Производство аккумуляторов в казахстане реферат
Обновлено: 05.07.2024
Аккумуляторами называют химические источники тока, в которых в последствии обратимых химических реакций внутренняя энергия превращается в электрическую. Именно из-за обратимости данной реакции, аккумуляторы можно заряжать и разряжать. Аккумуляторы созданы для накопления электрического тока и нашли широкое применение в самых разных областях.
Содержание
Введение Ошибка! Закладка не определена.
Характеристики аккумуляторов 4
Различные виды аккумуляторов 6
Виды аккумуляторов и их применение 7
Вывод 23
Прикрепленные файлы: 1 файл
Аккумуляторами называют химические источники тока.docx
Введение
Аккумуляторами называют химические источники тока, в которых в последствии обратимых химических реакций внутренняя энергия превращается в электрическую. Именно из-за обратимости данной реакции, аккумуляторы можно заряжать и разряжать. Аккумуляторы созданы для накопления электрического тока и нашли широкое применение в самых разных областях. Без них трудно представить нашу жизнь, они везде окружают нас. Аккумуляторы предназначен ы для многократного использования и имеют достаточно большой срок службы. Простейший аккумулятор - это два электрода, которые сделаны из разных металлов и поглощены в раствор электролита (кислоты). Один из электродов называют катодом, а другой анодом.
Применение аккумуляторов в какой-либо области зависит не только от их видов, но и от емкости устройств. И у обычной батарейки, и у автоаккумулятора этот основной параметр рассчитывается в одинаковых единицах, ампер-часах. Так, емкость 800 мА*ч означает, что данная батарея за час отдает 800 мА электроэнергии. Еще один немаловажный параметр аккумуляторной батареи – число циклов перезарядки. Чем больше это число, тем дольше прослужит устройство.
В практике чаще всего применяют свинцовые и литиевые аккумуляторы. Свинцовый аккумулятор выполнен из двух свинцовых пластинок которые поглощены в серную кислоту. Аккумулятор имеют разное напряжение, например один блок (банка) свинцового аккумулятора дает напряжение 2 вольта, один блок литий-ионного аккумулятора - 3,7 вольт, щёлочный - 1,2 вольт. Создателем первого аккумулятора считают Алессандро Вольту (от его фамилии образовалось значение величины напряжения - вольт). Вольтов столб имел простую конструкцию - медные и циньковые кружки, а между ними кусок ватты смоченный в растворе воды и поваренной соли. Сегодня существует огромное количество разновидностей аккумуляторов тока.
В последние годы было изобретено еще два вида аккумуляторных батарей. В литиево-полимерном элементе вместо жидкого электролита используется полимерная пленка. Как правило, подобные батареи отличаются высокой плотностью заряда и очень небольшими размерами. Благодаря этим качествам подобные батареи используются в малогабаритных устройствах, например, в телефонах. Вторым новым видом стали аккумуляторы гелевые. Роль электролита в них играет силикагель. Эта желеобразная, чуть подсушенная прослойка между электролитами пронизана сотнями микроскопичесих трещин. Вещества, испаряемые электролитами, впитываются в гель и превращаются в жидкость. Таким образом, большая часть вредных испарений остается внутри аккумулятора.
Характеристики аккумуляторов
Среднее разрядное напряжение аккумуляторов находится в широком диапазоне от 1,25В у никель-кадмиевых аккумуляторов до 3,5В у литиевых аккумуляторов. С повышением скорости разряда емкость аккумуляторов уменьшается, причем в минимальной степени у Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов.
Емкость также снижается при понижении температуры. Наибольшее снижение емкости при низких температурах наблюдается у никель-железных аккумуляторов и минимальное снижение - у никель-кадмиевых со спеченными электродами и у свинцовых аккумуляторов.
Высокую удельную мощность можно получить от никель- кадмиевых аккумуляторов, свинцовых (стартерных и герметизированных), никель-цинковых и серебряно-цинковых аккумуляторов. Невысокую удельную мощность имеют никель-железные аккумуляторы.
Удельная массовая энергия минимальна у свинцовых аккумуляторов и максимальна у литиевых аккумуляторов. Наибольшую наработку имеют никель-водородные аккумуляторы, низким ресурсом характеризуются серебряно-цинковые и никель-цинковые аккумуляторы.
Следует отметить, что по мере циклирования уменьшаются емкость, напряжение и соответственно удельная энергия аккумуляторов, причем скорости понижения удельной энергии у разных аккумуляторов существенно различаются. В наименьшей степени снижаются емкость и энергия при циклировании Ni-Cd аккумуляторов.
Наработка зависит от многих причин и прежде всего от глубины разряда. Наиболее высокая скорость саморазряда отмечается у никель-водородных и никель-железных аккумуляторов, наименьшая - у серебряно-кадмиевых и серебряно-цинковых аккумуляторов. К наиболее дешевым принадлежат свинцовые аккумуляторы, к наиболее дорогим - никель-водородные, серебряно-кадмиевые и серебряно-цинковые аккумуляторы.
Влияние тока разряда на емкость отдаваемую аккумулятором:
1-никель-кадмиевые аккумуляторы со спеченным электродом и никель-металлгидридные аккумуляторы, 2-серебрянно-цинковые аккумуляторы, 3- никель-кадмиевые аккумуляторы с ламельным электродом, 4-никель-цинковые аккумуляторы, 5-литий-инные аккумуляторы, 6-свинцовые аккумуляторы, 7-никель-железные аккумуляторы.
Различные виды аккумуляторов:
Железно-воздушный аккумулятор
Железно-никелевый аккумулятор
Лантано-фторидный аккумулятор
Литиево-железно-сульфидный аккумулятор
Литиево-железно-фосфатный аккумулятор
Литиево-ионный аккумулятор
Литиево-полимерный аккумулятор
Литиево-фторный аккумулятор
Литиево-хлорный аккумулятор
Литиево-серный аккумулятор
Натриево-никелево-хлоридный аккумулятор
Натриево-серный аккумулятор
Никелево-кадмиевый аккумулятор
Никелево-металлогидридный аккумулятор
Никелево-цинковый аккумулятор
Свинцово-водородный аккумулятор
Свинцово-кислотный аккумулятор
Серебряно-кадмиевый аккумулятор
Серебряно-цинковый аккумулятор
Цинково-бромный аккумулятор
Цинково-воздушный аккумулятор
Цинково-хлорный аккумулятор
Никель-водородный аккумулятор
Виды аккумуляторов и их применение
Данный тип аккумуляторов, изобретен в 1859 году французским физиком Гастоном Планте. Основные области применения: стартерные батареи в автомобильном транспорте, аварийные источники электроэнергии.
Свинцовые аккумуляторы являются наиболее распространенными среди всех существующих в настоящее время химических источников тока. Их масштабное производство определяется как относительно низкой ценой, обусловленной сравнительной не дефицитностью исходных материалов, так и разработкой разных вариантов этих аккумуляторов, отвечающих требованиям широкого круга потребителей.
Реагентами в свинцовых аккумуляторах служат диоксид свинца (PbO2) и свинец (Pb), электролитом - раствор серной кислоты. Они также называются свинцово-кислотными аккумуляторами. Их разделяют на четыре основные группы; стартерные, стационарные, тяговые и портативные (герметизированные). Наиболее распространенные из свинцовых аккумуляторов - стартерные аккумуляторы, предназначены для запуска двигателей внутреннего сгорания и энергообеспечения устройств машин. В последние годы в основном используются аккумуляторы, не требующие ухода. К недостаткам относят невысокие удельную энергию и наработку, плохую сохранность заряда, выделение водорода.
Стационарные аккумуляторы используются в энергетике, на телефонных станциях, в телекоммуникационных системах, в качестве аварийного источника тока и т.д. Обычно они работают в режиме непрерывного подзаряда. Относятся к недорогим аккумуляторам.
