Kā automobiļu akumulatoru tehnoloģija darbojas?
Svins un skābe ir divas lietas, ko lielākā daļa cilvēku zina, lai izvairītos. Svins ir smagais metāls, kas var izraisīt veselīgu veļas sarakstu ar veselības problēmām, un skābe ir labi skāba. Tikai šī vārda pieminēšana rada burbuļojošo zaļo šķidrumu attēlus un zaimojošus zinātniekus, kuri ir pakļauti pasaules kundzībai.
Bet, tāpat kā šokolāde un zemesriekstu sviests, svins un skābe nešķiet, ka iet kopā, bet viņi to dara. Bez svina un skābes mums nebūtu automašīnu akumulatoru, un bez automašīnu akumulatoriem mums nebūtu nekādu mūsdienīgu aksesuāru vai pamata priekšmetu, piemēram, lukturu , kas prasa elektriskās sistēmas funkcionēšanu. Tātad, kā tieši tas, vai šīs divas nāvējošās vielas nonāk kopā, lai veidotu automobiļu elektronisko sistēmu stingru pamatu? Atbilde, aizņemties frāzes pagriezienu, ir vienkārša.
Elektroenerģijas uzglabāšanas zinātne
Elektriskās baterijas ir vienkārši glabāšanas tvertnes, kas spēj turēt elektrisko lādiņu un pēc tam izlādēt to slodzē. Dažas baterijas var izgatavot elektrisko strāvu no to pamatkomponentiem, tiklīdz tās ir samontētas. Šīs baterijas tiek sauktas par primāro bateriju , un tās parasti iznīcina, kad lādiņš ir iztukšots. Auto akumulatori ietilpst citā elektriskās akumulatora kategorijā, ko var uzlādēt, izlādēt un atkal uzlādēt. Šīs sekundārās baterijas izmanto atgriezenisku ķīmisko reakciju, kas atšķiras no viena veida uzlādējama akumulatora uz citu.
Runājot par to, ka lielākā daļa cilvēku ir viegli saprotami, AA vai AAA baterijas, kuras jūs iegādājaties veikalā, paliek tālvadības pultī, un tad, kad viņi nomirst, izmet tos, kas ir galvenās baterijas. Tie ir samontēti, parasti no vai nu cinka-oglekļa, vai cinka un mangāna dioksīda šūnām, un tie spēj nodrošināt strāvu bez uzlādes. Kad viņi mirst, jūs tos izmetat vai, ja vēlaties, pareizi tos atbrīvojat.
Protams, jūs varat iegādāties tās pašas AA vai AAA baterijas "uzlādējamā" formā, kas maksā vairāk. Šīs uzlādējamās baterijas parasti izmanto niķeļa-kadmija vai niķeļa-metāla hidrīda šūnas. Atšķirībā no tradicionālajām "sārma" baterijām, NiCd un NiMH baterijas nespēj nodrošināt strāvu, lai uzlādētu strāvu. Tā vietā šūnām tiek uzlādēta elektriskā strāva, kas akumulatorā izraisa ķīmisku reakciju. Tad jūs uzlādējat akumulatoru tālvadības pultī, un, kad tas nomirst, ievietojiet to lādētājā, un strāvas lietošana aptur ķīmisko procesu, kas notika iztukšošanas laikā.
Auto akumulatori, kas izmanto svinu un sērskābi, nevis niķeļa oksīda oksīdu un ūdeņradi absorbējošo sakausējumu, ir līdzīgi NiMH baterijām, kas darbojas. Ja uz akumulatoru tiek uzlādēta elektriskā strāva, notiek ķīmiskā reakcija, un tiek glabāta elektriskā lādiņa. Kad akumulatoram ir pievienota slodze, šī reakcija mainās un strāvai tiek nodrošināta slodze.
Enerģijas uzglabāšana ar svinu un skābi
Ja, lietojot svinu un skābi, lai saglabātu elektrisko lādiņu, tas izklausās arhitektūrā. Pirmā svina-skābes akumulators tika izgudrots 1850. gados, un jūsu automašīnas akumulators izmanto vienādus pamatprincipus. Izstrādājumi un materiāli gadu gaitā ir attīstījušies, taču tajā pašā pamatjēdzienā ir spēlē.
Kad svina-skābes akumulators ir izlādējies, elektrolīts kļūst par ļoti atšķaidītu sērskābes šķīdumu - tas nozīmē, ka tas galvenokārt ir vienkāršs H20, un tajā ir aptuveni H2SO4. Svina plāksnes, absorbējot sērskābi, galvenokārt iegūst svina sulfātu. Ja uz akumulatoru tiek uzlādēta elektriskā strāva, šis process tiek apgriezts. Svina sulfāta plāksnes savukārt (lielākoties) atdala svina malā, un atšķaidīts sērskābes šķīdums kļūst koncentrētāks.
