Доклад о видах аккумуляторов

Обновлено: 18.05.2024

Доклад о применении аккумуляторов

Что такое аккумулятор?

Аккумулятор – это химический накопитель энергии, благодаря его определенным реакциям он способен накапливать в себе энергию и выдавать ее обратно по мене необходимости в результате химических реакций. Хотя большая часть энергии во время этих реакций теряется, но ничего с этим поделать нельзя. После изобретения аккумулятора энергия стала более мобильной. Например, телефонный аккумулятор хоть и маленького размера, но прекрасно удерживает энергию для ее беспечного использования.

Опыт по созданию аккумулятора впервые был проведен в первые годы XIX века такими учеными как Петров и Риттер. Вклад в изучение их свойств, совершенствование и разработку конструкции внесли Ленц, Лачинов, Тверитинов, Бенардос, Яблочков, Гров, Планте. В 1900 году Эдисон изобрел аккумулятор щелочного типа, получивший широкое распространение.

Применение аккумуляторов +в жизни человека весьма популярное явление – без них уже сложно представить свое существование. Взять хотя бы мобильный телефон, которым пользуются сегодня абсолютно все на планете. Поскольку с каждым годом прогресс идет вперед, то и объемы производства растут вместе с ним. В докладе мы постараемся обозначить основные сферы применения аккумуляторов.

Применение аккумуляторов в технике

Аккумуляторы широко применяются для авто и других видов техники. Особенно популярны свинцовые пластины на накопителях, так как они улучшают энергоподачу и служат довольно долго. В автомашинах приоритетным являются аккумуляторы с кислотным электролитом. Также в технике используются гидравлические или пневматические накопители.

На промышленных предприятиях устанавливаются тепловые аккумуляторы для выравнивания силовой и тепловой нагрузки у техники. Благодаря им ездят троллейбусы, железнодорожные вагоны, электрокары. Аккумуляторные батареи оснащают штабелеры и погрузчики.

Применение аккумуляторов в быту

В быту аккумуляторы применяются не реже и тоже большей частью в технике, которой пользуется человек. Накопители встроены в портативные устройства: нетубуки, ноутбуки, смартфоны и мобильные телефоны. Также они используются для аварийного освещения помещения в том случае, когда внезапно отключается свет.

Как видите, аккумуляторы являются неотъемлемой частью нашей жизни. Они везде, под капотом Вашей машины, на Вашем рабочем месте и дома.

Надеемся, что доклад о применении аккумуляторов краткопомог Вам узнать много полезной информации. Дополнить доклад о применение аккумуляторов 8 класс может через форму комментариев ниже.

Наиболее распространенные типы аккумуляторов – для бытовой техники, радиотелефонов, фотоаппаратов, фонариков, ИБП, их особенности и лучшие производители.

Электрический аккумулятор – специальное устройство, накапливающее электроэнергию и обеспечивающее автономное питание оборудования. При его эксплуатации происходит переход одного вида энергии в другой, а также обратимость описанного процесса.

В большинстве случаев используется электрохимический метод. Среди названий электрического аккумулятора – вторичный химический источник тока, так как перед эксплуатацией требуется его зарядка.

Типы аккумуляторов

По типу аккумуляторы разделяют в зависимости от их химсостава, который влияет на их эксплуатационные свойства.

Также аккумуляторы отличаются напряжением в вольтах (В), емкостью в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч) и физическим размером (типоразмером).

Классификация аккумуляторов

Все аккумуляторы можно условно разделить по назначению на несколько основных групп:

бытовые (аккумуляторные батарейки)
для радиотелефонов
для фонариков
автомобильные
для ИБП
промышленные

Теперь рассмотрим их немного подробней, включая типоразмеры и лучших производителей.

Аккумуляторные батарейки

Для обеспечения нормального функционирования техники применяются аккумуляторы разных типоразмеров. Основная сфера их использования – питание мелких устройств бытового назначения.

Аккумуляторные батарейки используются для самых различных устройств – радио мышек, клавиатур, фотоаппаратов, простых фонариков, часов, другой мелкой электроники.

