Kizsákmányolás
A vanádium redox akkumulátor egy sor akkumulátorból áll, ahol két elektrolitot protoncserélő membrán választ el. Mindkét elektrolit vanádium alapú: a pozitív töltésű referenciaelektród elektrolitja VO2+ és VO2+ ionokat, a negatív töltésű V3+ és V2+ ionokat tartalmaz. Az elektrolit számos eljárás bármelyikével előállítható, beleértve a vanádium(V)-oxid (V2O5) kénsavban (H2SO4) történő elektrolitikus disszociációját. Az oldat működés közben rendkívül savas marad.
A vanádium áramlásos akkumulátorokban mindkét referenciaelektróda tárolótartályokhoz és szivattyúkhoz van csatlakoztatva, így nagyon nagy mennyiségű elektrolit keringhet a cellán keresztül. A folyékony elektrolit keringése némileg nehézkes, és korlátozza a vanádium flow akkumulátorok használatát a mobilitást igénylő iparágakban, így hatékonyak a nagy, álló épületekben.
A vanádium akkumulátor feltöltésekor a pozitív töltésű referenciaelektródában lévő VO2+ ionok VO2+ ionokká alakulnak, amikor az elektronok leválnak az akkumulátor pozitív kivezetéséről. Hasonlóképpen, a negatív referenciaelektródában az elektronok V3+ ionokat V2+ ionokká alakítanak át. A kisülés során ez a folyamat megfordul, ami 25°C-on 1,41 V nyitott áramköri feszültséget eredményez.
A vanádium flow akkumulátorok további hasznos tulajdonságai közé tartozik a nagyon gyors reagálás a terhelésváltozásokra és a rendkívül nagy túlterhelési kapacitás. Az Új-Dél-Wales Egyetem kutatása kimutatta, hogy 100%-os terhelésváltozás mellett fél ezredmásodpercnél is rövidebb válaszidőt tudnak elérni, és több mint 10 másodpercig ellenállnak a 400%-os túlterhelésnek. A válaszidőt a legtöbb esetben az elektromos berendezés korlátozza. A kénsav alapú vanádium akkumulátorok csak 10-40 C közötti hőmérsékleten működnek. Ha a hőmérséklet e tartomány alatt van, a kénsavionok kikristályosodnak. Az oda-vissza mozgás hatékonysága a mindennapi használat során 65-75% között marad.
A töltés és kisütés jellemzői
Az akkumulátor kapacitásának helyreállításához használt energia a hálózatra csatlakoztatott töltőkből származik. Ahhoz, hogy áramot kényszerítsünk a cellákba, a forrásfeszültségnek nagyobbnak kell lennie, mint az akkumulátoré. A számított töltési feszültség jelentős túllépése az akkumulátor meghibásodásához vezethet.
A töltési algoritmusok közvetlenül függenek az akkumulátor elrendezésétől és típusától. Például egyes akkumulátorok biztonságosan pótolhatják kapacitásukat állandó feszültségű forrásokról. Mások csak állítható áramforrással működnek, amely a töltöttségi szinttől függően módosíthatja a paramétereket.
A nem megfelelően szervezett töltési folyamat károsíthatja az akkumulátort. Extrém esetekben az akkumulátor meggyulladhat vagy felrobbanhat. Vannak okos akkumulátorok, amelyek feszültségfigyelő eszközökkel vannak felszerelve. A fő paraméterek, amelyeket figyelembe kell venni a reverzibilis galvanikus akkumulátorok működtetésekor:
- Élettartam. Még megfelelő kezelés mellett is korlátozott az akkumulátor töltési ciklusainak száma. A különböző akkumulátorrendszerek nem mindig ugyanazok az okok miatt kopnak el. De általánosságban elmondható, hogy az akkumulátor élettartamát elsősorban a teljes töltési-kisütési ciklusok száma korlátozza, másodsorban pedig a tervezett élettartam, a használat intenzitásától függetlenül.
- Töltési idő. Az akkumulátor alapvető felépítése nem jelenti az önkényesen nagy sebességű töltést: a galvánelem belső ellenállása a felesleges töltőáram hővé alakulásához vezet, ami visszafordíthatatlanul károsíthatja a készüléket. Fizikai szempontból a töltési időt az aktív anyag elektroliton keresztüli maximális diffúziós sebessége korlátozza.Leegyszerűsítve azt feltételezhetjük, hogy a teljes kapacitás egy óra alatti helyreállítása jó mutató.
