Eksploatacja
Bateria redoks wanadu składa się z szeregu baterii, w których dwa elektrolity są oddzielone membraną do wymiany protonów. Oba elektrolity są oparte na wanadzie: elektrolit w dodatnio naładowanej elektrodzie odniesienia zawiera jony VO2+ i VO2+, aw naładowanej ujemnie jony V3+ i V2+. Elektrolit można wytworzyć w jednym z kilku procesów, w tym w elektrolitycznej dysocjacji tlenku wanadu(V) (V2O5) w kwasie siarkowym (H2SO4). Roztwór podczas pracy pozostaje wyjątkowo kwaśny.
W akumulatorach przepływowych wanadu obie elektrody odniesienia są dodatkowo połączone ze zbiornikami magazynowymi i pompami, dzięki czemu w ogniwie mogą krążyć bardzo duże ilości elektrolitu. Obieg ciekłego elektrolitu jest nieco utrudniony i ogranicza stosowanie akumulatorów wanadowych przepływowych w branżach wymagających mobilności, dzięki czemu są one skuteczne w dużych budynkach stacjonarnych.
Gdy akumulator wanadowy jest naładowany, jony VO2+ w dodatnio naładowanej elektrodzie odniesienia zamieniają się w jony VO2+, gdy elektrony są odłączane od dodatniego zacisku akumulatora. Podobnie w ujemnej elektrodzie odniesienia elektrony przekształcają jony V3+ w V2+. Podczas rozładowania proces ten ulega odwróceniu, w wyniku czego napięcie w obwodzie otwartym wynosi 1,41 V w temperaturze 25°C.
Inne użyteczne właściwości akumulatorów wanadowych to bardzo szybka reakcja na zmiany obciążenia i wyjątkowo wysoka przeciążalność. Badania przeprowadzone na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii wykazały, że mogą osiągnąć czas reakcji poniżej pół milisekundy przy 100% zmianach obciążenia i wytrzymać 400% przeciążenia przez ponad 10 sekund. Czas odpowiedzi jest w większości przypadków ograniczony przez sprzęt elektryczny. Akumulatory wanadowe na bazie kwasu siarkowego działają tylko w temperaturach 10-40C. Jeśli temperatura jest poniżej tego zakresu, krystalizują jony kwasu siarkowego. Sprawność w ruchu posuwisto-zwrotnym w codziennym użytkowaniu utrzymuje się na poziomie 65-75%.
Funkcje ładowania i rozładowywania
Energia wykorzystywana do przywracania pojemności baterii pochodzi z ładowarek podłączonych do sieci. Aby wymusić przepływ prądu w ogniwach, napięcie źródła musi być wyższe niż napięcie akumulatora. Znaczne przekroczenie obliczonego napięcia ładowania może doprowadzić do awarii akumulatora.
Algorytmy ładowania bezpośrednio zależą od tego, w jaki sposób bateria jest ułożona i do jakiego typu należy. Na przykład niektóre akumulatory mogą bezpiecznie uzupełniać swoją pojemność ze źródeł stałego napięcia. Inne pracują tylko z regulowanym źródłem prądu, które może zmieniać parametry w zależności od poziomu naładowania.
Nieprawidłowo zorganizowany proces ładowania może uszkodzić akumulator. W skrajnych przypadkach bateria może się zapalić lub eksplodować. Istnieją inteligentne akumulatory wyposażone w urządzenia monitorujące napięcie. Główne parametry, które należy wziąć pod uwagę podczas eksploatacji odwracalnych akumulatorów galwanicznych to:
- Długość życia. Nawet przy prawidłowej obsłudze liczba cykli ładowania akumulatora jest ograniczona. Różne systemy akumulatorów nie zawsze zużywają się z tych samych powodów. Generalnie jednak żywotność baterii jest ograniczona przede wszystkim liczbą pełnych cykli ładowania-rozładowania, a po drugie projektowaną żywotnością bez odniesienia do intensywności użytkowania.
- Czas ładowania. Podstawowa konstrukcja baterii nie zakłada ładowania z dowolnie dużą prędkością: wewnętrzna rezystancja ogniwa galwanicznego doprowadzi do zamiany nadmiernego prądu ładowania na ciepło, co może nieodwracalnie uszkodzić urządzenie. Z fizycznego punktu widzenia czas ładowania jest ograniczony maksymalną szybkością dyfuzji materiału aktywnego przez elektrolit.W dużym uproszczeniu możemy założyć, że przywrócenie pełnej pojemności w ciągu godziny jest dobrym wskaźnikiem.
- Głębokość rozładowania. Określony jako procent mocy znamionowej. Opisuje użyteczną pojemność. W przypadku różnych typów akumulatorów zalecany operacyjny poziom rozładowania może się różnić. Z powodu zmian w eksploatacji lub starzenia się, wskaźnik maksymalnej głębokości traci swoją pierwotną wartość.
proces dyfuzji.
Dzięki procesowi dyfuzji, wyrównania gęstości elektrolitu we wnęce obudowy akumulatora oraz w porach masy czynnej płytek, polaryzacja elektrody może być zachowana w akumulatorze przy wyłączonym obwodzie zewnętrznym.
Szybkość dyfuzji zależy bezpośrednio od temperatury elektrolitu, im wyższa temperatura, tym szybciej zachodzi proces i może się znacznie różnić w czasie, od dwóch godzin do dnia. Obecność dwóch składowych potencjału elektrodowego w warunkach nieustalonych doprowadziła do podziału baterii na równowagowe i nierównowagowe pola elektromagnetyczne. Na równowagowe pole elektromagnetyczne baterii ma wpływ zawartość i stężenie jonów substancji aktywnych w elektrolicie oraz właściwości chemiczne i fizyczne substancji aktywnych. Główną rolę w wielkości pola elektromagnetycznego odgrywa gęstość elektrolitu, a temperatura praktycznie na nią nie wpływa. Zależność pola elektromagnetycznego od gęstości można wyrazić wzorem:
Siła emf akumulatora nie jest równa napięciu akumulatora, co zależy od obecności lub braku obciążenia na jego zaciskach.
admin25/07/2011
Komentarz
Nazwa *
Strona
Ta strona używa Akismet do walki ze spamem. Dowiedz się, jak przetwarzane są Twoje dane dotyczące komentarzy.
« Obrotomierz mechaniczny
Napięcie baterii "
Tagi
Awarie VAZ, VAZ Czujniki Urządzenia wtryskiwaczy zapłonu Schematy rozruszników Samochody elektryczne Zasilanie vaz 2110 gazela gazela rejestratory biznesowe naprawa samochodów
ostatnie wejścia
- Czujniki w samochodzie: rodzaje i przeznaczenie
- Największy na świecie samochód elektryczny EDumper,
- Światła laserowe.
- Zalety i wady lamp halogenowych
- Urządzenie i zasada działania czujników parkowania
Archiwa
Archiwum Wybierz WRZESIEŃ 2019 sierpień 2017 lipiec 2017 czerwiec 2017 maj 2017 kwiecień 2017 marzec 2017 grudzień 2016 listopad 2016 październik 2016 wrzesień 2016 sierpień 2016 lipiec 2016 czerwiec 2016 maj 2016 kwiecień 2016 marzec 2016 luty 2016 listopad 2015 październik 2015 sierpień 2015 lipiec 2015 czerwiec 2015 maj 2015 styczeń 2015 grudzień 2014 listopad 2014 październik 2014 wrzesień 2014 sierpień 2014 lipiec 2014 czerwiec 2014 maj 2014 kwiecień 2014 luty 2014 styczeń 2014 grudzień 2013 listopad 2013 październik 2013 sierpień 2013 czerwiec 2013 maj 2013 mar wrzesień 2012, 2013, 2012, 2012, 2012, 2012, 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, wrzesień 2012, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011
Kategorie
- Bateria akumulatora
- Wideo
- Generator
- Czujniki
- Diagnostyka
- Zapłon
- Aktualności
- Ekwipunek
- Urządzenia
- Naprawa
- Świeca
- Rozrusznik
- Schemat
- Urządzenia
- samochody elektryczne
- Zasilacz
Jesteśmy w sieciach społecznościowych
Auto elektryk@ Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiując materiały witryny, musisz podać link do witryny.
Urządzenie i zasada działania
Bateria to urządzenie, które zamienia energię chemiczną na energię elektryczną. Chociaż termin „akumulator” odnosi się do zespołu dwóch lub więcej ogniw galwanicznych zdolnych do takiej konwersji, jest szeroko stosowany do pojedynczego ogniwa tego typu.
Każde takie ogniwo ma katodę (elektrodę dodatnią) i anodę (ujemną). Elektrody te są oddzielone elektrolitem, który zapewnia wymianę jonów między nimi. Materiały elektrodowe i skład elektrolitu są dobrane tak, aby zapewnić wystarczającą siłę elektromotoryczną między zaciskami akumulatora.
Ponieważ elektrody zawierają ograniczony potencjał energii chemicznej, bateria ulegnie rozładowaniu podczas pracy. Rodzaj ogniw galwanicznych, który jest przystosowany do uzupełniania po częściowym lub całkowitym rozładowaniu, nazywa się baterią. Zespół takich połączonych ze sobą ogniw to bateria.Praca bateryjna polega na cyklicznej zmianie dwóch stanów:
- Ładowanie - bateria pracuje jako odbiornik energii elektrycznej, wewnątrz ogniw energia elektryczna realizowana jest w przemianach chemicznych.
- Rozładowanie - urządzenie pełni funkcję źródła prądu elektrycznego, zamieniając energię reakcji chemicznych na energię elektryczną.
Obszary zastosowania
Ultrawysoka pojemność charakterystyczna dla akumulatorów wanadowo-redoks sprawia, że doskonale nadają się do stosowania w branżach wymagających wysokiego magazynowania energii. Na przykład, pomoc w zbilansowaniu wielkości produkcji takich źródeł energii, jak wiatr czy słońce, lub pomoc generatorom w pochłanianiu dużych skoków energii, gdy jest to potrzebne, lub zrównoważenie podaży i popytu na energię dla odległych obszarów.
Ograniczone właściwości samorozładowania akumulatorów wanadowo-redoks sprawiają, że są one przydatne w branżach, w których akumulatory muszą być przechowywane przez długi czas przy minimalnej konserwacji i gotowości. Doprowadziło to do ich zastosowania w niektórych rodzajach elektroniki wojskowej, na przykład w czujnikach systemu górniczego GATOR. Ich zdolność do nieprzerwanej pracy i pozostawania na poziomie zera sprawia, że nadają się do zastosowań słonecznych i branż, w których akumulatory muszą zaczynać dzień puste i ładować się w zależności od obciążenia i pogody. Na przykład akumulatory litowo-jonowe często ulegają uszkodzeniu, gdy pozwala się im rozładować poniżej 20% swojej objętości, więc najczęściej działają w zakresie od 20 do 100%, co oznacza, że mogą wykorzystać tylko 20% ich pojemności znamionowej.
Ich niezwykle szybki czas reakcji sprawia, że są praktycznie niezastąpione w zasilaczach bezprzerwowych, gdzie mogą być stosowane zamiast akumulatorów kwasowo-ołowiowych, a nawet generatorów diesla. Również szybki czas odpowiedzi sprawia, że nadają się do regulacji częstotliwości. W tej chwili ani zasilacze UPS, ani środki zarządzania częstotliwością same w sobie nie są skuteczne, ale jest prawdopodobne, że akumulator będzie w stanie znaleźć zastosowanie w tych branżach, gdy zostanie skapitalizowany z różnych źródeł finansowania. Ponadto te możliwości sprawiają, że akumulatory wanadu redox są skutecznym „jednoczęściowym” rozwiązaniem dla małych sieci energetycznych, które zależą od niezawodnego działania, kontroli częstotliwości i potrzeb związanych z przełączaniem obciążenia (takich jak wysoka penetracja odnawialnych źródeł energii, duże wahania obciążenia lub chęć zoptymalizuj wydajność generatora poprzez przesunięcie czasu odpowiedzi).
Największe działające akumulatory wanadowo-redoks
Podstacja „Minami Hyakita”:
- Data premiery: grudzień 2015
- Energia: 60 MWh
- Moc: 15 MW
- Czas pracy: 4 godziny
- Kraj: Japonia
Śmierdząca, prowincja Liaoning
- Data wprowadzenia: nie dotyczy
- Energia: 10 MWh
- Moc: 5 MW
- Czas pracy: 2 godziny
- Kraj: Chiny
Farma wiatrowa Tomamae
- Data uruchomienia: 2005
- Energia: 6 MWh
- Moc: 4 MW
- Czas pracy: 1 godzina 30 minut
- Kraj: Japonia
Projekt Zhangbei
- Data uruchomienia 2016
- Energia: 8 MWh
- Moc: 2 MW
- Czas pracy: 4 godziny.
- Kraj: Chiny
Projekt SnoPUD MESA 2
- Data wprowadzenia: marzec 2017
- Energia: 8 MWh
- Moc: 2 MW
- Czas pracy: 4 godziny.
- Kraj: USA
Podstacja w Escondido
- Data uruchomienia: 2017
- Energia: 8 MWh
- Moc: 2 MW
- Czas pracy: 4 godziny.
- Kraj: USA
Podstacja w Pullman, Waszyngton
- Data wprowadzenia: kwiecień 2015
- Energia: 4 MWh
- Moc: 1 MW
- Czas pracy: 4 godziny
- Kraj: USA
Oczekuje się, że do 2018 r. w Chinach zostanie ukończony rozwój akumulatora redoks wanadu. Jej energia wyniesie 800 MWh, moc - 200 MW, a czas pracy - 4 godziny.
Semestry
- Sekwencyjny — elementy następują po sobie.
- Siła elektromotoryczna (EMF) to napięcie generowane przez baterię lub siłę magnetyczną zgodnie z prawem Faradaya.
- Równolegle — elementy elektryczne są rozmieszczone w taki sposób, że prąd płynie wzdłuż dwóch lub więcej ścieżek.
Jeśli używasz wielu źródeł napięcia, można je połączyć szeregowo lub równolegle. W wersji szeregowej są one strojone w tym samym kierunku, rezystancja wewnętrzna jest dodawana, a siła elektromotoryczna jest dodawana algebraicznie. Podobne typy są powszechne w latarkach, zabawkach i wielu innych urządzeniach. Komórki są umieszczane szeregowo, aby zwiększyć całkowity emf.
Szeregowe połączenie dwóch źródeł napięcia w tym samym kierunku. Schemat przedstawia latarnię z dwiema komórkami i jedną lampą
Bateria - wielokrotne połączenie elementów woltowych. Ale jest jedna wada w połączeniu szeregowym, ponieważ dodawane są wewnętrzne rezystancje. Czasami stwarza to problemy. Załóżmy, że masz dwie baterie 6V, które włożyłeś zamiast zwykłych 12V. W rezultacie dodałeś nie tylko EMF, ale także rezystancję wewnętrzną z każdej baterii.
Jeśli komórki znajdują się w opozycji (jedna znajduje się za drugą), całkowita siła pola elektromagnetycznego zmniejszy się.
Są to dwa źródła napięcia połączone szeregowo z przeciwstawnymi emisjami. Prąd płynie w kierunku większego pola elektromagnetycznego i jest ograniczony przez sumowanie rezystancji wewnętrznych. Przykładem jest ładowarka. Musi mieć więcej emf niż bateria
Jeżeli dwa źródła o tej samej sile elektromotorycznej są umieszczone równolegle i połączone z rezystancją obciążenia, to całkowita siła elektromotoryczna pozostaje taka sama jak poszczególne. Jednak całkowity opór wewnętrzny zostanie zmniejszony. Okazuje się, że wersja równoległa może generować więcej prądu.
Dwa źródła napięcia z jednym polem elektromagnetycznym są połączone równolegle. Tworzą jeden EMF, ale mają mniejszy całkowity opór niż pojedynczo. Podobne kombinacje są używane, jeśli chcesz uzyskać więcej prądu.
| Przegląd |
|
| Połączenie równoległe i szeregowe rezystorów |
|
| Zasady Kirchhoffa |
|
| Woltomierze i amperomierze |
|
| Obwody RC |
|
Przegląd Historyczny
Opracowanie pierwszego ogniwa galwanicznego przypisuje się włoskiemu fizykowi Alessandro Volta. Przeprowadził szereg eksperymentów ze zjawiskami elektrochemicznymi w latach 90. XVIII wieku i około 1800 r. stworzył pierwszą baterię, którą współcześni nazywali „kolumną fotowoltaiczną”. Urządzenie składało się z naprzemiennych krążków cynkowych i srebrnych oddzielonych warstwami papieru lub tkaniny nasączonych roztworem wodorotlenku sodu.
Eksperymenty te stały się podstawą pracy Michaela Faradaya nad ilościowymi prawami elektrochemii. Opisał zasadę działania baterii i na podstawie prac naukowca powstały pierwsze komercyjne ogniwa elektryczne. Dalsza ewolucja wyglądała tak:
- W 1836 roku brytyjski chemik John Daniel przedstawił ulepszony model ogniwa, składający się z elektrod miedzianych i cynkowych zanurzonych w kwasie solnym. Element Daniela był w stanie zapewnić stałe napięcie nieporównywalnie wydajniej niż urządzenia Volta.
- 1839 Dalsze postępy poczynił fizyk Grove dzięki swojej dwucieczowej celi, składającej się z cynku zanurzonego w rozcieńczonym kwasie siarkowym w porowatym pojemniku. Ten ostatni oddzielał kwas siarkowy z naczynia zawierającego kwas azotowy z umieszczoną w nim katodą platynową. Kwas azotowy służył jako środek utleniający zapobiegający utracie napięcia spowodowanej gromadzeniem się wodoru na katodzie.Niemiecki chemik Robert Bunsen zastąpił platynę niedrogim węglem w ogniwie Grove i tym samym promował powszechną akceptację tego typu baterii.
- W 1859 Gaston Plante wynalazł ogniwo kwasowo-ołowiowe, prekursor nowoczesnego akumulatora samochodowego. Urządzenie Plante'a było w stanie wytworzyć niezwykle duży prąd, ale przez prawie dwie dekady było używane tylko do eksperymentów w laboratoriach.
- 1895-1905 lat. Wynalezienie pierwiastków alkalicznych niklowo-kadmowych i niklowo-żelaznych. Umożliwiło to stworzenie systemów o znacznej liczbie cykli ładowania-rozładowania.
- Od lat 30. XX wieku rozpoczął się rozwój baterii alkalicznych srebrno-cynkowych i rtęciowo-cynkowych, które zapewniały wysoką gęstość energii na jednostkę masy i objętości.
- Od połowy XX wieku postęp w technologii produkcji i pojawienie się nowych materiałów doprowadziły do jeszcze potężniejszych i kompaktowych akumulatorów. Najbardziej godne uwagi było wprowadzenie na rynek akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych i litowych.
Ładowanie akumulatorów
Główny artykuł: Ładowarka
W miarę wyczerpywania się energii chemicznej spada napięcie i prąd, a bateria przestaje działać. Akumulator (akumulatory) można ładować z dowolnego źródła prądu stałego o wyższym napięciu przy jednoczesnym ograniczeniu prądu. Najczęściej spotykany jest prąd ładowania (w amperach), proporcjonalny do 1/10 warunkowej pojemności znamionowej akumulatora (w amperogodzinach).
Jednak na podstawie opisu technicznego rozpowszechnianego przez producentów powszechnie stosowanych akumulatorów elektrycznych (NiMH, NiCd) można przyjąć, że ten tryb ładowania, potocznie określany jako standard, obliczana jest na podstawie długości ośmiogodzinnego dnia pracy, w którym akumulator rozładowany pod koniec dnia pracy jest podłączony do ładowarki sieciowej przed rozpoczęciem nowego dnia pracy. Zastosowanie takiego trybu ładowania dla tego typu akumulatorów przy systematycznym użytkowaniu pozwala zachować równowagę jakościowo-kosztową w eksploatacji produktu. Tak więc, zgodnie z sugestią producenta, ten tryb może być używany tylko do akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-metalowo-wodorkowych.
Wiele typów akumulatorów ma różne ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę podczas ładowania i późniejszego użytkowania, na przykład akumulatory NiMH są wrażliwe na przeładowanie, akumulatory litowe są wrażliwe na nadmierne rozładowanie, napięcie i temperaturę. Akumulatory NiCd i NiMH mają tzw. efekt pamięci, który polega na zmniejszeniu pojemności podczas ładowania, gdy akumulator nie jest całkowicie rozładowany. Ponadto tego typu akumulatory mają zauważalne samorozładowanie, to znaczy stopniowo tracą ładunek bez podłączania do obciążenia. Aby zwalczyć ten efekt, można użyć ładowania kroplowego.
Metody ładowania baterii
Do ładowania akumulatorów stosuje się kilka metod; Generalnie sposób ładowania zależy od typu akumulatora.
- Powolne ładowanie prądem stałym
Ładuj prądem stałym proporcjonalnym do 0,1-0,2 warunkowej pojemności nominalnej Q odpowiednio przez około 15-7 godzin.
Najdłuższa i najbezpieczniejsza metoda ładowania. Nadaje się do większości typów baterii.
- szybkie ładowanie
Ładuj prądem stałym proporcjonalnym do 1/3 Q przez około 3-5 godzin.
- Ładowanie przyspieszone lub „delta-V”
Ładowanie z początkowym prądem ładowania proporcjonalnym do nominalnej pojemności akumulatora, przy którym napięcie akumulatora jest stale mierzone i ładowanie kończy się po pełnym naładowaniu akumulatora. Czas ładowania to około półtorej godziny. Akumulator może się przegrzać, a nawet zniszczyć.
- opłata zwrotna
Odbywa się to przez naprzemienne długie impulsy ładowania z krótkimi impulsami rozładowania. Metoda odwrotna jest najbardziej przydatna do ładowania akumulatorów NiCd i NiMH, które charakteryzują się tzw.n. „efekt pamięci”.
