Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Источники постоянного тока: виды, характеристики, сферы применения

Источники постоянного тока: виды, характеристики, сферы применения

Постоянный ток существует только в замкнутой цепи и сохраняет свое направление и основные параметры неизменными во времени. Для его поддержания необходимо наличие постоянного напряжения. Это требование является неизменным для различных источников постоянного тока.

Источники постоянного электрического тока

Существует несколько основных видов источников энергии постоянного тока. Каждый из них основан на использовании разных физических принципов и используется в определенных условиях. К ним можно отнести следующие виды:

  • механические, превращающие механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию;
  • тепловые, в которых в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия;
  • химические, в которых в электрическую энергию преобразуется энергия, выделяющаяся в результате химического процесса;
  • световые, превращающие энергию солнечного света в электрическую энергию.

В основном электроэнергия вырабатывается электростанциями, от которых потребители получают не постоянный, а переменный ток, который затем преобразуется в постоянный. Но во многих сферах можно применять только тепловые, световые или химические источники постоянного электрического тока.

Тепловые источники

В этих источниках используется термоэлектрический эффект. Электрический ток в замкнутой цепи возникает благодаря разнице температур, контактирующих между собой, металлов или полупроводниковых структур. В месте контакта при нагреве возникает электродвижущая сила (термо-ЭДС). Электрический ток заряженных частиц направлен от нагретого участка в сторону холодного. Его величина пропорциональна разнице температур. В месте спая образуется термопара.

Приборы, которые для создания постоянного тока используют тепло, выделяющееся при распаде радиоактивных изотопных материалов, являются радиоизотопными термоэлектрическими генераторами.

Световые источники

Свойство полупроводников создавать ЭДС при попадании на них потока света используется при создании световых источников постоянного тока.

Объединение большого количества кремниевых структур позволяет создавать солнечные батареи. Небольшие электростанции, созданные на базе таких солнечных панелей, имеют на сегодняшний день КПД не более 15%.

Химические источники

Получение положительных и отрицательно заряженных частиц в химических источниках постоянного тока осуществляется за счет химических реакций. По классификации химических источников они делятся на 3 группы:

  • гальванические элементы, являющиеся первичными источниками ;
  • электрические аккумуляторные батареи (АКБ), или вторичные ХИТ;

*ХИТ — химические источники тока.

Гальванические элементы используют принцип действия, основанный на взаимодействии двух металлов через среду электролита. Вид и характеристики ХИТ зависят от выбранной пары металлов и состава электролита. Два металлических электрода источника тока по аналогии с прибором односторонней проводимости получили название анода («+») и катода («-«).

Материалом для изготовления анода могут служить свинец, цинк, кадмий и другие. Катод изготавливают из оксида свинца, графита, оксида марганца, гидрооксида никеля. По составу электролита гальванические элементы разделяются на 3 вида:

  • солевые или «сухие»;
  • щелочные;
  • литиевые.

В элементах первых двух видов графито-марганцевый стержень (катод) помещен по оси цинкового цилиндрического стаканчика (анода). Свободное пространство между ними заполнено пастой на основе хлорида аммония (солевые) или гидрооксида калия (щелочные).

В литиевых элементах цинковый анод заменен щелочным литием, что привело к значительному увеличению продолжительности работы. Материал катода в них определяет выходное напряжение батарейки (1,5-3,7) В. Первичные ХИТ являются источниками одноразового действия. Его реагенты, расходующиеся в процессе работы, не подлежат восстановлению.

Аккумуляторы представляют собой устройства, в которых производится преобразование электрической энергии внешнего источника тока в химическую энергию при заряде и ее накопление. В процессе работы (разряд) происходит обратное преобразование — химическая энергия служит источником постоянного электрического тока.

К основным видам аккумуляторов относятся:

  • свинцово-кислотные;
  • никель-кадмиевые щелочные;
  • литий-ионные.

Для создания химических процессов набор пластин помещен в раствор электролита. В АКБ, созданных по современным технологиям, раствор представляет собой не жидкость, а гелиевый состав (GEL) или сотовые сепараторы, пропитанные электролитом и помещенные между свинцовыми пластинами (AGM).

Свинцово-кислотные и никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы для работы в качестве источников постоянного тока для запуска двигателей автомобилей собирают из набора отдельных аккумуляторных элементов («банок»). Каждая «банка» обеспечивает на своих клеммах напряжение 2,1 В. Соединенные последовательно 6 элементов и помещенные в ударопрочный корпус, имеют на выходных клеммах аккумулятора необходимые для запуска двигателя 12 В.