Tas nav ārkārtīgi efektīvs veids, kā uzglabāt elektroenerģiju, ņemot vērā, cik smagas un lielas šūnas ir salīdzinātas ar to uzglabāto enerģijas daudzumu, bet svina-skābes baterijas šodien joprojām tiek izmantotas divu iemeslu dēļ. Pirmais ir ekonomikas jautājums; Svina-skābes akumulatori ir daudz lētāki, nekā jebkurā citā veidā. Cits iemesls ir arī tas, ka svina-skābes akumulatori spēj nodrošināt vienreizējus strāvas pieprasījumus pēc kārtas, kas padara tos unikāli piemērotus izmantošanai par bateriju iedarbināšanu.
Cik mazs ir tavs cikls?
Tradicionālās automašīnu akumulatorus dažreiz dēvē par SLI baterijām , kurās "SLI" nozīmē startu, apgaismojumu un aizdedzi. Šī saīsinājums labi ilustrē automašīnas akumulatora galvenos mērķus, jo jebkura automašīnas akumulatora galvenais uzdevums ir palaist startera dzinēju, gaismas un aizdedzi, pirms motors darbojas. Pēc dzinēja darbības sākšanas ģenerators nodrošina visu nepieciešamo elektroenerģiju un akumulatoru uzlādē.
Šāda veida izmantošana ir sekls darba cikla veids, jo tas nodrošina īsu pārsprāgt lielu strāvas daudzumu, un tas ir tas, ko automašīnas akumulatori ir īpaši izstrādāti. Paturot to prātā, mūsdienu automašīnu akumulatori satur ļoti plānas svina plāksnes, kas ļauj maksimāli palielināt elektrolīta iedarbību un nodrošina īsāko laika posmu iespējamo strāvas padevi. Šis dizains ir nepieciešams starteru dzinēju lielo strāvas prasību dēļ.
Atšķirībā no sākuma akumulatoriem dziļas cikliskās baterijas ir cita veida svina-skābes akumulators, kas paredzēts "dziļākam" ciklam. Plākšņu konfigurācija ir atšķirīga, tāpēc tie nav piemēroti, lai nodrošinātu lielu daudzumu strāvas pēc pieprasījuma. Tā vietā tie ir paredzēti, lai nodrošinātu mazāk enerģijas vairāk laika. Cikls ir "dziļāks", jo tas ir garāks, nevis tāpēc, ka kopējais izlādes līmenis ir lielāks. Atšķirībā no sākuma akumulatoriem, kas tiek automātiski uzlādēti pēc katras lietošanas reizes , dziļas cikliskās baterijas var lēnām izlādēties līdz drošam līmenim - pirms tās atkal tiek uzlādētas. Tāpat kā sākuma akumulatorus, dziļas cikliskās svina skābes akumulatorus nedrīkst izlādēties zem ieteicamā līmeņa, lai izvairītos no pastāvīgiem bojājumiem.
Dažāda pakete, tā pati tehnoloģija
Kaut arī pamata tehnoloģija aiz svina skābes akumulatoru ir palikusi gandrīz vai vienāda, materiālu un paņēmienu attīstība ir radījusi vairākas atšķirības. Dziļās cikliskās baterijas, protams, izmanto citu plākšņu konfigurāciju, lai nodrošinātu dziļāku darba ciklu. Citas variācijas padara lietas vēl tālāk.
Vislielākais svina-skābes akumulatora tehnoloģiju progress ir bijis ar vārstu regulētu svina-skābes (VRLA) baterijām. Viņi joprojām izmanto svinu un sērskābi, bet tām nav "appludinātu", mitru šūnu. Tā vietā viņi izmanto elektrolītu vai nu želejas šūnas, vai absorbētus matračus (AGM). Ķīmiskais process ir tāds pats kā pamatlīmenī, taču šīs baterijas nav pakļautas gāzveida piesārņojumam, piemēram, applūdinātām šūnu baterijām, kā arī tās nav jutīgas pret noplūdi.
Lai gan VRLA baterijām ir vairākas priekšrocības, tās ražo daudz dārgāk nekā tradicionālās applūdušās šūnu baterijas. Tātad, kamēr tehnoloģija turpina gājienu jebkad virzīt uz priekšu, iespējams, ka jūs vēl kādu laiku brauksiet ar jaunāko 1860. gadu tehnoloģiju, kas atrodas zem jūsu kapuca, ja vien jūs neesat elektrisks. Bet tas ir pilnīgi atšķirīgs jautājums attiecībā uz baterijām.