Eksploatacija
Vanadijeva redoks baterija sastoji se od niza baterija u kojima su dva elektrolita odvojena membranom za izmjenu protona. Oba elektrolita temelje se na vanadiju: elektrolit u pozitivno nabijenoj referentnoj elektrodi sadrži ione VO2+ i VO2+, a u negativno nabijenoj ione V3+ i V2+. Elektrolit se može stvoriti bilo kojim od nekoliko procesa, uključujući elektrolitičku disocijaciju vanadij(V) oksida (V2O5) u sumpornoj kiselini (H2SO4). Otopina tijekom rada ostaje izrazito kisela.
U protočnim vanadij baterijama, obje referentne elektrode su dodatno spojene na spremnike i pumpe tako da vrlo velike količine elektrolita mogu cirkulirati kroz ćeliju. Cirkulacija tekućeg elektrolita je donekle otežana i ograničava upotrebu protočnih vanadijevih baterija u industrijama koje zahtijevaju mobilnost, što ih čini učinkovitima u velikim stacionarnim zgradama.
Kada se vanadijeva baterija napuni, ioni VO2+ u pozitivno nabijenoj referentnoj elektrodi pretvaraju se u ione VO2+ kada se elektroni odvoje od pozitivnog terminala baterije. Slično, u negativnoj referentnoj elektrodi, elektroni pretvaraju ione V3+ u V2+. Tijekom pražnjenja, ovaj proces je obrnut, što rezultira naponom otvorenog kruga od 1,41 V na 25°C.
Ostala korisna svojstva vanadijevih protočnih baterija uključuju vrlo brzu reakciju na promjene opterećenja i iznimno visok kapacitet preopterećenja. Istraživanje na Sveučilištu New South Wales pokazalo je da mogu postići vrijeme odziva manje od pola milisekunde pri 100% promjenama opterećenja i izdržati 400% preopterećenja više od 10 sekundi. Vrijeme odziva je u većini slučajeva ograničeno električnom opremom. Vanadijske baterije na bazi sumporne kiseline rade samo na temperaturama od 10-40C. Ako je temperatura ispod ovog raspona, ioni sumporne kiseline kristaliziraju. Učinkovitost povratnog gibanja u svakodnevnoj uporabi ostaje na razini od 65-75%.
Značajke punjenja i pražnjenja
Energija koja se koristi za obnavljanje kapaciteta baterije dolazi iz punjača spojenih na električnu mrežu. Da bi se struja natjerala da teče unutar ćelija, napon izvora mora biti veći od napona baterije. Značajan višak izračunatog napona punjenja može dovesti do kvara baterije.
Algoritmi punjenja izravno ovise o tome kako je baterija raspoređena i kojoj vrsti pripada. Na primjer, neke baterije mogu sigurno napuniti svoj kapacitet iz izvora konstantnog napona. Drugi rade samo s podesivim izvorom struje koji može mijenjati parametre ovisno o razini napunjenosti.
Neispravno organiziran proces punjenja može oštetiti bateriju. U ekstremnim slučajevima, baterija se može zapaliti ili eksplodirati. Postoje pametne baterije opremljene uređajima za praćenje napona. Glavni parametri koje treba uzeti u obzir pri radu reverzibilnih galvanskih baterija su:
- Životni vijek. Čak i uz pravilno rukovanje, broj ciklusa punjenja baterije je ograničen. Različiti sustavi baterija ne troše se uvijek iz istih razloga. Ali općenito, vijek trajanja baterije je prvenstveno ograničen brojem ciklusa punjenja-pražnjenja, a drugo, projektiranim vijekom trajanja bez obzira na intenzitet korištenja.
- Vrijeme punjenja. Temeljni dizajn baterije ne podrazumijeva punjenje proizvoljno velikom brzinom: unutarnji otpor galvanske ćelije dovest će do pretvorbe viška struje punjenja u toplinu, što može nepovratno oštetiti uređaj. S fizičke točke gledišta, vrijeme punjenja ograničeno je maksimalnom brzinom difuzije aktivnog materijala kroz elektrolit.Pojednostavljeno, možemo pretpostaviti da je obnova punog kapaciteta u jednom satu dobar pokazatelj.