Они имеют различные типоразмеры:

AA (пальчик) – наиболее распространенный формат круглых батареек длиной 5 см, напряжением 1.2 В и емкостью 1000-3000 мАч
AAA (мини-пальчик) – также широко распространены, имеют длину 4.4 см, такое же напряжение 1.2 В, но меньшую емкость 500-1500 мАч
крона – более редкая прямоугольная батарейка с напряжением 9 В, используется в некоторых электроприборах (например, мультиметрах)

Существуют и другие, более редкие форматы аккумуляторных батареек:

CS (Sub C) – короткая круглая батарейка
C (R14) – средняя круглая батарейка
D (R20) – большая круглая батарейка

Они мало распространены и используются в некоторых специфических устройствах и старых фотоаппаратах.

К лучшим популярным производителям аккумуляторных батареек можно отнести Panasonic, Varta, Ansmann, Sanyo. Есть также много других именитых брендов, но их чаще подделывают.

Аккумуляторы для радиотелефонов

Это может быть монолитная аккумуляторная батарея либо отдельные элементы. Подобные устройства отличаются небольшим размером и незначительным весом. Аккумуляторы для радиотелефонов часто представляют собой удобные готовые сборки обычных Ni-MH аккумуляторных батареек.

Также в некоторых телефонах используются нестандартные фирменные аккумуляторы. Из производителей можно порекомендовать Panasonic и Robiton.

Аккумуляторы для фонариков

Аккумуляторы для фонарика представлены на рынке в широком ассортименте и выбор зависит от конкретной модели.

Наибольшей популярностью пользуются:

АА (14500) – аккумуляторы для больших фонариков (длина 5 см, диаметр 1.4 см)
ААА – обычные Ni-MH элементы с номинальным напряжением 1.2 В и емкостью 500-1100 мАч
CR123A 16340– созданы для компактных фонариков (длина 3.4 см)

Есть также специальные аккумуляторы для мощных фонариков и электрошокеров.

Они имеют свои уникальные типоразмеры, которые нужно подбирать в зависимости от модели фонарика:

Эти аккумуляторы отличаются физическими размерами и емкостью. В основном они являются литий-полимерными, что делает их очень легкими. Из производителей хорошо зарекомендовали себя Panasonic, Robiton, Fenix.

Автомобильные аккумуляторы

Об автомобильных аккумуляторах мы особо рассказывать не будем, коснемся только отличий от всех других, которые нужно знать.

Это большие обслуживаемые кислотно-свинцовые батареи с жидким электролитом. Они способны быстро отдавать огромный ток, но необходимо следить за их зарядом и уровнем электролита (доливать по необходимости). Хранить свинцовый аккумулятор разряженным нельзя, так как где-то через полгода он выйдет из строя.

Аккумуляторы для ИБП

Аккумуляторы для компьютерных ИБП призваны обеспечить недлительное питание техники в случае временного отключения электричества. Они также являются свинцово-кислотными, но в отличие от автомобильных необслуживаемыми, а электролит в них загущенный в виде геля, что предотвращает утечки.

В остальном эти аккумуляторы подобны автомобильным, они могут быстро отдать большой ток и требуют периодической подзарядки. В разных ИБП используются аккумуляторы с разным напряжением (12 или 24 В), разной емкости (7, 9, 12 Ач) и разного физического размера. Также есть модели, в которые устанавливается несколько соединенных вместе батарей.

Выбирайте аккумулятор такого же напряжения и размера как в вашем ИБП, емкость при желании можно чуть больше (например, 9 Ач вместо 7 Ач) – это продлит работу ПК от ИБП. Из производителей можно порекомендовать SCB, Yuasa и Delta.

Аккумуляторы в ИБП для газового котла и другой ответственной техники, отличаются большей емкостью по сравнению с моделями, применяемыми при работе компьютерного оборудования. Ведь они рассчитаны на поддержание функционирования отопительных приборов на протяжении суток и более.

Такие аккумуляторы часто являются внешними и подключаются к ИБП с помощью специальных клемм, а сами ИБП должны выдавать напряжение в форме чистой синусоиды, что важно для электронасосов, используемых в системах отопления и другой чувствительной к форме напряжения техники.

Промышленные аккумуляторы

Обычно огромные батареи большой емкости. Могут быть разного напряжения, в том числе высоковольтные. Больше мы о них ничего говорить не будем, так как это не тематика нашего сайта.

Заключение

Для того, чтобы аккумулятор хорошо держал заряд и прослужил достаточно долго, он должен быть от надежного проверенного производителя и само собой оригинальным, а не дешевой подделкой. Также важно в каких условиях и как долго хранятся аккумуляторы.

Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 2C 20000mAh
Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 2 10000mAh
Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 5000mAh

Большинство современных устройств работает на аккумуляторах. Это позволяет решать задачи без привязки к розетке, существенно повысить функциональность разнообразной техники, требующей в работе энергии.

Аккумуляторные батареи предназначены для накопления, хранения и отдачи энергии.

Что такое АКБ

Аккумуляторная батарея – источник постоянного тока, предназначенный для накопления, хранения, отдачи энергии. Работа большинства АКБ в основана на циклической химической реакции, что позволяет перезаряжать источник питания несколько сотен раз.

Принцип работы аккумулятора был найден Алессандро Вольтом, который ещё в 1800 году опустил две пластины из меди и цинка в кислоту, доказав таким образом, что по соединяющей их проволоке способен протекать ток. Открытие нашло своё применение, даже через 200 лет батареи нового типа используют данный принцип.

Особенности конструкции

Устройство автомобильной АКБ.

Ранее все аккумуляторы производились по единому принципу, по строению были похожи на автомобильные, где катоды и аноды покрыты кислотой, размещены в банках, последовательно соединённых в единую цепь. Уменьшение размеров портативных устройств потребовало разработки новой технологии, чтобы в компактном корпусе уместить не только высокотехнологичную начинку, но и ёмкий аккумулятор, полностью удовлетворяющий энергопотребностям гаджетов. Новые технологии предполагают отказ от кислоты в пользу гелеобразной жидкости, покрытие катодов алюминием, анодов – медной фольгой. В результате получается компактный источник питания с повышенной ёмкостью.

Для контроля заряда, защиты от короткого замыкания, переразряда, в АКБ устанавливается электронная плата-контроллер. Элементы питания могут подключаться к устройству как стандартно – при помощи двух контактов +/-, так и с применением конвектора – многополюсного соединения (например, применяется в смартфонах).

Принцип работы

Аккумуляторная батарея работает на базе технологии преобразования электрической энергии в химическую. При разряде в банках происходит обратный процесс. Для обеспечения многократной повторной зарядки используется цикличный принцип работы.

В процессе химической реакции активная масса катодов и анодов вступает в хим. Реакцию с электролитом. В результате отдачи энергии изменяется соотношение дистиллированной воды и сульфата свинца, снижается плотность электролита.

Для восстановления нормальной плотности, а соответственно и ёмкости, АКБ необходимо подключить к источнику питания (зарядное устройство, генератор). Подача напряжения синтезирует сульфат свинца и воду в серную кислоту, двуокись свинца и свинец.

Принцип работы АКБ.

Для бытовых устройств, инструмента в продаже предлагается несколько типов АКБ, они отличаются по используемому в банках материалу:

Никель-кадмиевые

Перезаряжаемый источник питания способен выдержать несколько сотен зарядов-разрядов, устойчив к экстремальным температурам, имеет большой допустимый ток разряда. Среди достоинств – длительная эксплуатация и цена. При этом Ni-Cd обладает низкой ёмкостью, быстро саморазряжается. Основная область применения: авиация, электрокары, суда, бытовые приборы.

Литий-ионные

Литий-ионные аккумуляторные батареи.

Долгое время у учёных не получалось создать безопасный аккумулятор. Только в 1992 году появились первые безопасные образцы. Li-Ion-батарея обладает высокой плотностью, поэтому при аналогичных размерах, имеет в 2-4 раза большую ёмкость, чем свинцово-кислотные аналоги. Ещё одно преимущество – скорость зарядки. Используя штатное зарядное устройство можно полностью восполнить ёмкость за 1-2 часа.

