifické vlastnosti elektrického vozidla v tejto elektrárni sú uvedené na susednej farbe na karte v porovnaní s charakteristikami auta a elektrickým vozidlom na batériách. Porovnanie to však vyžaduje vysvetlenie. Faktom je, že pre vozidlo sa berie do úvahy len hmotnosť paliva (benzín) a pre elektrické vozidlá - hmotnosť súčasných zdrojov ako celku. V tejto súvislosti je potrebné poznamenať, že elektromotor má významne menšiu hmotnosť ako benzín, nevyžaduje niekoľkokrát prenos a šetrí energiu. Ak to všetko považujete za to, ukazuje sa, že skutočné víťazstvo súčasného vozidla bude 2-3 krát menšie, ale stále dosť veľké.

Existuje inštalácia 92VA-240 a ďalšie - čisto prevádzkové - výhody. Nabite vzduchové hliníkové batérie nevyžadujú elektrickú zásuvku, ale príde na mechanická náhrada Výfukové hliníkové anódy sú nové, čo trvá najviac 15 minút. Je to ešte jednoduchšie a rýchlejšie je náhrada elektrolytu, aby sa od neho odstránil hydroxid hlinitý. Na "plniace" stanici je výfukový elektrolyt vystavený regenerácii a používa sa na opätovné dopĺňanie elektrických LEI, a hydroxid hlinitý oddelený od nej je zameraný na recykláciu.

Okrem elektromotorickej elektrárne na vzduchových hliníkových prvkoch, tí istí, že títo špecialisti vytvorili množstvo malých elektrární (pozri "Veda a život" č. 3, 1997). Každá z týchto zariadení môže byť mechanicky dobíjať najmenej 100-krát a číslo je určené hlavne zdrojom poréznej katódy. A skladovateľnosť týchto nastavení v nepresnom stave nie je vôbec obmedzený, pretože počas skladovania neexistuje strata kapacity - neexistuje žiadny self-nesúhlas.

V malých zdrojoch vzduchových hliníkov môže byť prúd použitý na prípravu elektrolytu nielen alkalického materiálu, ale aj obvyklej tabuľovej soli: Procesy v oboch elektromole sú tiež tečie. TRUE, energetická intenzita zdrojov solí je 1,5-krát nižšia ako alkalická, ale užívateľ spôsobujú oveľa menej hádok. Elektrolyt v nich je úplne bezpečný a môžete s tým dôverovať dieťaťu.

Zdroje vzduchom hliníka prúdu na dodávku spotrebičov s nízkym výkonom sa už vyrábajú a cena je celkom prístupná. Pokiaľ ide o inštaláciu automobilovej energie 92VA-240, stále existuje len v skúsených stranách. Jedna experimentálna vzorka s menovitým výkonom 6 kW (pri napätiu 110 V) a kapacitu 240 hodín AMPS stojí asi 120 tisíc rubľov v cenách roku 1998. Podľa predbežných výpočtov tieto náklady po pretavení hromadnej produkcie znížia najmenej 90 tisíc rubľov, ktoré umožnia vyrábať elektrické vozidlo s cenou nie je oveľa viac ako auto s spaľovacím motorom. Pokiaľ ide o náklady na prevádzku elektrického vozidla, je teraz celkom porovnateľná s nákladmi na prevádzku auta.

Prípad zostáva pre malé - vyrábať hlbšie hodnotenie a rozšírené testy a potom s pozitívnymi výsledkami na začatie skúšobnej prevádzky.

Francúzska spoločnosť RENAULT ponúka na použitie v budúcich elektrických vozidlách. Pozrime sa na ich vyhliadky.

Renault sa rozhodol urobiť stávku na nový typ batérie, ktorý môže umožniť zvýšiť rozsah behu z jednej nabíjania sedemkrát. Pri zachovaní rozmerov a hmotnosti dnešných batérií. Prvky hliníka (AL-AIR) majú hustotu energie fenomenálnu energiu (8000 W / kg, proti 1000 m / kg v tradičných batériách), ktoré ho vytvárajú, keď oxidačná reakcia hliníka vo vzduchu. Táto batéria obsahuje pozitívnu katódu a negatívnu anódu z hliníka a medzi elektródami obsahuje kvapalný elektrolyt na báze vody.

Spoločnosť je vývojár batérie phinergy uviedol, že dosiahol veľký pokrok vo vývoji takýchto batérií. Ich návrh je použiť katalyzátor vyrobený zo striebra, ktorý vám umožní efektívne používať kyslík obsiahnutý v bežnom vzduchu. Tento kyslík sa zmieša s kvapalným elektrolytom, a tým uvoľňuje elektrickú energiu, ktorá je obsiahnutá v hliníkovom anóde. Hlavný nuance je katóda", Ktorý pôsobí ako membrána vo vašej zimnej bunde - prechádza iba O2 a nie oxid uhličitý.

Aký je rozdiel z tradičných batérií? V posledných úplne uzavretých bunkách, zatiaľ čo prvky AIR AIR potrebujú externý prvok, "spustenie" reakcie. Dôležitou výhodou je skutočnosť, že akultová batéria pôsobí ako dieselový generátor - vyrába energiu len vtedy, keď ste ho zapnuli. A keď ste "zablokovali vzduch" takú batériu, všetky jeho poplatok zostáva na svojom mieste a v priebehu času nezmizne, ako konvenčné batérie.

Počas prevádzky akumulátora sa používa hliníková elektróda, ale môže byť nahradená ako kazeta v tlačiarni. Nabíjanie by malo byť vykonané každých 400 km, bude dopĺňať nový elektrolyt, ktorý je oveľa jednoduchší, než čaká, kým sa neobvyklá obvyklá batéria.

Spoločnosť photingia už vytvorila elektrický Citroen C1, ktorý je vybavený 25 kg batériou s kapacitou 100 kWh. To dáva mozgu 960 km. S kapacitou 50 kW (asi 67 konských síl), stroj vyvíja rýchlosť 130 km / h, urýchľuje na stovky za 14 sekúnd. Podobná batéria je tiež testovaná na RENAULT ZOE, ale jeho kapacita je 22 kWh, maximálna rýchlosť auta je 135 km / h, 13,5 sekúnd na "stovky", ale len 210 km otočením mŕtvice.

Nové batérie sú jednoduchšie, dvakrát lacnejšie ako lítium-iónové a perspektíva je ľahšie fungovať, a nie moderné. A tak ďaleko, ich jediným problémom je hliníková elektróda, ktorá sa skladá z výroby a výmeny. Akonáhle sa tento problém rozhodne - môžete bezpečne očakávať ešte väčšie vlny popularity elektrických vozidiel!

• , 20. január 2015

Batérie sú zariadenia, ktoré prepravujú chemickú energiu na elektrickú energiu. Majú 2 elektródy, medzi nimi je chemická reakcia, ktoré sú použité alebo vyrobené elektróny. Elektródy sú spojené s roztokom s roztokom nazývaným elektrolytom, s ktorým ióny sa môžu pohybovať vykonaním elektrického obvodu. Elektróny sú vytvorené na anóde a môžu prejsť vonkajším reťazcom na katóde, je to pohyb elektrických elektrónov, ktoré môžu byť použité na vykonanie jednoduchých zariadení.
V našom prípade batéria Môže byť vytvorený s dvoma reakciami: (1) reakcie s hliníkom, ktorý generuje elektróny na jednu elektródu a (2) Kyslíkové reakcie, ktoré používajú elektróny na inej elektróde. Ak chcete pomôcť elektróny v batérii, získať prístup k kyslíku vo vzduchu, môžete urobiť druhý elektródový materiál, ktorý môže vykonávať elektrinu, ale nie je aktívny napríklad uhlie, ktorý sa skladá hlavne z uhlíka. Aktivované uhlie je veľmi porézne a to niekedy vedie k veľkej ploche, ktorá je dodávaná do atmosféry. Jeden gram aktívneho uhlia môže byť viac štvorcový ako celé futbalové ihrisko.
V tejto skúsenosti môžete stavať batériaktorý používa tieto dve reakcie a najúžasnejšia vec, ktorú môžu tieto batérie kŕmiť malý motor alebo žiarovku. K tomu budete potrebovať: hliníková fólia, nožnice, aktívne uhlie, kovové lyžice, papierové uteráky, soľ, malý pohár, voda, 2 elektrické drôty s klipmi na koncoch a malé elektrické zariadenie, ako je motor alebo LED. Znížte kúsok veľkosti hliníkovej fólie, ktorý bude približne 15x15cm., Pripraviť nasýtený roztok, zmes soli v malej šálke s vodou, až kým sa soľ už nebude rozpustiť, preložte papierový uterák na štvrtinu a privádzajte ho so soľankou. Dajte tento uterák na fóliu, pridajte lyžicu aktívneho uhlia do hornej časti papierovej uteráky, nalejte soľanku na uhlie, aby ste ho navlhčili. Uistite sa, že uhlie je všade všade. Aby sa nedotýkalo sa vody priamo, musíte roztaviť 3 vrstvy ako v sendviče. Pripravte si elektrické zariadenia na použitie, jeden koniec elektrického drôtu je pripojený k stiahnutiu a druhý koniec drôtu je pripojený k hliníkovú fóliu. Pevne stlačte druhý drôt na hromadu uhlia a zistite, čo sa stane, ak batéria funguje v poriadku, je pravdepodobné, že budete potrebovať inú položku na zapnutie zariadenia. Snažte sa zvýšiť oblasť kontaktu medzi drôtom a dreveným uhlím, skladaním batérie a stláčania. Ak používate motor, môžete mu tiež pomôcť začať vychladnúť hriadeľ prstami.
Prvá moderná elektrická batéria bola vyrobená z radu elektrochemických buniek a nazýva sa volt pilier. Opakujte prvý a tretí krok na vytvorenie ďalších hliníkový-vzduchový prvokPripojenie 2 alebo 3 air-hliníkový prvok Dostanete silnejšiu batériu medzi sebou. Použite multimeter na meranie napätia a prúdu získaného z batérie.
Ako zmeniť batériu, aby sa stala viac napätia alebo väčšieho prúdu - vypočítajte výstupný výkon z batérie pomocou jeho napätia a prúdu. Skúste pripojiť iné zariadenia k batérii.