- Dubina pražnjenja. Naveden kao postotak nazivne snage. Opisuje iskoristivi kapacitet. Za različite vrste baterija, preporučena radna razina pražnjenja može varirati. Zbog promjena u radu ili starenja, indikator maksimalne dubine gubi svoju izvornu vrijednost.
proces difuzije.
Zbog procesa difuzije, poravnanja gustoće elektrolita u šupljini kućišta baterije i u porama aktivne mase ploča, polarizacija elektroda može se održati u bateriji kada je vanjski krug isključen.
Brzina difuzije izravno ovisi o temperaturi elektrolita, što je temperatura viša, to se proces odvija brže i može jako varirati u vremenu, od dva sata do jednog dana. Prisutnost dviju komponenti elektrodnog potencijala u prijelaznim uvjetima dovela je do podjele na ravnotežni i neravnotežni EMF baterije. Na ravnotežni EMF baterije utječu sadržaj i koncentracija iona aktivnih tvari u elektrolitu, kao i kemijska i fizikalna svojstva aktivnih tvari. Glavnu ulogu u veličini EMF-a igra gustoća elektrolita i temperatura praktički ne utječe na nju. Ovisnost EMF-a o gustoći može se izraziti formulom:
EMF baterije nije jednak naponu baterije, što ovisi o prisutnosti ili odsutnosti opterećenja na njegovim terminalima.
admin25/07/2011
Komentar
Ime *
stranica
Ova stranica koristi Akismet za borbu protiv neželjene pošte. Saznajte kako se obrađuju podaci o vašim komentarima.
« Mehanički obrtomjer
Napon baterije »
Oznake
VAZ, VAZ kvarovi Senzori Injektor za paljenje Uređaji Starter Sheme Električni automobili Napajanje vaz 2110 gazelle gazelle poslovni registri popravak automobila
Nedavni unosi
- Senzori u automobilu: vrste i namjena
- Najveći električni automobil na svijetu EDumper,
- Laserska svjetla.
- Prednosti i nedostaci halogenih svjetiljki
- Uređaj i princip rada parking senzora
Arhiva
Arhiva Odaberite rujan 2019. kolovoz 2017. srpanj 2017 Svibanj 2017 Svibanj 2017 Svibanj 2017. \ Trijedno razdoblje 2017. \ Trijedno razdoblje 2016. \ Trijedno razdoblje 2016. \ Trijedno razdoblje 2016. \ Trice lipanj 2016. svibnja 2016. \ Trijedno razdoblje 2016. \ Trijedno razdoblje 2015. \ Trice lipanj 2015. siječanj 2015. prosinac 2014. studeni 2014. listopad 2014. rujan 2014. kolovoz 2014. srpanj 2014. lipanj 2014. svibanj 2014. travanj 2014. veljača 2014. siječanj 2014. prosinac 2013. studeni 2013. listopad 2013. kolovoz 2013. 2012, 2012, 2011, 2012, 2011, 2012, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, rujan 2012., 2011., 2011., 2011., 2011., 2011., 2011.
Kategorije
- Akumulatorska baterija
- Video
- Generator
- Senzori
- Dijagnostika
- Paljenje
- vijesti
- Oprema
- Uređaji
- Popravak
- Svječica
- Starter
- Shema
- Uređaji
- električni automobili
- Napajanje
Nalazimo se na društvenim mrežama
Auto električar@ Sva prava pridržana. Prilikom kopiranja materijala web-mjesta morate dati poveznicu na stranicu.
Uređaj i princip rada
Baterija je uređaj koji pretvara kemijsku energiju u električnu. Iako se izraz "baterija" odnosi na sklop od dva ili više galvanskih ćelija sposobnih za takvu pretvorbu, on se široko primjenjuje na jednu ćeliju ovog tipa.
Svaka takva ćelija ima katodu (pozitivnu elektrodu) i anodu (negativnu). Te su elektrode odvojene elektrolitom koji osigurava izmjenu iona između njih. Materijali elektroda i sastav elektrolita odabrani su tako da osiguraju dovoljnu elektromotornu silu između terminala baterije.
Budući da elektrode sadrže ograničen potencijal kemijske energije, baterija će se tijekom rada isprazniti. Vrsta galvanskih ćelija, koja je prilagođena za nadopunjavanje nakon djelomičnog ili potpunog pražnjenja, naziva se baterija. Sklop takvih međusobno povezanih ćelija je baterija.Rad baterije uključuje cikličku promjenu dvaju stanja:
- Punjenje - baterija radi kao prijamnik električne energije, unutar ćelija električna energija se ostvaruje u kemijskim promjenama.
- Pražnjenje - uređaj funkcionira kao izvor električne struje pretvarajući energiju kemijskih reakcija u električnu energiju.
Područja uporabe
Karakteristika ultravisokog kapaciteta vanadijevih redoks baterija čini ih vrlo prikladnim za uporabu u industrijama koje zahtijevaju veliku pohranu energije. Na primjer, pomaganje u balansiranju obujma proizvodnje takvih izvora energije poput vjetra ili sunca, ili pomaganje generatorima da apsorbiraju velike navale energije kada je to potrebno, ili balansiranje ponude i potražnje za energijom za udaljena područja.
Ograničene karakteristike samopražnjenja vanadijevih redoks baterija čine ih korisnim u industrijama u kojima se baterije moraju skladištiti dulje vrijeme uz minimalno održavanje i spremnost. To je dovelo do njihove upotrebe u nekim vrstama vojne elektronike, na primjer, u senzorima rudarskog sustava GATOR. Njihova sposobnost da kruže i ostanu na nuli čini ih prikladnim za solarne aplikacije i industrije u kojima baterije moraju započeti dan prazne i puniti se ovisno o opterećenju i vremenskim prilikama. Primjerice, litij-ionske baterije se često oštećuju kada im se dopusti da se isprazne ispod 20% svog volumena, pa najčešće rade u rasponu od 20 do 100%, što znači da mogu koristiti samo 20% svog nazivnog kapaciteta.
Njihovo iznimno brzo vrijeme odziva čini ih praktički nezamjenjivim za neprekidno napajanje, gdje se mogu koristiti umjesto olovnih baterija, pa čak i dizel generatora. Također brzo vrijeme odziva čini ih prikladnima za kontrolu frekvencije. U ovom trenutku, ni UPS ni mjere upravljanja frekvencijom nisu učinkovite same po sebi, ali je vjerojatno da će baterija moći pronaći primjenu u tim industrijama kada se kapitalizira iz različitih izvora financiranja. Osim toga, ove mogućnosti čine vanadijeve redoks baterije učinkovitim "jednodijelnim" rješenjem za male električne mreže koje ovise o pouzdanom radu, kontroli frekvencije i potrebama za prebacivanjem opterećenja (kao što je velika penetracija obnovljivih izvora energije, vrlo fluktuirajuća opterećenja ili želja za optimizirati učinkovitost generatora s pomicanjem vremena odziva).
Najveće radne vanadijeve redoks baterije
Trafostanica "Minami Hyakita":
- Datum lansiranja: prosinac 2015
- Energija: 60 MWh
- Snaga: 15 MW
- Radno vrijeme: 4 sata
- Država: Japan
Smrdljivi, provincija Liaoning
- Datum lansiranja: N/A
- Energija: 10 MWh
- Snaga: 5 MW
- Radno vrijeme: 2 sata
- Zemlja: Kina
Vjetroelektrana Tomamae
- Datum lansiranja: 2005
- Energija: 6 MWh
- Snaga: 4 MW
- Radno vrijeme: 1 sat 30 minuta
- Država: Japan
Zhangbei projekt
- Datum lansiranja 2016
- Energija: 8 MWh
- Snaga: 2 MW
- Radno vrijeme: 4 sata.
- Zemlja: Kina
Projekt SnoPUD MESA 2
- Datum lansiranja: ožujak 2017
- Energija: 8 MWh
- Snaga: 2 MW
- Radno vrijeme: 4 sata.
- Država: SAD
Trafostanica u Escondidu
- Datum lansiranja: 2017
- Energija: 8 MWh
- Snaga: 2 MW
- Radno vrijeme: 4 sata.
- Država: SAD
Trafostanica u Pullmanu, Washington
- Datum lansiranja: travanj 2015
- Energija: 4 MWh
- Snaga: 1 MW
- Radno vrijeme: 4 sata
- Država: SAD
Do 2018. očekuje se da će razvoj vanadij redoks baterije biti dovršen u Kini. Njegova energija će biti 800 MWh, snaga - 200 MW, a vrijeme rada - 4 sata.
Pojmovi
- Sekvencijalni - elementi slijede jedan za drugim.
- Elektromotorna sila (EMF) je napon koji stvara baterija ili magnetska sila u skladu s Faradayevim zakonom.
- Paralelno - električne komponente su raspoređene tako da struja teče duž dva ili više putova.
Ako koristite više izvora napona, oni se mogu spojiti serijski ili paralelno. Sa serijskom verzijom, podešeni su u istom smjeru, unutarnji otpor se povećava, a elektromotorna sila se zbraja algebarski. Slične vrste su uobičajene u baterijskim svjetiljkama, igračkama i raznim drugim uređajima. Stanice su postavljene u nizu kako bi se povećala ukupna emf.
Serijski spoj dva izvora napona u istom smjeru. Dijagram prikazuje lanternu s dvije ćelije i jednom svjetiljkom
Baterija - višestruki spoj voltnih elemenata. Ali postoji jedan nedostatak u serijskoj vezi, jer se dodaju unutarnji otpori. Ponekad to stvara probleme. Recimo da imate dvije baterije od 6V koje ste stavili umjesto uobičajenih 12V. Kao rezultat toga, dodali ste ne samo EMF, već i unutarnji otpor svake baterije.
Ako se stanice nalaze u opoziciji (jedna se nalazi iza druge), tada će se ukupni EMF smanjiti.
To su dva izvora napona spojena u seriju s suprotnim emisijama. Struja teče u smjeru veće EMF i ograničena je zbrajanjem unutarnjih otpora. Primjer je punjač. Mora imati više emf od baterije
Ako su dva izvora s istom elektromotornom silom smještena paralelno i spojena na otpor opterećenja, ukupni EMF ostaje isti kao i pojedinačni. Međutim, ukupni unutarnji otpor će se smanjiti. Ispada da paralelna verzija može generirati više struje.
Dva izvora napona s jednim EMF-om kombiniraju se u paralelnoj vezi. Oni čine jedan EMF, ali imaju manji ukupni otpor nego pojedinačno. Slične kombinacije se koriste ako trebate postići više struje.
| Pregled |
|
| Paralelno i serijsko spajanje otpornika |
|
| Kirchhoff pravila |
|
| Voltmetri i ampermetri |
|
| RC sklopovi |
|
Povijesni pregled
Za razvoj prve galvanske ćelije zaslužan je talijanski fizičar Alessandro Volta. Proveo je niz eksperimenata s elektrokemijskim fenomenima tijekom 1790-ih i oko 1800. godine stvorio je prvu bateriju, koju su njegovi suvremenici nazvali "voltaični stup". Uređaj se sastojao od naizmjeničnih diskova od cinka i srebra odvojenih slojevima papira ili tkanine koji su bili natopljeni otopinom natrijevog hidroksida.
Ovi eksperimenti postali su temelj za rad Michaela Faradaya o kvantitativnim zakonima elektrokemije. Opisao je princip rada baterije i na temelju rada znanstvenika stvorene su prve komercijalne električne ćelije. Daljnja evolucija izgledala je ovako:
- Godine 1836., britanski kemičar John Daniel predstavio je poboljšani model ćelije, koji se sastoji od bakrenih i cinkovih elektroda uronjenih u klorovodičnu kiselinu. Danielov element mogao je osigurati konstantan napon neusporedivo učinkovitije od Voltovih uređaja.
- 1839. godine Daljnji napredak napravio je fizičar Grove sa svojom dvotečnom ćelijom, koja se sastojala od cinka uronjenog u razrijeđenu sumpornu kiselinu u poroznoj posudi. Potonji je odvojio sumpornu kiselinu iz posude koja je sadržavala dušičnu kiselinu s platinskom katodom postavljenom u nju. Dušična kiselina služila je kao oksidacijsko sredstvo za sprječavanje gubitka napona zbog nakupljanja vodika na katodi.Njemački kemičar Robert Bunsen zamijenio je platinu jeftinim ugljikom u Grove ćeliji i time promovirao široko prihvaćanje ove vrste baterija.
- Godine 1859. Gaston Plante izumio je olovnu ćeliju, preteču modernog automobilskog akumulatora. Planteov uređaj mogao je proizvesti neobično veliku struju, ali se gotovo dva desetljeća koristio samo za eksperimente u laboratorijima.
- 1895-1905 godine. Izum nikl-kadmij i nikl-željezo alkalnih elemenata. To je omogućilo stvaranje sustava sa značajnim brojem ciklusa punjenja-pražnjenja.
- Od 30-ih godina 20. stoljeća započeo je razvoj srebro-cink i živino-cink alkalnih baterija koje su osiguravale visoku gustoću energije po jedinici težine i volumena.
- Od sredine 20. stoljeća napredak u tehnologiji proizvodnje i pojava novih materijala doveli su do još snažnijih i kompaktnijih baterija. Najznačajnije je bilo uvođenje nikal-metal hidridnih i litij baterija na tržište.
Punjenje baterija
Glavni članak: Punjač
Kako se kemijska energija troši, napon i struja padaju, a baterija prestaje raditi. Bateriju (bateriju baterija) možete puniti iz bilo kojeg izvora istosmjerne struje s višim naponom uz ograničenje struje. Najčešća je struja punjenja (u amperima), proporcionalna 1/10 uvjetnog nazivnog kapaciteta baterije (u amper satima).
Međutim, na temelju tehničkog opisa koji distribuiraju proizvođači naširoko korištenih električnih baterija (NiMH, NiCd), može se pretpostaviti da je ovaj način punjenja, koji se obično naziva standard, računa se na temelju trajanja osmosatnog radnog dana, kada se baterija, ispražnjena na kraju radnog dana, priključi na mrežni punjač prije početka novog radnog dana. Korištenje takvog načina punjenja za ove vrste baterija uz sustavnu upotrebu omogućuje vam održavanje ravnoteže kvalitete i troškova u radu proizvoda. Stoga se, na prijedlog proizvođača, ovaj način rada može koristiti samo za nikl-kadmij i nikl-metal hidridne baterije.
Mnoge vrste baterija imaju različita ograničenja koja se moraju uzeti u obzir tijekom punjenja i naknadne upotrebe, na primjer, NiMH baterije su osjetljive na prekomjerno punjenje, litijeve baterije su osjetljive na prekomjerno pražnjenje, napon i temperaturu. NiCd i NiMH baterije imaju takozvani memorijski efekt, koji se sastoji u smanjenju kapaciteta kada se punjenje vrši kada baterija nije potpuno prazna. Također, ove vrste baterija imaju osjetno samopražnjenje, odnosno postupno gube napunjenost bez spajanja na opterećenje. Za suzbijanje ovog učinka može se koristiti punjenje kapanjem.
Metode punjenja baterije
Za punjenje baterija koristi se nekoliko metoda; Općenito, način punjenja ovisi o vrsti baterije.
- Sporo DC punjenje
Punite istosmjernom strujom proporcionalnom 0,1-0,2 uvjetnog nazivnog kapaciteta Q oko 15-7 sati.
Najduži i najsigurniji način punjenja. Pogodno za većinu vrsta baterija.
- brzo punjenje
Punite istosmjernom strujom proporcionalnom 1/3 Q oko 3-5 sati.
- Ubrzano ili "delta-V" punjenje
Punjenje s početnom strujom punjenja proporcionalnom nazivnom nazivnom kapacitetu baterije, pri kojem se napon baterije stalno mjeri i punjenje završava nakon što se baterija potpuno napuni. Vrijeme punjenja je oko sat i pol. Baterija se može pregrijati, pa čak i uništiti.
- obrnuti naboj
Izvodi se naizmjeničnim dugim impulsima punjenja s kratkim impulsima pražnjenja. Obrnuti način je najkorisniji za punjenje NiCd i NiMH baterija koje karakterizira tzv.n. "efekt pamćenja".