Литий-ионные аккумуляторы востребованы в компактных, высокотехнологичных приборах, устройствах: смартфонах, ноутбуках, радиостанциях. Размеры, цена, безопасная эксплуатация сделали Li-Ion-батареи популярными и у производителей, и у потребителей.

Литий-полимерные

В химической реакции вместо жидкости используется полимерный электролит, занимающий значительно меньше места. Отсутствие жидкости или геля позволяет создавать батареи любой формы. Основная проблема – плохая проводимость при комнатной температуре. Поэтому для нормальной работы таких батарей производители добавляют немного геля, повышая проводимость тока. Данная технология пока только входит в массы. Текущая проблема – высокая себестоимость, не позволяющая устанавливать такие АКБ на недорогих гаджетах.

Области применения

Аккумуляторы используют фактически во всех сферах. Рассматривая области использования с привязкой по типу аккумуляторной батареи, выстраивается следующая классификация:

литий-ионный: транспорт, солнечные электростанции, резервные источники питания, телекоммуникации,powerbank-и, электромобили, строительный инструмент;
никель-солевые: телекоммуникации, альтернативная энергетика, автомобильный, железнодорожный транспорт, системы накопления энергии;
никель-цинковый: фотоаппараты, игрушки, часы, мелкие бытовые приборы, техника;
свинцово-кислотные: бытовая техника, источники бесперебойного питания, транспорт, промышленность;
никель-металлогидридные: дефибрилляторы, электромобили, осветительные приборы, радиоаппаратура.

В продаже представлены десятки типов аккумуляторных батарей с разными характеристиками. Каждая оптимизирована для определённых задач, обеспечения питания с различной интенсивностью.

Основные правила эксплуатации

Аккумуляторы чувствительны к критическим температурам. По мере снижения падает ёмкость. Если температура упадёт ниже критической, технологическая жидкость в банках может замёрзнуть, что может привести к разрушению пластин, механическим повреждениям корпуса. Перегрев аккумуляторных батарей также негативно влияет на потребительские характеристики, может привести к взрыву, воспламенению.

Зарядка

Правила зарядки зависят от типа АКБ, определяются производителям. Чтобы гарантировать безопасную эксплуатацию, рекомендуется использоваться фирменные зарядные устройства. При покупке сторонних аналогов следует смотреть на параметры сменного блока питания. Несоблюдение полярности, мощности, напряжения может привести не только к быстрому выходу батареи из строя, но и к возгоранию взрыву.

Зарядное устройство для автомобильной АКБ.

Хранение

Правила хранения аккумуляторных батарей отличаются от типа. Если АКБ длительное время не используется, его рекомендуется полностью зарядить, перенести в помещение, где поддерживается комнатная температура, нормальная влажность. Если источник питания не используется более полугода, его следует подзарядить, восстановив нормальную кислотность внутри банок. Необходимо помнить, что даже соблюдение рекомендаций производителя, не сохранит 100%-состояние – деградация пластин, саморазряд будут происходить в любом случае.

Утилизация

И аккумулятор в машине, и обычная многоразовая батарейка, используемая в быту содержат набор токсичных тяжёлых металлов, способных нанести серьёзный урон окружающей среде. Правила утилизации, как правило, указаны, на упаковочном блистере. Во всех странах, независимо от вида аккумулятора, запрещено выбрасывать АКБ вместе с обычным мусором. Выброшенный ИП попадает на мусорный полигон, в результате разложения свинец, соли, другие вредные металлы, примеси попадут в землю, что негативно отразится на окружающей природе.

Среди способов утилизации:

Пункты приёма вторсырья, где готовы принять не только мелкие пальчиковые батарейки, но и автомобильные аккумуляторы;
Специальные боксы, расположенные в крупнейших торговых центрах, супермаркетах. Как правило, сервис утилизации предоставляют продавцы батареек, коробки можно идентифицировать по маркировке популярных брендов.

Точки по приёму отработанных аккумуляторов расположены как в городах, так и небольших посёлках.

Аккумулятор – одно из величайших изобретений, позволившее отвязать электронику, другую технику от стационарного источника питания, сделав людей мобильней. Покупателям доступны десятки видов АКБ: от миниатюрных, для работы часов, до гигантских, способных питать дома, и даже кварталы.