- Kibocsátási mélység. A névleges teljesítmény százalékában van megadva. Leírja a felhasználható kapacitást. Különböző típusú akkumulátorok esetén az ajánlott üzemi lemerülési szint változhat. A működés változása vagy az öregedés következtében a maximális mélységjelző elveszti eredeti értékét.
diffúziós folyamat.
A diffúziós folyamatnak, az elektrolit sűrűségének az akkumulátorház üregében és a lemezek aktív tömegének pórusaiban történő összehangolásának köszönhetően az elektróda polarizációja az akkumulátorban a külső áramkör kikapcsolásakor fenntartható.
A diffúzió sebessége közvetlenül függ az elektrolit hőmérsékletétől, minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb a folyamat, és időben nagymértékben változhat, két órától egy napig. Az elektródpotenciál két komponensének jelenléte tranziens körülmények között az akkumulátor egyensúlyi és nem egyensúlyi EMF-re való felosztásához vezetett. Az akkumulátor egyensúlyi EMF-jét az elektrolitban lévő aktív anyagok iontartalma és koncentrációja, valamint a hatóanyagok kémiai és fizikai tulajdonságai befolyásolják. Az EMF nagyságában a fő szerepet az elektrolit sűrűsége játssza, és a hőmérséklet gyakorlatilag nem befolyásolja. Az EMF sűrűségtől való függősége a következő képlettel fejezhető ki:
Az akkumulátor emf nem egyenlő az akkumulátor feszültségével, amely attól függ, hogy van-e terhelés a terminálokon.
admin25/07/2011
Egy komment
Név *
Webhely
Ez a webhely az Akismetet használja a spam elleni küzdelemre. Nézze meg, hogyan dolgozzák fel megjegyzései adatait.
„Mechanikus fordulatszámmérő
Akkumulátor feszültség »
Címkék
VAZ, VAZ meghibásodások Érzékelők Gyújtás befecskendezők Készülékek Indító vázlatok Elektromos autók Tápegység vaz 2110 gazella gazella cégnyilvántartók autójavítás
Legutóbbi bejegyzések
- Érzékelők az autóban: típusok és rendeltetés
- A világ legnagyobb elektromos autója EDumper,
- Lézeres fények.
- A halogén lámpák előnyei és hátrányai
- A parkolóérzékelők eszköze és működési elve
Levéltár
Archívumok 2010. augusztus 2017. július 2017. június 2017. május 2017. március 2016. március 2016. 2016. október 2016. július 2016. július 2016. június 2016. június 2016. július 2016. július 2016. július 2016. július 2015. január 2014. december 2014. november 2014. november 2014. november 2014. október 2014. szeptember 2014. augusztus 2014. július 2014. június 2014. május 2014. április 2014. február 2014. január 2014. december 2013. november 2013. november 2013. november 2013. november 2013. november 2013. november 2013. november 2013. november 2013. november 2013. november 2013. november 2013. március 2 1. 2013. május 2 2. 2013. augusztus 2 2. 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, 2012. szeptember, 2011., 2011., 2011., 2011., 2011., 2011.
Kategóriák
- Akkumulátor
- Videó
- Generátor
- Érzékelők
- Diagnosztika
- Gyújtás
- hírek
- Felszerelés
- Eszközök
- Javítás
- Gyújtógyertya
- Indító
- Rendszer
- Eszközök
- elektromos autók
- Tápegység
A közösségi hálózatokon vagyunk
Autó villanyszerelő@ Minden jog fenntartva. A webhely anyagainak másolásakor meg kell adnia az oldalra mutató hivatkozást.
Eszköz és működési elv
Az akkumulátor egy olyan eszköz, amely a kémiai energiát elektromos energiává alakítja. Bár az „akkumulátor” kifejezés két vagy több galvanikus cellából álló összeállításra utal, amely képes ilyen átalakításra, széles körben alkalmazzák egyetlen ilyen típusú cellára.
Minden ilyen cellának van egy katódja (pozitív elektróda) és egy anódja (negatív). Ezeket az elektródákat elektrolit választja el, amely biztosítja közöttük az ioncserét. Az elektródák anyagát és az elektrolit összetételét úgy választják meg, hogy elegendő elektromotoros erőt biztosítsanak az akkumulátor kivezetései között.
Mivel az elektródák korlátozott mennyiségű kémiai energiát tartalmaznak, az akkumulátor működés közben lemerül. A galvánelemek azon típusát, amely részleges vagy teljes kisütés utáni pótlásra alkalmas, akkumulátornak nevezzük. Az ilyen összekapcsolt cellákból álló szerelvény egy akkumulátor.Az akkumulátoros működés két állapot ciklikus változásával jár:
- Töltés - az akkumulátor elektromos vevőként működik, a cellák belsejében az elektromos energia kémiai változásokban valósul meg.
- Kisütés – a készülék elektromos áramforrásként működik, a kémiai reakciók energiáját elektromos energiává alakítva.
Felhasználási területek
A vanádium redox akkumulátorok rendkívül nagy kapacitása miatt jól használhatók a nagy energiatárolást igénylő iparágakban. Például az ilyen energiaforrások, például a szél- vagy a napenergia termelési volumenének kiegyensúlyozásának elősegítése, vagy a generátorok segítése abban, hogy szükség esetén nagy energialöketet nyeljenek el, vagy a távoli területek energiakínálatának és keresletének egyensúlyba hozása.
A vanádium redox akkumulátorok korlátozott önkisülési jellemzői hasznossá teszik azokat az olyan iparágakban, ahol az akkumulátorokat hosszú ideig kell tárolni minimális karbantartás és készenlét mellett. Ez vezetett a katonai elektronika bizonyos típusaiban való használatukhoz, például a GATOR bányászati rendszer érzékelőiben. Az a képességük, hogy áthaladnak, és nullán maradnak, alkalmassá teszi őket szoláris alkalmazásokhoz és olyan iparágakhoz, ahol az akkumulátoroknak üresen kell kezdeniük a napot, és a terheléstől és az időjárástól függően újra kell tölteniük. Például a lítium-ion akkumulátorok gyakran megsérülnek, ha térfogatuk 20%-a alatt hagyják lemerülni, így legtöbbször a 20-100%-os tartományban működnek, ami azt jelenti, hogy névleges kapacitásuk 20%-át tudják csak kihasználni.
Rendkívül gyors válaszidejük miatt gyakorlatilag nélkülözhetetlenek a szünetmentes tápegységekhez is, ahol ólom-savas akkumulátorok, sőt dízelgenerátorok helyett is használhatók. A gyors válaszidő is alkalmassá teszi őket frekvenciaszabályozásra. Jelenleg sem az UPS, sem a frekvenciagazdálkodási intézkedések önmagukban nem hatékonyak, de valószínű, hogy az akkumulátor ezekben az iparágakban is alkalmazást tud majd találni, ha különféle finanszírozási forrásokból tőkésítik. Ezen túlmenően ezek a képességek a vanádium redox akkumulátorokat hatékony „egy darabból álló” megoldássá teszik olyan kis elektromos hálózatok számára, amelyek a megbízható működéstől, a frekvenciaszabályozástól és a terhelésváltási igényektől függenek (például a megújuló energiaforrások nagy penetrációja, az erősen ingadozó terhelések vagy a optimalizálja a generátor hatékonyságát a válaszidő eltolásával).
A legnagyobb működő vanádium redox akkumulátorok
"Minami Hyakita" alállomás:
- Megjelenés dátuma: 2015. december
- Energia: 60 MWh
- Teljesítmény: 15 MW
- Munkaidő: 4 óra
- Ország: Japán
Büdös, Liaoning tartomány
- Megjelenés dátuma: N/A
- Energia: 10 MWh
- Teljesítmény: 5 MW
- Munkaidő: 2 óra
- Ország: Kína
Tomamae szélfarm
- Megjelenés dátuma: 2005
- Energia: 6 MWh
- Teljesítmény: 4 MW
- Munkaidő: 1 óra 30 perc
- Ország: Japán
Zhangbei projekt
- Megjelenés dátuma 2016
- Energia: 8 MWh
- Teljesítmény: 2 MW
- Munkaidő: 4 óra.
- Ország: Kína
SnoPUD MESA 2 projekt
- Megjelenés dátuma: 2017. március
- Energia: 8 MWh
- Teljesítmény: 2 MW
- Munkaidő: 4 óra.
- Ország: USA
Alállomás Escondidóban
- Megjelenés dátuma: 2017
- Energia: 8 MWh
- Teljesítmény: 2 MW
- Munkaidő: 4 óra.
- Ország: USA
Alállomás Pullmanben, Washingtonban
- Megjelenés dátuma: 2015. április
- Energia: 4 MWh
- Teljesítmény: 1 MW
- Munkaidő: 4 óra
- Ország: USA
2018-ra várhatóan befejeződik a vanádium redox akkumulátor fejlesztése Kínában. Energiája 800 MWh, teljesítménye 200 MW, üzemideje 4 óra lesz.
Feltételek
- Szekvenciális - az elemek egymás után következnek.
- Az elektromotoros erő (EMF) az a feszültség, amelyet egy akkumulátor vagy mágneses erő generál a Faraday törvényének megfelelően.
- Párhuzamos – Az elektromos alkatrészek úgy vannak elrendezve, hogy az áram két vagy több úton haladjon.
Ha több feszültségforrást használ, ezek sorba vagy párhuzamosan kapcsolhatók. A sorozatos változatnál azonos irányba hangolják, plusz a belső ellenállás, és algebrailag hozzáadódik az elektromotoros erő. Hasonló típusok gyakoriak a zseblámpákban, a játékokban és számos más készülékben. A cellákat sorba helyezzük a teljes emf növelése érdekében.
Két azonos irányú feszültségforrás soros csatlakoztatása. Az ábra egy lámpást mutat két cellával és egy lámpával
Akkumulátor - volt elemek többszörös csatlakoztatása. De van egy hátránya a soros csatlakozásnak, mivel hozzáadják a belső ellenállásokat. Néha ez problémákat okoz. Tegyük fel, hogy van két 6V-os elemed, amit a szokásos 12V helyett teszel bele. Ennek eredményeként nemcsak az EMF-et adta hozzá, hanem az egyes akkumulátorok belső ellenállását is.
Ha a sejtek egymással szemben helyezkednek el (egyik a másik mögött van), akkor a teljes EMF csökken.
Ez két feszültségforrás, amelyek sorba vannak kapcsolva egymással ellentétes kibocsátással. Az áram a nagyobb EMF irányába folyik, és a belső ellenállások összegzése korlátozza. Ilyen például a töltő. Biztos több emf van benne, mint az akkumulátorban
Ha két azonos elektromotoros erővel rendelkező forrás párhuzamosan helyezkedik el és a terhelési ellenálláshoz kapcsolódik, akkor a teljes EMF ugyanaz marad, mint az egyes források. A teljes belső ellenállás azonban csökkenni fog. Kiderült, hogy a párhuzamos változat több áramot tud generálni.
Két feszültségforrás egyetlen EMF-vel párhuzamosan van kombinálva. Egy EMF-et alkotnak, de kisebb a teljes ellenállásuk, mint egyenként. Hasonló kombinációkat használnak, ha nagyobb áramot kell elérni.
| Áttekintés |
|
| Ellenállások párhuzamos és soros csatlakoztatása |
|
| Kirchhoff szabályokat |
|
| Voltmérők és ampermérők |
|
| RC áramkörök |
|
Történelmi áttekintés
Az első galvánelem kifejlesztése Alessandro Volta olasz fizikus nevéhez fűződik. Az 1790-es években egy sor kísérletet végzett elektrokémiai jelenségekkel, és 1800 körül megalkotta az első akkumulátort, amelyet kortársai "voltaikus oszlopnak" neveztek. Az eszköz váltakozó cink- és ezüstkorongokból állt, amelyeket papír- vagy ruharétegek választottak el, amelyeket nátrium-hidroxid-oldatba áztattak.
Ezek a kísérletek képezték az alapját Michael Faradaynak az elektrokémia mennyiségi törvényeivel foglalkozó munkájának. Leírta az akkumulátor működési elvét, és a tudós munkája alapján létrehozták az első kereskedelmi forgalomban lévő elektromos cellákat. A további evolúció így nézett ki:
- 1836-ban a brit kémikus, John Daniel bemutatta a cella továbbfejlesztett modelljét, amely sósavba merített réz- és cinkelektródákból áll. Daniel eleme összehasonlíthatatlanul hatékonyabban volt képes állandó feszültséget biztosítani, mint Volt készülékei.
- 1839 További előrelépést tett Grove fizikus kétfolyadékos cellájával, amely egy porózus tartályban hígított kénsavba merített cinkből állt. Ez utóbbi egy salétromsavat tartalmazó edényből választotta le a kénsavat egy platina katóddal. A salétromsav oxidálószerként szolgált, hogy megakadályozza a hidrogén katódon történő felhalmozódása miatti feszültségveszteséget.Robert Bunsen német vegyész a platinát olcsó szénre cserélte a Grove-i cellában, és ezzel elősegítette az ilyen típusú akkumulátorok széles körű elfogadását.
- 1859-ben Gaston Plante feltalálta az ólom-sav cellát, a modern autóakkumulátor előfutára. Plante készüléke szokatlanul nagy áramot tudott termelni, de csaknem két évtizedig csak laboratóriumi kísérletekhez használták.
- 1895-1905 év. A nikkel-kadmium és a nikkel-vas alkáli elemek feltalálása. Ez lehetővé tette jelentős számú töltési-kisütési ciklusú rendszerek létrehozását.
- Az 1930-as évektől megkezdődött az ezüst-cink és higany-cink alkáli elemek fejlesztése, amelyek tömeg- és térfogategységenként nagy energiasűrűséget biztosítottak.
- A 20. század közepe óta a gyártási technológia fejlődése és az új anyagok megjelenése még erősebb és kompaktabb akkumulátorokhoz vezetett. A legfigyelemreméltóbb a nikkel-fém-hidrid és a lítium akkumulátorok piaci bevezetése volt.
Akkumulátorok töltése
Fő cikk: Töltő
Ahogy a kémiai energia kimerül, a feszültség és az áram csökken, és az akkumulátor működése megszűnik. Az akkumulátort (akkumulátorok akkumulátorát) bármely nagyobb feszültségű egyenforrásról töltheti, miközben korlátozza az áramerősséget. A leggyakoribb a töltőáram (amperben), amely arányos az akkumulátor feltételes névleges kapacitásának 1/10-ével (amperórában).
A széles körben elterjedt elektromos akkumulátorok (NiMH, NiCd) gyártói által terjesztett műszaki leírás alapján azonban feltételezhető, hogy ez a töltési mód, amelyet általában ún. alapértelmezett, egy nyolcórás munkanap időtartama alapján kerül kiszámításra, amikor a munkanap végén lemerült akkumulátort egy új munkanap kezdete előtt csatlakoztatják a hálózati töltőhöz. Az ilyen típusú akkumulátorok ilyen típusú töltési módja szisztematikus használat mellett lehetővé teszi a minőség-költség egyensúly fenntartását a termék működésében. Így a gyártó javaslatára ez az üzemmód csak nikkel-kadmium és nikkel-metálhidrid akkumulátorokhoz használható.
Sok akkumulátortípusnak különböző korlátai vannak, amelyeket figyelembe kell venni a töltés és az azt követő használat során, például a NiMH akkumulátorok érzékenyek a túltöltésre, a lítium akkumulátorok érzékenyek a túltöltésre, a feszültségre és a hőmérsékletre. A NiCd és NiMH akkumulátorok úgynevezett memóriaeffektussal rendelkeznek, amely a kapacitás csökkenésében áll a töltés során, amikor az akkumulátor nem teljesen lemerült. Ezenkívül az ilyen típusú akkumulátorok észrevehető önkisüléssel rendelkeznek, vagyis fokozatosan veszítenek töltésükből anélkül, hogy csatlakoznának a terheléshez. E hatás leküzdésére csepegtető töltés használható.
Akkumulátortöltési módszerek
Az akkumulátorok töltésére többféle módszert alkalmaznak; Általában a töltési mód az akkumulátor típusától függ.
- Lassú DC töltés
Töltsön a Q feltételes névleges kapacitás 0,1-0,2-ével arányos egyenárammal körülbelül 15-7 órán keresztül.
A leghosszabb és legbiztonságosabb töltési mód. A legtöbb akkumulátortípushoz alkalmas.
- gyors töltés
Töltsön 1/3 Q-val arányos egyenárammal kb. 3-5 órán keresztül.
- Gyorsított vagy "delta-V" töltés
Az akkumulátor névleges névleges kapacitásával arányos kezdeti töltőáramú töltés, amelynél az akkumulátor feszültségét folyamatosan mérik, és a töltés az akkumulátor teljes feltöltése után véget ér. A töltési idő körülbelül másfél óra. Az akkumulátor túlmelegedhet, és akár tönkre is teheti.
- fordított adózás
A hosszú töltőimpulzusok rövid kisülési impulzusokkal váltakozva hajtják végre. A fordított módszer leginkább a NiCd és NiMH akkumulátorok töltésére alkalmas, amelyekre jellemző az ún.n. "memória effektus".
