Nikel Teli Batareyasi yoki Edison Batareya Ishlash Prinsipi va Xususiyatlari

Qaysi batareya kundalikdan kundalik o'zaro qo'shimcha energiya doimiyligiga ega bo'lgan elektrikli transport uchun batareyani rivojlantirish imkoniyatlari orqali ko'proq mashhur bo'lib boradi? Javob - Nikel-temir batareya yoki Edison batareya. Qisqa so'zda, Ni-Fe batareya juda kuchli batareya. Bu batareya juda yuqori darajada to'ldirishdan, to'ldirishni bekor qilishdan, qisqa qutbga solishdan katta nisbatda qarshilik ko'rsatadi va hokazo. Bu batareya, to'ldirishdan uzoq muddat o'tganda ham tez-tez ishlaydi. Batareya vaznining muhim emasligi talab etiladigan sohalarda, masalan, quyosh energiyasi tizimida, shamol energiyasi tizimida va hokazo qo'llaniladi. Nikel-temir elementlarning omillik va umumiy ish muddati quritma-kislota batareyadan aniq oshirilgan, lekin nikel-temir batareya yetkazib berish narxi yuqorligi sababli populyarligini yo'qotdi.

Nikel-temir (Ni-Fe) yoki Edison batareyasining ba'zi xususiyatlarni ko'rib chiqaylik.

Bu batareya 1 kg og'irlikka 30-50 kW energiya yetkazish imkoniyatiga ega. Batareyaning to'ldirish efektivligi 65% ga teng. Bu demakki, to'ldirish jarayonida 65% kiruvchi elektrik energiya kimyoviy energiya shaklda saqlanadi. To'ldirish efektivligi 85% ga teng. Bu demakki, batareya yukka 85% saqlangan energiyani elektrik energiya shaklda yetkazadi, qolgan qism esa batareyaning o'z-o'zidan to'ldirilishidan sabablanadi. Batareya 30 kun davomida ishlatilmaganda, uning saqlangan energiyasining faqat 10%-15% qismi o'z-o'zidan to'ldirilishidan sabablanib yo'qoladi. Nikel-temir batareyaning omillik muddati 30-100 yil bo'lishi mumkin. Bu muddat quritma-kislota batareyaning 10 yildan oshirilgan. Har bir nikel-temir elementning nominal voltage reytingi 1.4 V.

Nikel-temir batareya

Nikel ferroz batareya ishlatiladigan asosiy komponentlar nikel(III) gidroksid (katalizator), demir (anod) va kalium gidroksid (elektrolit). Aktiv materialga nikel sulfat va demir sulfid qo'shiladi.

Edison batareyalarining qurilishi

Ne-Fe qutbilning kapasitati musbat va manfiy plitlarning o'lchami va soniga bog'liq. Bu turdagi batareya qutbilida ikki plitning ham ko'rinishi bir xil. Har ikki plitda nikel bilan pokritilgan demirdan yasalgan to'g'ri tortburchakli setka mavjud. Setkaning har bir ochag'i zarrin va tanqili nikel bilan pokritilgan stal bo'lgani bilan to'ldiriladi.

Ko'rinib turibdigan qilib, ikki plit bir xil bo'lsa-da, ular o'zaro farqli aktiv materiallardan iborat. Musbat plitlardagi zarrin va tanqili nikel bilan pokritilgan stal bo'lgan joylar nikel oksidi va tozalangan ug'urcha karbon bilan aralashma bilan to'ldiriladi, manfiy plitlarda esa demir oksidi va karbon tozasi bilan to'ldiriladi. Ikki plitda ham, aktiv material bilan aralashgan karbon tozasi elektrik chadalishni oshirishga yordam beradi. Elektrolit sifatida 20% sovun koshalkali potash ishlatiladi.

Elektrolit va elektrodni saqlash uchun nikel bilan pokritilgan demir ishlatiladi. Ebonit palochkalar turli poluslikka ega bo'lgan plitlar orasiga joylashtiriladi, bu ularning to'g'ridan-to'g'ri bog'lanishini va shuntlashni oldini oladi. Edison batareyasining yoki nikel ferroz batareyasining qurilishida yana bir xususiyatlari bor, ya'ni manfiy plitlar soni musbat plitlardan bir marta ortiq bo'lib, oxirgi manfiy plit konteynerga elektrik yo'lli bilan ulanadi. O'xshash poluslikka ega bo'lgan plitlar umumiy remnya bilan qisiladi, va ular qutbil tashkil etadi, bir nechta qutbillar birlashtirilgan holda batareya tuziladi.

Nikel ferroz batareyalarining ishlashi

Biz allaqachon bilamizki, nikkel-temir batareyaning asosiy ishlash prinsipi bu - batareya ichidagi kimyoviy reaksiya, bu reaksiya elektroliz deb ataladi. Elektroliz - bu elektr oqish mavjud bo'lganda sodir bo'ladigan kimyoviy reaksiya. Bu reaksiya hozirda yoki natijada bo'lishi mumkin. Nikkel-temir elementining kimyoviy tarkibi juda murakkab, chunki musbat aktiv material uchun aniq formula hali to'g'ri aniqlanmagan. Ammo biz Ni(OH)3 deb qaray olamiz, shunda biz uni ba'zi darajada tushuntira olamiz. Zaryadlanish jarayonida, musbat plitalardagi nikkel komponenti nikel peroksiga oksidanlanadi. Zaryadlanish jarayoni manfiy plitalardagi temir komponentini porli temirga o'zgartiradi.

Butunlay zaryadlangan holatda, musbat plitalarning aktiv materiali nikel gidroksid [Ni(OH)3], manfiy plitalarning kengesida esa temir, Fe bo'ladi. Batareya tokni yukka yetkazayotganda, musbat plitalarning aktiv materiali Ni(OH)3 dan Ni(OH)2 ga o'zgaradi va manfiy plitalarning aktiv materiali temirdan ferrous gidroksid (Fe(OH)2) ga o'zgaradi. Edison batareyasidagi elektrokimyoviy jarayon quyidagi tenglama orqali ifodalash mumkin

Tenglama hem zaryadlanishni, hem chiqarishni ifodalaydi. Tenglamaning o'ng tomonidagi jarayon chiqarish jarayonini, chap tomonidagi jarayon esa zaryadlanish jarayonini ifodalaydi. Reaksiya tok oqish jarayonida elektronlar orqali tashkil etiladi. Elektroliz jarayonida paydo bo'lgan korroziv fumning ichki batareyadan chiqishi uchun shartlar yaratilgan, shuning uchun elementni joylashtirish uchun maxsus ehtiyotkorlik talab etilmaydi.

Nikkel-temir batareyalarining xususiyatlari

To'liq oson bo'lgan Edison batareyaning EMF 1.4 V. O'rtacha bo'shatish voltage o'rtacha 1.2 V va o'rtacha zaryad berish voltage har bir element uchun 1.7 V. Bu turdagi batareya xususiyatlari quyidagi rasmga ko'ra ko'rsatilgan.

Nikel-temir batareyalarining voltage xususiyatlari quritma-kimyoviy elementning xususiyatlari bilan oxshash. To'liq oson bo'lganda EMF 1.4 V va undan so'ng yavoshroq 1.3 V va keyin juda yavosh 1.1 yoki 1.0 V gacha kamayadi. Grafikdan ko'rib turganimizda, batareya chiqishi nolga teng bo'lgan pastroq EMF chegarasi yo'q. Shuning uchun belgilangan muddatdan keyin batareya hech qanday chiqishni berishni to'xtatadi. Batareya EMF temperaturaga proporsional, bu esa temperaturani oshirish bilan batareya EMF oshadi.
Batareya zaryad berish o'rtacha vaqti 7 soat va bo'shatish vaqti 5 soat. Yana Edison batareya xususiyati bu, baland temperaturada davom etuvchi ishlash batareya omillarini kamaytiradi, ehtiyotcha zaryad berish vaqtidan ortiq zaryad berilsa ham shunday bo'ladi.
Nikel-temir batareya amper-soat va vat-soat effektivligi mos ravishda 85 % va 60 % bo'lib, 4oC temperaturada Edison batareya quvvati nolga teng bo'lib, shuning uchun batareya ishga tushirilishidan oldin issiq qilinishi kerak, lekin ish rejimida I2R yo'qolish batareyani issiq va ishga tushiradi.

Nikel-temir batareylarning afzalliklari

Edison batareya afzalliklari bor, ular quyidagilar:

1. Bu batareya vazni boshqa turdagi batareyalardan past, chunki ular kam miqdordagi elektrolitga va plitalarga ehtiyoj duymaydi.

2. Batareya omili juda yuqori, chunki bir qator ta'minotlar kiritilgan.

3. Bu turdagi batareya kuchli, murakkab qurilishga ega, chunki ularda stal korpus mavjud. Shuning uchun ular aralashmalar, urishlar, siljishlar, katta oqimlar va qisqa sharoitlardan ta'sir qilmaydi.

Nikel-temir batareylarning kamchiliklari

Edison batareya uchun ba'zi najotlar mavjud, masalan, bu batareyalarni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan boshlang'ich xarajatlarning juda yuqori ekanligi, chunki foydalaniladigan materiallar juda qimmat. Bu turdagi batareyalarning yana bir kamchiliklari - past samaradorlik. Ushbu sabablar tufayli, ushbu batareyalarning ishlatilishi cheklanadi, ular asosan yuqori mekhanik kuch, o'zgina vazni va so't ashyo gazlaridan ozroq ega bo'lish talab etiladigan hududda ishlatiladi.

Eslatma: Asl matnni hursand qilish, axborotli maqolalar ulashishga xos, agar huquqlarga zid bo'lsa, iltimos, o'chirish uchun bog'laning.