Сущность аккумуляторов, их классификация по видам накапливаемой энергии. Принцип действия, характеристики и типы электрических и электрохимических аккумуляторов. Конструкция и назначение конденсатора и электромагнита. Особенности топливных элементов.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	22.10.2012
Размер файла	337,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

(национальный исследовательский университет)

Выполнила: студентка гр.

Проверил: к.т.н., доцент

Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. accumulo собираю, накопляю) - устройство для накопления энергии с целью её последующего использования.

В зависимости от вида накапливаемой энергии различают:

Обратимый топливный элемент

Схема 1 - Виды аккумуляторов

Электрический аккумулятор - химический источник тока многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования.

Принцип действия

Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием электрического тока в направлении, обратном направлению тока при разряде.

Характеристики

Максимально возможный полезный заряд аккумулятора называется зарядной ёмкостью, или просто ёмкостью. Ёмкость аккумулятора - это заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого напряжения. В системе СИ ёмкость аккумуляторов измеряют в кулонах, на практике часто используется внесистемная единица - ампер-час. 1 А?ч = 3600 Кл.

Реже на аккумуляторах указывается энергетическая ёмкость - энергия, отдаваемая полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого напряжения. В системе СИ она измеряется в джоулях, на практике иногда используется внесистемная единица - ватт-час. 1 Вт?ч = 3600 Дж.

Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита.

Таблица 1 - Наиболее распространенные типы аккумуляторов

свинцово-кислотные (Lead Acid)

троллейбусы, трамваи, воздушные суда, автомобили, мотоциклы, электропогрузчики, штабелеры, электротягачи, аварийное электроснабжение, источники бесперебойного питания

замена стандартного гальванического элемента, строительные электроинструменты, троллейбусы, воздушные

замена стандартного гальванического элемента, электромобили

мобильные устройства, строительные электроинструменты, электромобили

мобильные устройства, электромобили

замена стандартного гальванического элемента

ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР (Li-Ion)

Тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит свое применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, электромобили, цифровые фотоаппараты и видеокамеры. Первый литий-ионный аккумулятор выпустила корпорация Sony в 1991 году.

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделенных пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Пакет электродов помещен в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъемникам. Корпус имеет предохранительный клапан, сбрасывающий внутреннее давление при аварийных ситуациях и нарушении условий эксплуатации. Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Переносчиком тока в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решетку других материалов (например, в графит, окислы и соли металлов) с образованием химической связи, например: в графит с образованием LiC6, окислы (LiMO2) и соли (LiMRON) металлов. Первоначально в качестве отрицательных пластин применялся металлический литий, затем - каменноугольный кокс. В дальнейшем стал применяться графит. В качестве положительных пластин до недавнего времени применяли оксиды лития с кобальтом или марганцем, но они все больше вытесняются литий-феррофосфатными, которые оказались безопасны, дешевы и нетоксичны и могут быть подвержены утилизации, безопасной для окружающей среды. Литий-ионные аккумуляторы применяются в комплекте с системой контроля и управления - СКУ или BMS (battery management system) и специальным устройством заряда/разряда. В настоящее время в массовом производстве литий-ионных аккумуляторов используются три класса катодных материалов: - кобальтат лития LiCoO2 и твердые растворы на основе изоструктурного ему никелата лития - литий-марганцевая шпинель LiMn2O4 - литий-феррофосфат LiFePO4. Электрохимические схемы литий-ионных аккумуляторов: * литий-кобальтовые LiCoO2 + 6xC > Li1-xCoO2 + xLi+C6 * литий-феррофосфатные LiFePO4 + 6xC > Li1-xFePO4 + xLi+C6.

Недостатки

Аккумуляторы Li-ion 1-го поколения были подвержены взрывному эффекту. Это объяснялось тем, что в них использовался анод из металлического лития, на котором в процессе многократных циклов зарядки/разрядки возникали пространственные образования (приводящие к замыканию электродов и, как следствие, возгоранию или взрыву. Эту проблему удалось окончательно решить заменой материала анода на графит. Подобные процессы происходили и на катодах литий-ионных аккумуляторах на основе оксида кобальта при нарушении условий эксплуатации (перезарядке). Литий-феррофосфатные аккумуляторы полностью лишены этих недостатков. Кроме того, все современные литий-ионные аккумуляторы снабжаются встроенной электронной схемой, которая предотвращает перезаряд и перегрев вследствие слишком интенсивного заряда.

Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при заряде на уровне 40-70% от ёмкости аккумулятора и температуре около 5 °C. При этом низкая температура является более важным фактором для малых потерь ёмкости при долговременном хранении. [1] Средний срок хранения (службы) литий-ионного АКБ составляет в среднем 36 месяцев, хотя может колебаться в интервале от 24 до 60 месяцев.

аккумулятор конденсатор электромагнит топливный

Электрохимические аккумуляторы - источник ЭДС, в котором энергия протекающих в нём химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию.

Принцип действия

Основу химических источников тока составляют два электрода (анод, содержащий окислитель, и катод, содержащий восстановитель), контактирующих с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов - электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно-разделённых процессов: на катоде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят, создавая разрядный ток, по внешней цепи к аноду, где они участвуют в реакции восстановления окислителя.

В современных химических источниках тока используются:

§ в качестве восстановителя (на катоде) - свинец Pb, кадмий Cd, цинк Zn и другие металлы;

§ в качестве окислителя (на аноде) - оксид свинца(IV) PbO₂, гидроксооксид никеля NiOOH, оксид марганца(IV) MnO₂ и другие;

§ в качестве электролита - растворы щелочей, кислот или солей.

Классификация

По возможности или невозможности повторного использования химические источники тока делятся на:

§ гальванические элементы (первичные ХИТ), которые из-за необратимости протекающих в них реакций невозможно перезарядить. Это химический источник электрического тока, названный в честь Луиджи Гальвани. Принцип действия гальванического элемента основан на взаимодействии двух металлов через электролит, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока.

§ электрические аккумуляторы (вторичные ХИТ) - перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока (зарядного устройства) можно перезарядить. Это химический источник тока многоразового действия (то есть в отличие от гальванического элемента химические реакции, непосредственно превращаемые в электрическую энергию, многократно обратимы). Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных устройств.

§ топливные элементы (электрохимические генераторы) - устройства, подобные гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне, а продукты реакций удаляются из него, что позволяет ему функционировать непрерывно. Это электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне - в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного в гальваническом элементе или аккумуляторе

Следует заметить, что деление элементов на гальванические и аккумуляторы до некоторой степени условное, так как некоторые гальванические элементы, например щелочные батарейки, поддаются подзарядке, но эффективность этого процесса крайне низка.

По типу используемого электролита химические источники тока делятся на кислотные (например свинцово-кислотный аккумулятор, свинцово-плавиковый элемент), щелочные (например ртутно-цинковый элемент, ртутно-кадмиевый элемент, никель-цинковый аккумулятор, никель-кадмиевый аккумулятор) и солевые (например, марганцево-магниевый элемент, цинк-хлорный аккумулятор).

Самый первый работоспособный электрический аккумулятор был сделан в 1859г. французским учёным Г. Планте. Это был свинцово-кислотный электрический аккумулятор, который представлял собой ёмкость с электролитом в виде 10% раствора серной кислоты и электродами из листового свинца (сепаратором служило полотно). После многократных зарядов и разрядов, на электродах образовывалось покрытие, что позволяло аккумулятору накапливать больше электрической энергии. Это был прототип нынешних аккумуляторов.

Принцип работы

В основу работы всех химических источников электропитания заложены две составляющие: это пара электродов и электролит. Всё это находится в ёмкости, которая служит корпусом для электрического аккумулятора.

Рисунок 1 - Устройство аккумулятора

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц (в твёрдых веществах, это электроны, а в жидких и газообразных, это ионы). Ток не может существовать без воздействия электродвижущей силы Э.Д.С. (разности потенциалов или напряжения).

В сосуде с двумя электродами, погружённых в жидкий электролит происходит растворение одного электрода (под действием кислотной или щелочной среды электролита) и восстановление (отложение слоя) другого. При этом от растворяющегося электрода (металла) отрываются ионы этого вещества, которые с собой уносят положительный заряд. А электроны, ранее принадлежащие этому атому металла и не имеющие возможности уйти с ним, остаются на этом электроде.

Рисунок 2 - Принцип работы аккумулятора

На другом же электроде будет происходить противоположный процесс, те ионы, которые были оторваны от первого, переходят на второй, неся в себе положительный заряд и постоянно прибавляя его к электроду. Весь этот химический процесс окислительно-восстановительной реакции сопровождается превращением одних веществ в другие, при заряде, и взаимообратный, при разряде электрического аккумулятора.

В итоге получается, что под воздействием внешнего источника электрического поля (в случае процесса заряда) мы принудительно превращаем одни вещества в другие, а при подключении к клеммам электрической нагрузки (создавая тем самым замкнутую цепь), мы позволяем накопленной электроэнергии выйти, по средствам обратного химического превращения веществ. Следует заметить, что электролит в этой электрохимической системе является переносчиком положительного заряда (ионов, оторванных от электрода), и они перемещаются внутри самого аккумулятора. А отрицательный заряд (то есть электроны) будет транспортироваться по внешней цепи, вне аккумулятора.

Применяется в качестве аккумуляторов электрической энергии. В этом случае на обкладках конденсатора должно быть достаточно постоянное значения напряжения и тока разряда. При этом сам разряд должен быть значительным по времени. В настоящее время идут опытные разработки электромобилей и гибридов с применением конденсаторов. Так же существуют некоторые модели трамваев в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам.

Электромагнит - устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.

Топливный элемент - электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне - в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного в гальваническом элементе или аккумуляторе.

Большинство элементов при работе выделяют то или иное количество тепла. Это требует создания сложных технических устройств для утилизации тепла (паровые турбины и пр.), а также организации потоков топлива и окислителя, систем управления отбираемой мощностью, долговечности мембран, отравления катализаторов некоторыми побочными продуктами окисления топлива и других задач. Но при этом же высокая температура процесса позволяет производить тепловую энергию, что существенно увеличивает КПД энергетической установки.

Подобные документы

История создания электрического аккумулятора. Принцип действия свинцово-кислотных, никель-кадмиевых аккумуляторов. Никель-водородные, литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Химические процессы. Результаты испытаний аккумуляторов на безопасность.

реферат [568,1 K], добавлен 08.12.2015

История теплового аккумулирования энергии. Классификация аккумуляторов тепла. Аккумулирование энергии в атомной энергетике. Хемотермические энергоаккумулирующие системы. Водоаммиачные регуляторы мощности. Аккумуляция тепла в калориферных установках.

реферат [1,5 M], добавлен 14.05.2014

Изучение принципов действия химических источников тока. Определение токовой и энергетической эффективности аккумуляторов. Формулы для вычисления значения протекающего тока и заряда, который протекает через электрическую цепь за каждый промежуток времени.

лабораторная работа [272,2 K], добавлен 07.05.2013

История изобретения источника постоянного электрического тока итальянским физиком А. Вольтой. Устройство гальванического элемента. Классификация источников тока. Строение батарей и электрических аккумуляторов, их основные типы и особенности применения.

презентация [1,3 M], добавлен 09.12.2015

Понятие электрического тока как упорядоченного движения заряженных частиц. Виды электрических батарей и способы преобразования энергии. Устройство гальванического элемента, особенности работы аккумуляторов. Классификация источников тока и их применение.

презентация [2,2 M], добавлен 18.01.2012

Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии. Элементы солнечных батарей. Регуляторы зарядки и разрядки аккумуляторов, отбора мощности батареи. Технические характеристики, устройство и принцип работы современных термоэлектрических генераторов.

реферат [642,5 K], добавлен 16.02.2015

Жидкостные тепловые аккумуляторы. Физические основы для его создания. Аккумуляторы тепла, основанные на фазовых переходах. Особенности тепловых аккумуляторов с твёрдым теплоаккумулирующим материалом. Конструкция теплового аккумулятора фазового перехода.

Читайте также: