– Tyyppisiä paristoja
Meidän vanhoja ystäviä
Lyijy-happo
Kun oli viimeinen kerta, kun piti vetää pois teidän kampi kahva, aseta se auton kampiakselin ja antaa se hyvän vuorosi saada moottori käynnissä? Etkö koskaan? Se johtuu siitä, että meillä on auton moottoreihin kytkettynä lyijyakkuja, jotka antavat Moottorin tarvitseman tehon purkauksen. Nämä keksi Gaston Planté vuonna 1859.
kuten nimestä voi päätellä, näissä akuissa on jonkin verran lyijyä. Itse asiassa molemmat elektrodit (johtimet, joiden kautta sähkö tulee tai lähtee akku) sisältää joitakin lyijy—anodi (positiivisesti muuttunut elektrodi) on tehty johtaa metallien (Pb) ja katodi (negatiivisesti varautunut elektrodi) on johtaa hiilidioksidi (PbO2). Elektrodit on sijoitettu elektrolyytti liuos rikkihappoa (H2SO4), joka koostuu vety-ioneja (H+) ja bisulphate ioneja (HSO4).,
johtaa anodi reagoi bisulphate päässä elektrolyytti, mikä vapauttaa joitakin elektroneja, ja tuottaa johtaa sulfaatti, joka muodostaa kiteitä kun anodi, ja vety-ioneja, jotka siirtyvät elektrolyytin. Elektronit matkustaa yli katodi kautta ulkoiseen piiriin, jossa he, yhdessä bisulphate-ja vety-ioneja elektrolyytin, reagoivat johtaa hiilidioksidia katodi. Tämä tuottaa myös lyijysulfaattia, joka taas muodostaa kiteitä, tällä kertaa katodilla.,
Lyijy-happo-akut ovat uudelleenladattavia—niitä automme ladata jopa käyttää hieman generaattori on kytketty moottori, nimeltään laturi. Siksi, kun olet jättänyt oman auton valot päälle ja akku on tyhjentynyt, se on suositeltavaa ajaa ympäri kun saada hypätä-alkaa anna akun latautua uudelleen.
akun latautuessa edellä kuvatut kemialliset reaktiot, jotka tuottavat sähköä, pakotetaan taaksepäin. Lyijysulfaattipinnoitteet liuotetaan ja pakotetaan takaisin elektrolyyttiin PB2+ – ja SO42-ioneina., Tämän jälkeen Pb2 + -ionit keräävät kaksi elektronia ja ne pinnoitetaan uudelleen anodille neutraalina Pb: nä.
Klo katodi, Pb2+ – ioneja luovuttaa kaksi elektronia muodostaa ja reagoi veden (H2O) molekyylien uudelleen muotoon neutraali johtaa hiilidioksidi on katodi, ja jotkut bisulphate ioneja, jotka mennä takaisin elektrolyytti ratkaisu.
Kuitenkin, jos lyijy-happo akku on sallittu vastuuvapauden liikaa tai jää liian kauan ennen uudelleenlatausta, pinnoitteet lyijyä sulfaatti muodostaa kovia kiteitä, joita ei voi poistaa latauksen.,
Ultrabattery
Kehitetty CSIRO, että Ultrabattery on souped-up-versio on perinteinen lyijyakku. Siinä yhdistyvät tavallinen lyijyhappoakkuteknologia ja supercapacitor. Kun normaali lyijy-happo akku purkautuu, reaktio, joka ajaa se johtaa muodostumista johtaa sulfaatti kiteet sekä anodi ja katodi. Latautuminen poistaa nämä pinnoitteet, mutta elektrodit (ja siten akun) hajoa ajan mittaan., Myös akku ei pidä toimia osittain valtion maksu—tila, jossa akkua joutuu toistuvasti lyhyitä vastuuvapauden ja lataa, ei koskaan täysin tyhjentää akun latauksen tai täysin sitä. Tämä osittainen Maksutila on erityisen tärkeä ajoneuvoille.
UltraBattery käyttää superkondensaattorin korvata ongelmallisia reaktioita johtaa elektrodien lyijy-happo akku, lisää sen elinikää., Koska supercapacitor voi ottaa sisään ja tallentaa latauksen hyvin nopeasti, se voi hotkia saatavilla olevaa virtaa ja syöttää sen sitten akkuun juuri oikealla nopeudella. Se onnistuu vähentämään sulfaattien kertymistä, joka johtuu purkaus-lataa prosessi standardin lyijyhappoakku.
Ultrabatteryn valmistus on myös verrattain halpaa, noin 70 prosenttia halvempaa kuin nykyisin hybridisähköautoissa käytettävien litiumioniakkujen. Toinen Ultrapehmeyden mahdollinen käyttökohde olisi voimalaitoksissa, uusiutuvien energialähteiden, kuten aurinko-ja tuulivoiman, tuottaman energian varastoimisessa ja ”tasaamisessa”., Suuren mittakaavan tuulipuiston tutkimuksissa Australiassa, UltraBattery on ohittanut perinteiset lyijy-happo-akkuja.
- mikä on superkapakoitsija?
kondensaattori on vähän kuin akku … mutta ei oikeastaan. Akun energia tulee sen komponenttien välisestä kemiallisesta reaktiosta. Sähköä syntyy elektronien virtauksesta anodin ja katodin välisessä redox-reaktiossa.
kondensaattori antaa myös energiaa, mutta se ei tule kemiallisesta reaktiosta., Kondensaattorit on valmistettu kaksi johtavaa levyt, joiden dielektriset, tai eriste (aine, joka ei johda sähköä) välillä. Kun nämä levyt on kytketty sähkövirta, virtaa niihin; yksi levy kaupoissa negatiivinen varaus sen pinta-atomien, ja muiden positiivinen varaus, jälleen pinnalla atomeja. Koska nämä eri tavalla veloitetaan levyt ovat erotettu johtamattoman dielektriset, sähköinen kenttä on luotu, joka varastoi sähköenergiaa. Kun kondensaattori on kytketty toiseen piiriin, se vapauttaa (päästöt) sähköenergiaa.,
Kondensaattorit yleensä vapauttavat energiansa hyvin nopeasti—ne tarjoavat nopeita energiapurkauksia. Tämä tekee niistä hyödyllisiä melko erityisiä tehtäviä, kuten virran salama kameran. Salama käyttää nopeasti paljon energiaa kirkkaan valon luomiseen, sitten kondensaattori lataa itsensä kameran akusta, jotta sitä voidaan käyttää uudelleen seuraavaan kuvaan.
pilvi on kondensaattori—niin pieni jään hiukkasia pilvi törmäävät toisiinsa ja muita kosteutta hiukkasia, elektroneja voidaan tippuu pois. Nämä elektronit kerääntyvät yleensä pilven alimmille alueille., Pienet ja nyt positiivisesti varautuneet hiukkaset nousevat kohti pilven huippua. Tämä tarkoittaa varauksen erottamista, ja sähkökenttä kerääntyy pilveen. Koska negatiivinen varaus alaosassa pilvi lisää voimaa, se hylkii muita negatiivisia veloituksia se—se työntää elektroneja klo Maapallon pinnasta syvemmälle maahan, mikä tarkoittaa, että positiivinen varaus kerääntyy pinnalle. Päädymme negatiivisesti varautunut alue (pohja cloud), erotettu positiivisesti maksu alue (maa), jonka huono kapellimestari sähköä (ilman)., Kun sähkökenttä pilvi kasvaa tarpeeksi vahva, se voi ’murtaa’ ympäröivään ilmaan ionisoitunut (ladattu) hiukkasia, muuttaen sen ei-johtava eriste osaksi kapellimestari. Pilveen varastoitunut sähköenergia vapautuu hetkessä salamaniskussa.
Supercapacitorit ovat yksinkertaisesti erittäin tehokkaita kondensaattoreita, joiden kapasiteetti on suurempi. Tämä tarkoittaa, että he pystyvät varastoimaan paljon enemmän sähköenergiaa kuin tavalliset kondensaattorit.,
Nikkeli-kadmium
Vaikka ne ovat nyt selvästi vanha uutinen, nikkeli-kadmium (Nicd) akut olivat ensimmäinen ladattava akkuja käytetään sähkötyökaluja, taskulamput ja muut kannettavat laitteet. He olivat kännyköissämme ennen kuin litiumioniakut käynnistivät ne. Joskus niitä löytyy vielä vanhoina ladattavina AA-akkuina soihtuihin ja leluihin. Kuten lyijy-happo akku, tämän solun kemia on ollut noin pitkään—ensimmäinen Nicd-akut tuli myyntiin vuonna 1910!,
anodi on valmistettu kadmiumista (Cd) ja niiden katodit ovat nikkeli oksidi natriumhydroksidi (NiO(OH)2), yleensä elektrolyytti kaliumhydroksidia (KOH).
Nikkelioksidihydroksidi tekee erittäin hyvän elektrodin, koska sillä voidaan tuottaa suuri pinta-ala, mikä lisää reaktiossa käytettävissä olevaa aktiivista aluetta., Myös, se ei reagoi elektrolyytin aikana reaktio, joka pitää elektrolyytti ratkaisu mukava ja puhdas ja auttaa solujen viime (suhteellisen) pitkä aika ennen kuin ärsyttävä puoli-reaktiot tehdä se hajoa.
NiCad-akuissa oli muutamia puutteita. Ensinnäkin, ne olivat alttiita jotain kutsutaan ”muisti vaikutus”, jossa akut ”muistaa” edellisen vastuuvapauden tasoilla eikä lataa kunnolla. Tämä johtui suurten eikä pienten kadmiumkiteiden muodostumisesta latausprosessin aikana., Varmistamalla, että akku purettiin kunnolla ennen lataamista, se meni jotenkin estämään tämän ongelman. Mutta sinun piti olla varovainen—täysin purkaminen NiCad akku myös vahingoitti sitä.
toiseksi NiCad-akun omapurkausaste on noin 15-20 prosenttia kuukaudessa. Tämä tarkoittaa sitä, että jos he istuivat hyllyllä muutaman kuukauden, he menettivät suuren osan latauksestaan.
kolmanneksi kadmium on kallista ja myrkyllinen raskasmetalli, minkä vuoksi paristojen hävittäminen ei ollut ympäristön kannalta hyvä asia.,
Nikkeli-metalli-hydridiakut (NiMH)
Nämä ongelmat Nicd-akut johti kadmium anodi on korvattu vedyllä vaimentava välisiä seos (seos metallien kanssa määritelty crystal structure), joka voi syödä jopa 7 prosenttia vetyä painosta. Pohjimmiltaan anodi on vety; metalliseos toimii vain varastoastiana sille.
yleisin yhdistelmä metallien tämä seos ovat ne, joilla on vahva hydride-muodostava kyky, sekä heikko hydride-muodostaen metalli.,
Toinen näkökohta, kun koota metalli seos on, että kun jotkut metallit imemään vetyä, reaktio luovuttaa lämpöä—se on eksoterminen. Toiset absorboivat lämpöä endotermisessä reaktiossa. Emme todellakaan halua akku, joka joko tuottaa tai imee lämpöä kuin se purkautuu, niin, yhdessä vahva–heikko-hydridiakut, jotka muodostavat yhdistelmän, seos on myös tehty, tarvitsemme yhdistelmä eksoterminen ja endoterminen metalleja.
akun sähkövirtaa tuottavat elektronit tulevat vetyatomien hapettumisesta, jotka muuttuvat protoneiksi., Nämä protonit reagoivat elektrolyytistä peräisin olevien hydroksidi-ionien (OH -) kanssa muodostaen vettä. Metallin seos, joka muodostaa anodin yhdessä vety ei osallistu kemiallisen reaktion, joka ajaa solu; se on pohjimmiltaan sivustakatsoja, joka vain tarjoaa kodin kaikkien tärkeä hydride-ioneja.
Nikkelimetallihydridiparistot ovat jännitteen, kapasiteetin ja sovelluksen suhteen hyvin samanlaisia kuin NiCad-akut. Muistivaikutus on pienempi ongelma kuin Nikadeilla ja niiden energiatiheys on suurempi. Niitä käytetään edelleen ladattavien AA-akkujen vakiovarusteena.,
Emäksinen
– Alkaliparistoja käytetään lelut, elektroniikka, kannettavat CD-soittimet käytimme luvun, ja Walkmans, jotka olivat suosittuja kahdeksankymmentäluvulla. He muodostavat suurimman osan akkuja, jotka on valmistettu tänään, vaikka niiden paikka huipulla todennäköisesti pian kiistänyt litium-ioni-akkuja meidän puhelimet, kannettavat tietokoneet ja kasvava määrä muita vempaimia.
Ne ovat suosittuja, koska niillä on alhainen itsepurkautuminen korko, antaa heille pitkä säilyvyysaika, ja se ei sisällä myrkyllisiä raskasmetalleja kuten lyijyä tai kadmiumia. Vaikka ladattava alkaliparistot on kehitetty, nämä kaverit ovat yleensä kertakäyttöisiä. Kun ne ovat pois käytöstä, se on pois kierrätysvarasto (tai, enemmän yleensä, kaatopaikalle, koska ei ole monia paikkoja, jotka kierrättää niitä).
näiden paristojen anodina on sinkki ja katodina mangaanidioksidi (MnO2)., Niiden nimi tulee kuitenkin siitä emäksistä liuosta käytetään elektrolyytti. Se on yleensä kaliumhydroksidia (KOH), joka voi sisältää suuren määrän liuenneita ioneja. Mitä enemmän ioneja elektrolyyttiliuos pystyy absorboimaan, sitä kauemmin akkua ohjaava redox-reaktio voi jatkua.
sinkkianodi on yleensä jauhemaisessa muodossa. Tämä antaa sille suuremman pinta-alan reaktiolle, jolloin solu voi vapauttaa tehonsa melko nopeasti., Se luovuttaa elektroninsa mangaanidioksidikatodille, johon grafiitin muodossa oleva hiili lisätään sen johtavuuden parantamiseksi ja sen muodon säilyttämiseksi.
Ja tämä tuo meidät akkuja, jotka nykyään valta useimmat älypuhelimet ja kannettavat tietokoneet: litium-ioni-akkuja. Nämä kaverit ovat niin tärkeitä, että halusimme kohdella heitä kunnioituksella (ja sen yksityiskohta) he ansaitsevat, joten voit lukea heidän ikioma Nova ominaisuus.