Тяговые аккумуляторы предназначены для электроснабжения электрокаров, подъемников, шахтных электровозов, электромобилей и других машин. Действуют в режимах глубокого разряда, имеют большой ресурс и низкую стоимость.
Портативные (герметизированные) свинцовые аккумуляторы используются для питания приборов, инструмента, аварийного освещения. К их достоинствам относятся более низкая стоимость по сравнению со стоимостью других портативных аккумуляторов, широкий интервал рабочих температур. Недостатками кислотных аккумуляторов являются невозможность хранения в разряженном состоянии, трудность изготовления аккумуляторов малых размеров.
Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в сернокислотной среде. Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции, к которым в конце заряда добавляется реакция электролиза воды, сопровождающаяся выделением кислорода на положительном электроде и водорода — на отрицательном.
Щелочные аккумуляторы - аккумуляторы, в которых в качестве электролита используют раствор щелочи в воде.
Главная особенность щелочных аккумуляторных батарей - способность постепенно отдавать накопленный заряд за достаточно длительный промежуток времени. Это свойство способствует обеспечению бесперебойного питания огромному количеству различных устройств.
Применяются данные аккумуляторы в качестве:
- основных источников электроэнергии на электрокарах и в мобильных устройствах (фотоаппараты, видеокамеры, телефоны, карманные и переносные фонари и т.д.);
- дополнительных источников энергии в трамваях и троллейбусах, тепловозах и электровозах;
- источников энергии для питания аварийных устройств, таких как аварийное освещение, охранно-пожарные сигнализации, источники бесперебойного питания персональных компьютеров и т. п.
Сегодня щелочные аккумуляторы применяются только на машинах, работа которых осуществляется в тяжелых условиях эксплуатации, или там, где необходима долговечность и надежность (строительная и сельскохозяйственная техника).
Наиболее распространены никель-железные и никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы. Их широко применяют на тепловозах и пассажирских вагонах.
Данный тип аккумулятора выпускается в разных странах мира примерно с 1950 года. На сегодняшний день более 50% всех аккумуляторов для портативного оборудования являются никелево-кадмиевыми.
Реагентами в никель-кадмиевых аккумуляторах служат гидроксид никеля и кадмий, электролитом - раствор КОН, поэтому они именуются щелочными аккумуляторами. Существуют три основных вида никель-кадмиевых аккумуляторов: негерметичные с ламельными (ламельные аккумуляторы) и спеченными электродами (безламельные аккумуляторы) и герметичные. Наиболее дешевые ламельные никель-кадмиевые аккумуляторы характеризуются плоской разрядной кривой, высокими ресурсом и прочностью, но не низкой удельной энергией. Удельная энергия, скорость разряда Ni-Cd аккумуляторов со спеченными электродами выше, они работоспособны при низких температурах, но дороже, характеризуются эффектом памяти и способностью к тепловому разгону.
Применяются никель-кадмиевые аккумуляторы для питания шахтных электровозов, подъемников, стационарного оборудования, средств связи и электронных приборов, для запуска дизелей и авиационных двигателей и т.п.
Герметичные Ni-Cd аккумуляторы характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокими скоростями разряда и способностью действовать при низких температурах, но они дороже герметизированных свинцовых аккумуляторов и характеризуются эффектом памяти. Применялись для питания портативной аппаратуры (сотовых телефонов, магнитофонов, компьютеров и т.д.), бытовых приборов, игрушек и т.д. Недостатком никель-кадмиевых аккумуляторов является применение токсичного кадмия.
Вместо кадмия в этих аккумуляторах используется железо. Из-за выделения водорода с самого начала заряда аккумуляторы производят только в негерметичном варианте. Они дешевле никель-кадмиевых аккумуляторов, не содержат токсичный кадмий, имеют длинный срок службы и высокую механическую прочность. Однако они характеризуются высоким саморазрядом, низкой отдачей по энергии, практически неработоспособны при температуре ниже -10 °С. Выпускаются в призматическом виде и используются в основном как тяговые источники тока в шахтных электровозах, электрокарах и промышленных подъемниках.
Читайте также: