ניצול
סוללת חיזור ונדיום מורכבת מסדרה של סוללות שבהן שני אלקטרוליטים מופרדים על ידי קרום חילופי פרוטונים. שני האלקטרוליטים מבוססים על ונדיום: האלקטרוליט באלקטרודת הייחוס הטעונה חיובית מכיל יוני VO2+ ו-VO2+, ובזה הטעון שלילי, יוני V3+ ו-V2+. האלקטרוליט יכול להיווצר בכל אחד מכמה תהליכים, כולל פירוק אלקטרוליטי של תחמוצת ונדיום(V) (V2O5) בחומצה גופרתית (H2SO4). התמיסה במהלך הפעולה נשארת חומצית ביותר.
בסוללות זרימת ונדיום, שתי אלקטרודות הייחוס מחוברות בנוסף למיכלי אחסון ולמשאבות כך שניתן להזרים נפחים גדולים מאוד של אלקטרוליט דרך התא. מחזור הדם של אלקטרוליט נוזלי הוא מעט קשה ומגביל את השימוש בסוללות זרימת ונדיום בתעשיות הדורשות ניידות, מה שהופך אותן ליעילות במבנים נייחים גדולים.
כאשר סוללת ונדיום נטענת, יוני VO2+ באלקטרודת הייחוס הטעונה חיובית הופכים ליוני VO2+ כאשר האלקטרונים מנותקים ממסוף הסוללה החיובי. באופן דומה, באלקטרודת הייחוס השלילית, אלקטרונים ממירים יוני V3+ ל-V2+. במהלך הפריקה, תהליך זה מתהפך, וכתוצאה מכך מתח מעגל פתוח של 1.41 וולט ב-25 מעלות צלזיוס.
תכונות שימושיות נוספות של סוללות זרימת ונדיום כוללות תגובה מהירה מאוד לשינויי עומס ויכולת עומס גבוהה במיוחד. מחקר באוניברסיטת ניו סאות' ויילס הראה שהם יכולים להשיג זמני תגובה של פחות מחצי אלפית שנייה בשינויי עומס של 100% ולעמוד בעומס יתר של 400% במשך יותר מ-10 שניות. זמן התגובה מוגבל ברוב המקרים על ידי הציוד החשמלי. סוללות ונדיום המבוססות על חומצה גופרתית פועלות רק בטמפרטורות של 10-40C. אם הטמפרטורה נמוכה מטווח זה, יוני חומצה גופרתית מתגבשים. היעילות בתנועה הדדית בשימוש יומיומי נשארת ברמה של 65-75%.
תכונות של טעינה ופריקה
האנרגיה המשמשת לשחזור הקיבולת של הסוללה מגיעה ממטענים המחוברים לרשת החשמל. כדי לאלץ זרם לזרום בתוך התאים, מתח המקור חייב להיות גבוה מזה של הסוללה. עודף משמעותי ממתח הטעינה המחושב עלול להוביל לכשל בסוללה.
אלגוריתמי טעינה תלויים באופן ישיר באופן שבו הסוללה מסודרת ולאיזה סוג היא שייכת. לדוגמה, סוללות מסוימות יכולות לחדש בבטחה את הקיבולת שלהן ממקורות מתח קבוע. אחרים עובדים רק עם מקור זרם מתכוונן שיכול לשנות פרמטרים בהתאם לרמת הטעינה.
תהליך טעינה מאורגן לא נכון עלול לגרום נזק לסוללה. במקרים קיצוניים, הסוללה עלולה להתלקח או להתפוצץ. ישנן סוללות חכמות המצוידות במכשירי ניטור מתח. הפרמטרים העיקריים שיש לקחת בחשבון בעת הפעלת סוללות גלווניות הפיכות הם:
- אורך חיים, משך חיים. אפילו עם טיפול נכון, מספר מחזורי הטעינה של סוללה מוגבל. מערכות סוללות שונות לא תמיד מתבלות מאותן סיבות. אבל באופן כללי, חיי הסוללה מוגבלים בעיקר על ידי מספר מחזורי טעינה-פריקה מלאים, ושנית על ידי חיי השירות העיצוביים ללא התייחסות לעוצמת השימוש.
- זמן טעינה. העיצוב הבסיסי של הסוללה אינו מרמז על טעינה במהירות גבוהה באופן שרירותי: ההתנגדות הפנימית של התא הגלווני תוביל להמרה של זרם טעינה עודף לחום, מה שעלול להזיק למכשיר באופן בלתי הפיך. מנקודת מבט פיזית, זמן הטעינה מוגבל על ידי קצב הדיפוזיה המרבי של החומר הפעיל דרך האלקטרוליט.באופן פשטני, אנו יכולים להניח כי שחזור קיבולת מלאה בשעה אחת הוא אינדיקטור טוב.
- עומק פריקה. צוין כאחוז מההספק הנקוב. מתאר את הקיבולת הניתנת לשימוש. עבור סוגים שונים של סוללות, רמת פריקת הפעולה המומלצת עשויה להשתנות. עקב שינויים בפעולה או הזדקנות, מחוון העומק המרבי מאבד את ערכו המקורי.
תהליך דיפוזיה.
בשל תהליך הדיפוזיה, יישור צפיפות האלקטרוליטים בחלל מארז הסוללה ובנקבוביות המסה הפעילה של הלוחות, ניתן לשמור על קיטוב האלקטרודה בסוללה כאשר המעגל החיצוני כבוי.
קצב הדיפוזיה תלוי ישירות בטמפרטורת האלקטרוליט, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, התהליך מתרחש מהר יותר ויכול להשתנות מאוד בזמן, בין שעתיים ליום. נוכחותם של שני מרכיבים של פוטנציאל האלקטרודה בתנאים חולפים הובילה לחלוקה ל-EMF של שיווי משקל ולא שיווי משקל של הסוללה. EMF שיווי המשקל של הסוללה מושפע מהתוכן והריכוז של יונים של חומרים פעילים באלקטרוליט, כמו גם מהתכונות הכימיות והפיזיקליות של חומרים פעילים. התפקיד העיקרי בגודל ה-EMF ממלא צפיפות האלקטרוליט והטמפרטורה כמעט ואינה משפיעה עליו. התלות של EMF בצפיפות יכולה להתבטא בנוסחה:
ה-emf של הסוללה אינו שווה למתח הסוללה, אשר תלוי בנוכחות או היעדר עומס על הטרמינלים שלה.
אדמין 25/07/2011
תגובה
שם*
אֲתַר
אתר זה משתמש ב- Akismet כדי להילחם בספאם. גלה כיצד מעובדים נתוני ההערות שלך.
«מד טכומטר מכני
מתח הסוללה "
תגים
VAZ, VAZ תקלות חיישני הצתה מזרק התקני מתנע שרטוטים מכוניות חשמליות ספק כוח vaz 2110 gazelle gazelle רשמי עסקים תיקון רכב
ערכים אחרונים
- חיישנים ברכב: סוגים ומטרות
- EDumper המכונית החשמלית הגדולה בעולם,
- אורות לייזר.
- יתרונות וחסרונות של מנורות הלוגן
- המכשיר ועיקרון הפעולה של חיישני חניה
אַרְכִיוֹן
ארכיון בחר ספטמבר 2019 אוגוסט 2017 יולי 2017 יוני 2017 מאי 2017 אפריל 2017 במרץ 2016 דצמבר 2016 2016 אוקטובר 2016 ספטמבר 2016 מאי 2016 אפריל 2016 במרץ 2015 פברואר 2016 נובמבר 2015 אוקטובר 2015 מאי 2015 ינואר 2015 דצמבר 2014 נובמבר 2014 אוקטובר 2014 ספטמבר 2014 אוגוסט 2014 יולי 2014 יוני 2014 מאי 2014 אפריל 2014 פברואר 2014 ינואר 2014 דצמבר 2013 נובמבר 2013 אוקטובר 2013 אוקטובר 2013 12 באוגוסט 2013 12 באוגוסט 2013 12 בספטמבר 1220 ביוני 12020 ביוני 12020 ביוני 12020 ביוני 12020 ביוני 2012, 2012, 2011, 2012, 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011 2011, ספטמבר 2012, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011
קטגוריות
- סוללת מצבר
- וִידֵאוֹ
- גֵנֵרָטוֹר
- חיישנים
- אבחון
- הַצָתָה
- חֲדָשׁוֹת
- צִיוּד
- התקנים
- לְתַקֵן
- מצת
- מַתנֵעַ
- תָכְנִית
- התקנים
- מכוניות חשמליות
- ספק כוח
אנחנו ברשתות חברתיות
חשמלאי רכב@ כל הזכויות שמורות. בעת העתקת חומרי האתר, עליך לספק קישור לאתר.
מכשיר ועיקרון הפעולה
סוללה היא מכשיר הממיר אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. למרות שהמונח "סוללה" מתייחס למכלול של שני תאים גלווניים או יותר המסוגלים לבצע המרה כזו, הוא מיושם באופן נרחב על תא בודד מסוג זה.
לכל תא כזה יש קתודה (אלקטרודה חיובית) ואנודה (שלילית). אלקטרודות אלו מופרדות על ידי אלקטרוליט המבטיח חילופי יונים ביניהן. חומרי האלקטרודה והרכב האלקטרוליטים נבחרים כדי לספק כוח אלקטרומוטיבי מספיק בין מסופי הסוללה.
מכיוון שהאלקטרודות מכילות פוטנציאל מוגבל של אנרגיה כימית, הסוללה תתרוקן במהלך הפעולה. סוג התאים הגלווניים, המותאם למילוי לאחר פריקה חלקית או מלאה, נקרא סוללה. מכלול של תאים מחוברים כאלה הוא סוללה.פעולת הסוללה כרוכה בשינוי מחזורי של שני מצבים:
- טעינה - הסוללה פועלת כמקלט חשמל, בתוך התאים האנרגיה החשמלית מתממשת בשינויים כימיים.
- פריקה - המכשיר מתפקד כמקור לזרם חשמלי על ידי המרת האנרגיה של תגובות כימיות לאנרגיה חשמלית.
תחומי שימוש
הקיבולת האולטרה-גבוהה האופיינית לסוללות חיזור ונדיום הופכת אותן למתאימות לשימוש בתעשיות הדורשות אחסון אנרגיה גבוה. למשל, עזרה באיזון נפח הייצור של מקורות אנרגיה כאלה כמו רוח או שמש, או עזרה לגנרטורים לספוג גלים גדולים של אנרגיה בעת הצורך, או איזון בין היצע וביקוש לאנרגיה לאזורים מרוחקים.
מאפייני הפריקה העצמית המוגבלים של סוללות חיזור ונדיום הופכות אותן לשימושיות בתעשיות בהן יש לאחסן סוללות לפרקי זמן ארוכים עם תחזוקה מינימלית ומוכנות. זה הוביל לשימוש שלהם בכמה סוגים של אלקטרוניקה צבאית, למשל, בחיישנים של מערכת הכרייה GATOR. היכולת שלהם לעבור אופניים ולהישאר באפס הופכת אותם למתאימים ליישומים סולאריים ולתעשיות שבהן הסוללות חייבות להתחיל את היום ריקות ולהיטען מחדש בהתאם לעומס ומזג האוויר. לדוגמה, סוללות ליתיום יון נפגעות לעיתים קרובות כאשר נותנים להן להתרוקן מתחת ל-20% מהנפח שלהן, ולכן לרוב הן פועלות בטווח של 20 עד 100%, מה שאומר שהן יכולות להשתמש רק ב-20% מהקיבולת הנקובת שלהן.
זמן התגובה המהיר ביותר שלהם גם הופך אותם לחיוניים למעשה עבור ספקי כוח אל-פסק, שם הם יכולים לשמש במקום סוללות עופרת חומצה ואפילו גנרטורים דיזל. כמו כן זמן התגובה המהיר הופך אותם למתאימים לבקרת תדרים. נכון לעכשיו, לא UPS ולא אמצעי ניהול תדרים יעילים בפני עצמם, אך סביר להניח שהסוללה תוכל למצוא יישומים בתעשיות אלו כשהיא מוון ממקורות מימון שונים. בנוסף, יכולות אלו הופכות את סוללות חיזור ונדיום לפתרון יעיל "מקשה אחת" עבור רשתות חשמל קטנות התלויות בפעילות אמינה, בקרת תדרים וצורכי החלפת עומסים (כגון חדירה גבוהה של חומרים מתחדשים, עומסים משתנים מאוד או הרצון לייעל את יעילות הגנרטור על ידי שינוי זמן התגובה).
סוללות החיזור הונדיום הגדולות ביותר הפועלות
תחנת משנה "Minami Hyakita":
- תאריך השקה: דצמבר 2015
- אנרגיה: 60 MWh
- הספק: 15 מגה וואט
- זמן עבודה: 4 שעות
- מדינה: יפן
מסריח, מחוז ליאונינג
- תאריך השקה: לא זמין
- אנרגיה: 10 MWh
- הספק: 5 מגה וואט
- זמן עבודה: שעתיים
- מדינה: סין
חוות הרוח Tomamae
- תאריך השקה: 2005
- אנרגיה: 6 MWh
- הספק: 4 מגה וואט
- זמן עבודה: שעה ו-30 דקות
- מדינה: יפן
פרויקט Zhangbei
- תאריך השקה 2016
- אנרגיה: 8 MWh
- הספק: 2 מגה וואט
- זמן עבודה: 4 שעות.
- מדינה: סין
פרויקט SnoPUD MESA 2
- תאריך השקה: מרץ 2017
- אנרגיה: 8 MWh
- הספק: 2 מגה וואט
- זמן עבודה: 4 שעות.
- מדינה: ארה"ב
תחנת משנה באסקונדידו
- תאריך השקה: 2017
- אנרגיה: 8 MWh
- הספק: 2 מגה וואט
- זמן עבודה: 4 שעות.
- מדינה: ארה"ב
תחנת משנה בפולמן, וושינגטון
- תאריך השקה: אפריל 2015
- אנרגיה: 4 MWh
- הספק: 1 MW
- זמן עבודה: 4 שעות
- מדינה: ארה"ב
עד 2018, פיתוח סוללת חיזור ונדיום צפוי להסתיים בסין. האנרגיה שלו תהיה 800 מגוואט, הספק - 200 מגוואט, וזמן פעולה - 4 שעות.
תנאים
- רצף - אלמנטים עוקבים בזה אחר זה.
- כוח אלקטרו-מוטיבי (EMF) הוא המתח שנוצר על ידי סוללה או כוח מגנטי בהתאם לחוק פאראדיי.
- מקביל - רכיבים חשמליים מסודרים כך שהזרם זורם לאורך שני נתיבים או יותר.
אם אתה משתמש במספר מקורות מתח, ניתן לחבר אותם בסדרה או במקביל. עם גרסת הסדרה, הם מכוונים לאותו כיוון, ההתנגדות הפנימית מתווספת, והכוח האלקטרוני מתווסף באופן אלגברי. סוגים דומים נפוצים בפנסים, צעצועים ומגוון מכשירים אחרים. תאים ממוקמים בסדרה כדי להגדיל את סך ה-emf.
חיבור טורי של שני מקורות מתח באותו כיוון. בתרשים נראה פנס עם שני תאים ומנורה אחת
סוללה - חיבור מרובה של אלמנטים וולט. אבל יש חסרון אחד בחיבור טורי, שכן מתווספות התנגדויות פנימיות. לפעמים זה יוצר בעיות. נניח שיש לך שתי סוללות 6V שאתה מכניס במקום ה-12V הרגיל. כתוצאה מכך, הוספת לא רק את ה-EMF, אלא גם את ההתנגדות הפנימית מכל סוללה.
אם התאים ממוקמים באופוזיציה (אחד ממוקם מאחורי השני), אז ה-EMF הכולל יקטן.
אלו שני מקורות מתח המחוברים בסדרה עם פליטות מנוגדות. הזרם זורם בכיוון של EMF גדול יותר והוא מוגבל על ידי סיכום ההתנגדויות הפנימיות. דוגמה לכך היא מטען. זה חייב להיות יותר emf מאשר הסוללה
אם שני מקורות עם אותו כוח אלקטרו-מוטיבי ממוקמים במקביל ומחוברים להתנגדות העומס, אזי ה-EMF הכולל נשאר זהה לאלה הבודדים. עם זאת, ההתנגדות הפנימית הכוללת תפחת. מסתבר שהגרסה המקבילה יכולה לייצר יותר זרם.
שני מקורות מתח עם EMF יחיד משולבים בחיבור מקביל. הם יוצרים EMF אחד, אך יש להם פחות התנגדות כוללת מאשר בנפרד. שילובים דומים משמשים אם אתה צריך להשיג יותר זרם.
| סקירה כללית |
|
| חיבור מקביל וסדרתי של נגדים |
|
| קירכהוף שולט |
|
| מדי מתח ומד זרם |
|
| מעגלי RC |
|
סקירה היסטורית
פיתוח התא הגלווני הראשון נזקף לזכות הפיזיקאי האיטלקי אלסנדרו וולטה. הוא ערך סדרה של ניסויים בתופעות אלקטרוכימיות במהלך שנות ה-90 ובסביבות 1800 הוא יצר את הסוללה הראשונה, אותה כינו בני דורו "העמוד הוולטאי". המכשיר היה מורכב מדיסקיות אבץ וכסף לסירוגין המופרדות על ידי שכבות של נייר או בד שהושרו בתמיסת נתרן הידרוקסיד.
ניסויים אלו הפכו לבסיס לעבודתו של מייקל פאראדיי על החוקים הכמותיים של האלקטרוכימיה. הוא תיאר את עקרון הפעולה של הסוללה, ועל סמך עבודתו של המדען נוצרו התאים החשמליים המסחריים הראשונים. אבולוציה נוספת נראתה כך:
- בשנת 1836 הציג הכימאי הבריטי ג'ון דניאל מודל משופר של התא, המורכב מאלקטרודות נחושת ואבץ טבולות בחומצה הידרוכלורית. האלמנט של דניאל הצליח לספק מתח קבוע ביעילות רבה יותר מהמכשירים של וולט.
- 1839 התקדמות נוספת בוצעה על ידי הפיזיקאי גרוב עם התא הדו-נוזלי שלו, המורכב מאבץ טבול בחומצה גופרתית מדוללת במיכל נקבובי. האחרון הפריד בין חומצה גופרתית מכלי המכיל חומצה חנקתית ובתוכו הונחה קתודה פלטינה. החומצה החנקתית שימשה כחומר מחמצן למניעת אובדן מתח עקב הצטברות מימן בקתודה.הכימאי הגרמני רוברט בונסן החליף את הפלטינה בפחמן זול בתא הגרוב ובכך קידם את הקבלה הנרחבת של סוללות מסוג זה.
- בשנת 1859, גסטון פלאנטה המציא את תא העופרת-חומצה, המבשר של סוללת המכונית המודרנית. המכשיר של פלאנטה הצליח להפיק זרם גדול בצורה יוצאת דופן, אך שימש רק לניסויים במעבדות במשך כמעט שני עשורים.
- 1895-1905 שנים. המצאת יסודות אלקליין ניקל-קדמיום וניקל-ברזל. זה איפשר ליצור מערכות עם מספר לא מבוטל של מחזורי טעינה-פריקה.
- מאז שנות ה-30 החל פיתוח של סוללות אלקליין כסף-אבץ וכספית-אבץ, שסיפקו צפיפות אנרגיה גבוהה ליחידת משקל ונפח.
- מאז אמצע המאה ה-20, התקדמות טכנולוגיית הייצור והופעת חומרים חדשים הובילו לסוללות חזקות וקומפקטיות עוד יותר. הבולט ביותר היה הכנסת סוללות ניקל-מתכת הידריד וליתיום לשוק.
טעינת סוללות
מאמר מרכזי: מַטעֵן
כשהאנרגיה הכימית מתרוקנת, המתח והזרם יורדים, והסוללה מפסיקה לתפקד. ניתן לטעון את הסוללה (סוללת הסוללות) מכל מקור DC במתח גבוה יותר תוך הגבלת הזרם. הנפוץ ביותר הוא זרם הטעינה (באמפר), פרופורציונלי ל-1/10 מהקיבולת הנומינלית המותנית של הסוללה (באמפר שעות).
עם זאת, בהתבסס על התיאור הטכני המופץ על ידי יצרנים של סוללות חשמליות בשימוש נרחב (NiMH, NiCd), ניתן להניח שמצב טעינה זה, המכונה בדרך כלל תֶקֶן, מחושב על סמך משך יום עבודה בן שמונה שעות, כאשר הסוללה, שנפרקה בתום יום העבודה, מחוברת למטען החשמלי לפני תחילת יום עבודה חדש. השימוש במצב טעינה כזה לסוללות מסוג זה בשימוש שיטתי מאפשר לשמור על איזון איכות-עלות בתפעול המוצר. לפיכך, לפי הצעת היצרן, ניתן להשתמש במצב זה רק עבור סוללות ניקל-קדמיום וניקל-מתכת הידריד.
לסוגים רבים של סוללות יש מגבלות שונות שיש לקחת בחשבון במהלך הטעינה והשימוש לאחר מכן, למשל, סוללות NiMH רגישות לטעינת יתר, סוללות ליתיום רגישות לפריקת יתר, מתח וטמפרטורה. לסוללות NiCd ו-NiMH יש מה שנקרא אפקט זיכרון, המורכב מירידה בקיבולת כאשר הטעינה מתבצעת כאשר הסוללה אינה ריקה לחלוטין. כמו כן, לסוללות מסוג זה יש פריקה עצמית בולטת, כלומר, הן מאבדות בהדרגה מטען מבלי להיות מחוברות לעומס. כדי להילחם באפקט זה, ניתן להשתמש בטעינת טפטוף.
שיטות טעינת סוללה
מספר שיטות משמשות לטעינת סוללות; בדרך כלל, שיטת הטעינה תלויה בסוג הסוללה.
- טעינת DC איטית
טעינה בזרם ישר פרופורציונלי ל-0.1-0.2 מהקיבולת הנומינלית המותנית Q למשך כ-15-7 שעות, בהתאמה.
שיטת הטעינה הארוכה והבטוחה ביותר. מתאים לרוב סוגי הסוללות.
- טעינה מהירה
טעינה בזרם ישר פרופורציונלי ל-1/3 Q למשך כ-3-5 שעות.
- טעינה מואצת או "דלתא-V".
טעינה עם זרם טעינה ראשוני פרופורציונלי לקיבולת הנומינלית של המצבר, בו מתח המצבר נמדד כל הזמן והטעינה מסתיימת לאחר טעינת המצבר במלואה. זמן הטעינה הוא כשעה וחצי. הסוללה עלולה להתחמם יתר על המידה ואף להרוס אותה.
- טעינה הפוכה
הוא מבוצע על ידי החלפת פעימות טעינה ארוכים עם פולסי פריקה קצרים. השיטה ההפוכה שימושית ביותר לטעינת סוללות NiCd ו-NiMH, המאופיינות במה שנקרא.נ. "אפקט זיכרון".