В литий-ионных аккумуляторах носителями электрического тока служат ионы лития. Они образуются на катоде, изготовленному из соли лития. Анод может быть изготовлен из графита или оксидов кобальта. Напряжение постоянного тока на выходе аккумулятора может варьироваться в пределах (3,0-4,2) В в зависимости от используемых материалов. Эти аккумуляторы имеют низкое значение тока саморазряда и допускают большое количество циклов заряд/разряд. Благодаря этому все современные гаджеты используют аккумуляторы этого вида.

Механические источники постоянного тока

Устройствами, преобразующими механическую энергию в электрическую, являются турбо и гидро генераторы. Они вырабатывают переменный электрический ток. Для основной части бытовых приборов источником постоянного тока выступают их блоки питания. В них производится преобразование переменного напряжения генератора в постоянное напряжение, необходимое для работы устройств. Эту задачу выполняют выпрямители, которые должны обеспечивать необходимую мощность источника постоянного тока для их нагрузки и постоянное значение выходного напряжения, не зависящее от потребляемого тока.

Читайте так же:
Тепловое действие тока используется в электрическом звонке

Блоки питания могут быть линейными и импульсными. Линейные блоки выполняются по разным схемам, основу которых составляют:

  • однополупериодые выпрямители;
  • двухполупериодные выпрямители.

В выпрямителях используется свойство полупроводниковых диодов пропускать ток только в одном направлении. Выпрямленное таким образом напряжение еще не является постоянным. Емкости последующих за выпрямителем конденсаторов сглаживающего фильтра при своем быстром заряде и медленном разряде поддерживают величину положительного однополярного напряжения на определенном значении. Его величина определяется трансформатором, получающим напряжение от генератора переменного тока. Для однофазного напряжения домашней сети 220 В 50 Гц его стальной сердечник имеет значительные размеры и вес.

Схемы однополупериодных содержат всего один полупроводниковый диод, пропускающий только одну полуволну синусоидального переменного входного напряжения.

Двухполупериодные выпрямители выполняются по мостовой схеме или по схеме с общей точкой. В последнем случае вторичная обмотка сетевого трансформатора имеет вывод от своей середины. Эти выпрямители представляют собой параллельное включение двух однополупериодных выпрямителей. Они действуют на обе полуволны синусоиды переменного входного напряжения.

Мостовая схема выпрямителя является наиболее распространенной. Соединение 4-х диодов в ней напоминает «квадрат». К одной из диагоналей подключается переменное напряжение вторичной обмотки сетевого трансформатора. Нагрузка включается в другую диагональ «квадрата». Им будет входной элемент сглаживающего фильтра.

Регулирование источника

Для обеспечения постоянного значения уровня выходного напряжения, не зависящего от потребляемого нагрузкой тока и колебаний входного переменного напряжения, все современные источники питания постоянного тока имеют ступень стабилизации и регулирования.

В ней выходное напряжение сравнивается с эталонным (опорным) значением.

При появлении различия между ними вырабатывается управляющий сигнал, который по цепи управления изменяет величину выходного напряжения. Величину значения опорного напряжения можно изменять в широких пределах, имея на выходе регулированного источника питания постоянного тока необходимое для работы напряжение.

Импульсные источники

Схемы с использованием входных трансформаторов напряжения сети получили название линейных. В импульсных источниках питания производится двойное преобразование — сначала переменное напряжение выпрямителем преобразуется в постоянное, затем вырабатывается переменное импульсное напряжение более высокой частоты, которое в выходном каскаде снова преобразуется в постоянное напряжение необходимого значения.

Генераторы импульсов вырабатывают непрерывную импульсную последовательность с частотой (15-60) кГц. Регулирование выходного напряжения осуществляется посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при которой уровень сигнала на выходе блока питания определяется шириной импульсов, вырабатываемых генератором и значением их скважности. Регулированные источники питания постоянного тока импульсного типа все чаще используются при создании аппаратуры различного назначения.

Сравнение источников

Отсутствие мощного входного трансформатора в импульсных источниках питания позволяет создавать конструкции значительно более легкие и с меньшими линейными размерами. Их эффективность значительно выше источников, выполненных по линейным схемам. Коэффициент полезного действия доходит до значения 98%. В них широкое распространение получили микросхемы, выполняющие функции контроллеров.

Каждый из типов стабилизированных источников постоянного тока находит применение в своей сфере. А она весьма многообразна. Основой являются характеристики источников постоянного тока. Линейные источники обеспечивают низкий уровень пульсаций выходного напряжения и малое значение уровня собственного шума. Это достигается отсутствием переключений при их работе, которые создают большой уровень помех в широком частотном диапазоне. В импульсных источниках приходится применять сложные схемные решения для борьбы с ними, что приводит к удорожанию изделий, в которых они применяются.

Заключение

В статье был дан общий обзор существующих источников постоянного тока. Изложенный материал лишь знакомит читателей с основными принципами их работы. Из него можно сделать вывод, что каждый из видов источников постоянного тока используется в своей области.

УРОК 2. ТЕМА: ИСТОЧНИКИ ТОКА. ЦЕЛИ: 1. Усвоить конструкции и принципы работы источников тока. 2. Развитие познавательных умений, расширение политехнического. — презентация

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемschoolbrazil.ru

Похожие презентации

Презентация на тему: » УРОК 2. ТЕМА: ИСТОЧНИКИ ТОКА. ЦЕЛИ: 1. Усвоить конструкции и принципы работы источников тока. 2. Развитие познавательных умений, расширение политехнического.» — Транскрипт:

2 УРОК 2. ТЕМА: ИСТОЧНИКИ ТОКА. ЦЕЛИ: 1. Усвоить конструкции и принципы работы источников тока. 2. Развитие познавательных умений, расширение политехнического кругозора. 3. Воспитание мотивов учения. ТИП УРОКА: КОМБИНИРОВАНННЫЙ. ВИД УРОКА: диалог-общение. ОБОРУДОВАНИЕ: раствор кислоты, медный и цинковый электроды, демонстрационный вольтметр, гальванические элементы, таблицы.

Читайте так же:
Максимальный ток генератора тепловоза тэм 2

3 Х О Д У Р О К А. I Организационный момент: 1. Сообщение темы и целей урока. 2. Опорные понятия: Условие существования тока проводнике. Источник тока. Гальванические элементы. Нормальные электродные потенциалы. ЭДС гальванического элемента. Анод. Катод. Сторонние силы. Движение заряженных частиц в источнике тока. ЭДС источника тока. Напряжение между полюсами источника тока в замкнутой и разомкнутой цепях. Источники тока и экология.

4 II Опрос: 1. Электрический ток. Сила тока. 2.Сила тока с точки зрения МКТ. 3.Задача 4 стр. 7

5 1. Что необходимо для существования постоянного тока в проводнике? 2. Каково назначение источника тока? 3. Как можно разделить заряды? 4. Какое устройство называется источником тока? 5.Уустройство и принцип работы элемента Вольта. Опишите устройство гальванического элемента. Как действуют отрицательные ионы кислотного остатка на положительные ионы меди и цинка? Что препятствует притяжению разноимённых ионов? — Cu 2+ H 2 SO 4 SO 4 2- Zn 2+ — SO SO SO III Изложение темы урока: -Источник тока генерирует заряды и подводит их к проводнику, подключён ному к его клемме или к клеммам. Разделение зарядов возможно в резуль- тате преобразования механической, химической световой и других видов энергии в электрическую. Источник тока – устройство, разделяющее положительные и отрицательные заряды. выход

6 -Что произойдёт, если энергия притяжения разноимённых ионов окажется больше энергии ионов меди и цинка в кристаллической решётке? -От чего зависит количество ионов металлов, перешедших в раствор? -Что произойдёт с электродами? -Что остановит переход ионов металлов в раствор? -От чего будет зависеть потенциал электрода? -Что называется нормальным электродным потенциалом? -Что будет называться анодом, катодом? -Что возникает между анодом и катодом? — Что называется полюсами источника тока? -… ионы переходят в раствор. — … от энергии связи ионов в кристаллической решётке. -… электроды получат (-) заряд. -… заряд электрода. -… от количества перешедших в раствор ионов. — … потенциалы на электродах относительно водородного электрода.. — Cu 2+ H 2 SO 4 SO 4 2- Zn 2+ — SO SO SO АнодКатод выход

7 Что называется ЭДС гальванического элемента? Как вычислить ЭДС гальванического элемента? (Работа с таблицей 1 стр. 9) Что произойдёт при соединении проводником полюсов источника тока? Что необходимо для поддержания постоянной разности потенциалов в цепи? … разность нормальных по- тенциалов ξ = φ Cu — φ Zn По проводнику под действием постоянной разности потенциалов потечёт электрич. ток. Для существования постоянного тока необходим источник тока, способный создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил не электростатического происхождения. Силы не электростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами. Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток. Каковы природа и назначение сторонних сил? 6. Демонстрация работы гальванического элемента на демонстрационном столе. выход

8 Какова связь изменения потенциальной энергии заряда при перемещении его между электродами источника тока с работой сторонних сил и сил сопротивления. Что называется электродвижущей силой источника тока — ЭДС? Электродвижущая сила источника тока(ЭДС) – это скалярная физическая величина, равная отношению работы A ст сторонних сил по перемещению положительного заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда. Измеряется в Вольтах (В). Изменение потенциальной энергии заряда при перемещении его между электродами источника тока равно суммарной работе сторонней силы и силы сопротивления. W = A ст + A с Отношение работы сторонних сил к переносимому заряду является величиной постоянной для данного источника тока и является его главной характеристикой ЭДС численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда между полюсами источника тока. В = Дж / Кл выход

9 Что показывает вольтметр, подключённый к источнику тока? 7. Соберите электрическую цепь состоящую из источника тока и резистора. Запишите показания вольтметра при замкнутой цепи и разомкнутой цепи. Почему показания разные. V _ + ξ R 1. Цепь замкнута 2. Цепь разомкнута V _ + ξ R Так как изменение потенциальной энергии заряда W = A ст + A с и W = qU, то qU = A ст + A с, но ξ = A ст / q следовательно U = ξ — A с / q. ξ > U Ток не протекает, работа сил сопротивления равна нулю, следовательно ξ = U I выход U Ток не протекает, работа сил сопротивления равна нулю, следовательно ξ = U I выход»>

Читайте так же:
Как найти теплоту выделившуюся в проводнике при прохождении тока

10 VI Домашнее задание § 3,4. 1,2 Подготовить сообщения о проблемах экологии, связанных с источниками тока, об экологически чистых источниках тока. V Закрепление : 1.Вопросы стр. 10 и стр. 11. Что такое источник тока? Какова его роль в электрической цепи? Слайд 5Слайд 5 Что такое гальванический элемент? Слайд 5Слайд 5 Когда прекращается растворение электродов в растворе электролита? Что такое нормальный электродный потенциал? Слайд 6Слайд 6 Чему равна разность потенциалов на зажимах гальванического элемента? Слайд 6 Слайд 6 Какие силы называются сторонними и какова их природа? Слайд 7Слайд 7 Что такое ЭДС. В каких единицах она измеряется? Слайд 8Слайд 8 Чему равна разность потенциалов между полюсами источника тока, в замкнутой и разомкнутой цепи? Слайд 9Слайд 9 2. Экспериментальная задача: Определить ЭДС гальванического элемента. Определить напряжение между полюсами источника тока.

11 VI Тест на обученность. 1.С помощью источника тока можно… А – … обеспечить движение зарядов проводнике, подключённом к одному из его полюсов. Б – … зарядить два тела зарядом противоположного знака. В – … зарядить два тела одинаковым зарядом. Г – … обеспечить движение зарядов проводнике, подключённом к его полюсам. 2. В каких единицах измеряется ЭДС? А – Кл, Б – Дж/Кл, В – Кл/Дж, Г – В. 3. Что показывает ЭДС любого источника тока? А –… изменение потенциальной энергии заряда при перемещении его между электродами. Б –… разность нормальных потенциалов. В –… работу сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда между полюсами источника тока. Г – напряжение на проводнике, подключённом к источнику тока. (2 вариант выполняет, 1 вариант проверяет красной пастой). Работы выполняются в течение 5 минут (4+1) и сдаются учителю.

12 VI Рефлексия. С помощью источника тока можно… Б – … зарядить два тела зарядом противоположного знака. В – … зарядить два тела одинаковым зарядом. Г – … обеспечить движение зарядов проводнике, подключённом к его полюсам. 2. В каких единицах измеряется ЭДС? Г – В. 3. Что показывает ЭДС любого источника тока? Б –… разность нормальных потенциалов. В –… работу сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда между полюсами источника тока. VII Подведение итогов.

13 Сегодня Вы научились создавать химические модели микропроцессов, происходящих в гальванических элементах, осмыслили значение источников энергии. Вы расширили свой политехнический кругозор, пополнили эрудицию. Вы с прекрасным настроением идёте на следующий урок.

Основные химические источники электроэнергии

Химические источники тока — это устройства и приборы которые в процессе химической окислительно-восстановительной реакции выделяют напряжение. Также они называются электрохимическими, гальваническими элементами. Основной принцип действия их основан на взаимодействии химических реагентов которые вступая, в реакцию друг с другом вырабатывают электроэнергию, в виде постоянного тока. Этот процесс происходит без механического или теплового воздействия, что является основными факторами играющими превосходящую роль среди других генераторов постоянного напряжения. Химические источники тока, сокращённо ХИТ, уже давно нашли применение не только в быту, но и на производстве.

Немного истории создания ХИТ

Ещё в восемнадцатом веке итальянский учёный Луиджи Гальвани придумал простейший элемент который химическим способом выделял электрический ток. Однако он был не только учёным, но и физиком, врачом, физиологом. Он интересовался и проводил опыты которые были направлены на изучение реакции животных на внешние раздражители. Как и всё гениальное первый химический источник энергии был получен Луиджи абсолютно случайно, во время многочисленных экспериментов над лягушками. После присоединения двух пластин из металла к лягушачьей мышце на лапке, было замечено мускульное сокращение. Гальвани посчитал это нервной реакцией на внешний раздражитель и изложил это в результатах своих исследований, попавших в руки другого великого учёного Алессандро Вольта. Он и выложил свою теорию о возникновении напряжения в результате химической реакции, возникшей между двумя металлическими пластинами в среде мускульной ткани лягушки.

Первый химический источник электрического тока представлял собой емкость с соляным составом, в который было погружено две пластины из разных материалов. Одна из меди, другая из цинка. Именно это устройство в будущем, а конкретнее во второй половине девятнадцатого века, было применено при изобретении и создании марганцево-цинкового элемента внутри которого был тот же солевой электролит.

Принцип действия

Устройства вырабатывающее электрический ток содержит два электрода, которые помещаются между электролитом. Именно на их границе соприкосновения и появляется небольшой потенциал. Один из них называют катодом, а другой анодом. Все эти элементы вместе образуют электрохимическую систему.
Во время возникновения окислительно-восстановительной реакции между электродами один элемент отдаёт мельчайшие частицы электроны другому. Поэтому она и не может происходить вечно, а со временем просто теряются свойства каждого элемента этой цепи.
Электроды могут быть представлены в виде пластин или решёток из металла. После погружения их в среду с электролитом меду их выводами возникает разность потенциалов, которая именуется напряжением разомкнутой цепи. Даже при удалении хотя бы одного из электродов с электролита процесс генерации напряжения прекращается.

Читайте так же:
Реле тепловое рти 1310 диапазон тока 4 6а

Состав электрохимических систем

В качестве электролита используются следующие химические вещества:

  1. Водные растворы на основе щелочей, кислот, солей и т. д.;
  2. Растворы с ионной проводимостью на неводной основе, которые получены при растворении солей в неорганических или органических растворителях;
  3. Твердые соединения, содержащие ионную решетку, где один из ионов является подвижным;
  4. Матричные электролиты. Это особый вид жидких растворов и расплавов, которые находятся в порах твёрдого непроводящего элемента — электроносителя;
  5. Расплавы солей;
  6. Ионообменные электролиты с униполярной системой проводимости. Твёрдые тела с фиксированной ионогенной группой одного знака.

Классификация гальванических элементов и их подбор

Генераторы электрического тока получающегося во время химической реакции разделяются по:

  • Размерам;
  • Конструктивным особенностям;
  • Способу и реагенту, за счёт которого, и получается электроэнергия.

Все элементы вырабатывающее ток во время химической реакции делятся на:

  1. Заряжаемые, которые в процессе эксплуатации могут неоднократно заряжаться от источника постоянного тока, они называются аккумуляторами;
  2. Не заряжаемые, то есть источники одноразового использования которые после завершения химической реакции просто приходят в негодность и должны быть утилизированы. Попросту это гальванический элемент или батарейка.

Для того чтобы подобрать источник электроэнергии, основанный на химической реакции, нужно понимать его характеристики, к которым относятся:

  • Напряжение между анодом и катодом при разомкнутой цепи. Этот показатель чаще всего зависит от выбранной электрохимической системы, а также концентрации и вылечены всех составляющих;
  • Мощность источника;
  • Показатель силы тока;
  • Емкость;
  • Электротехнические показатели, то есть количество циклов заряда и разряда;
  • Диапазон рабочих температур;
  • Срок хранения между тем временем как элемент был создан и до начала его эксплуатации;
  • Полный срок службы;
  • Прочность, то есть защита корпуса от различных механических повреждений и влияний, а также вибраций;
  • Положение работы, некоторые из них работают только в горизонтальных положениях;
  • Надёжность;
  • Простота в эксплуатации и обслуживании. В идеале отсутствие необходимости малейшего вмешательства в работу в течение всего срока эксплуатации.

При выборе нужной батареи или аккумулятора обязательно нужно учесть его электрические номиналы такие как напряжение и ток, а также ёмкость. Именно она является ключевой для сохранения работоспособности, подключаемого к источнику прибора.

Современные химические источники тока и их применение

Современный быт человека тяжело приставить без этих мобильных генераторов энергии, с которыми он сталкивается в течение всей жизни, начиная с детских игрушек и заканчивая, допустим, автомобилем.
Сферы применения различных батареек и аккумуляторов настолько разнообразны что перечислить их очень сложно. Работа любого мобильного телефона, компьютера, ноутбука, часов, пульта дистанционного управления была бы невозможна без этого переносного и очень компактного устройства для создания стабильного электрического заряда.
В медицине широко используются источники химической энергии при создании любого аппарата, помогающего человеку полноценно жить. Например, для слуховых аппаратов и электрокардиостимуляторов которые могут работать только от переносных источников напряжения, чтобы не сковывать человека проводами.
В производстве применяются целые системы аккумуляторных батарей для обеспечения напряжением цепей отключения и защит в случае пропадания входящего высокого напряжения на подстанциях. И также широко применяется это питание во всех транспортных средствах, военной и космической технике.
Одним из видов распространённых батарей являются литиевые источники электрического тока, так как именно этот элемент обладает высоким показателем удельной энергии. Дело в том что только этот химический элемент, оказывается, обладает сильным отрицательным потенциалом среди всех известных и изученных человеком веществ. Литий-ионные батареи выделяются среди всех остальных элементов питания по величине вырабатываемой энергии и низким габаритам, что позволяет применять их в самых компактных и мелких электронных устройствах.

Способы утилизации химических источников энергии

Проблема утилизации разных по габаритах химических источников напряжения является экологической проблемой всей планеты. Современные источники содержат в себе до тридцати химических элементов которые могут нанесите ощутимый вред природным ресурсам, поэтому для их утилизации разработаны целые программы и построены специализированные цеха по переработке. Некоторые методы позволяют не только качественно перерабатывать эти вредные вещества, но и возвращать в производство, тем самым защитив окружающую среду. В целях извлечения цветных металлов из батарей и аккумуляторов в настоящий момент разработаны и применены в цивилизованных странах, следящих и заботящихся об окружающей среде, целые пирометаллургические и гидрометаллургические комплексы. Самый же распространённый способ утилизации отработанных химических источников тока является метод, работающий на соединении этих процессов. Главным его достоинством считается высокая степень извлечения с минимальным количеством отходов.
Этот метод пирометаллургической, гидрометаллургической и механической переработки включает в себя восемь основных стадий:

  1. Измельчение;
  2. Магнитная сепарация;
  3. Обжиг;
  4. Дополнительное измельчение;
  5. Выделение крупных и мелких элементов с помощью грохочения;
  6. Водное очищение и выщелачивание;
  7. Сернокислотное выщелачивание;
  8. Электролиз.
Читайте так же:
Что такое тепловое поражение электрическим током

Организация правильного сбора и утилизации ХИТ позволяет максимально уменьшить негативное влияние как на окружающую природу, так и на здоровье самого человека.

Видео о химических источниках тока

Химические источники тока — аккумуляторы

Для альтернативной энергосистемы необходимо выяснить, какой из методов сохранения энергии подходит для частного (бытового) использования, разобраться в его принципе и подобрать подходящий.

Как несложно убедиться, изучив многочисленные ресурсы, посвященные системам альтернативной энергетики, для накопления электрической энергии в бытовых системах наиболее популярны электрохимические аккумуляторы. Это обусловлено многими факторами: безопасностью использования, простотой устройства и обслуживания, а также удельной дешевизной.

Для справки: электрохимическим аккумулятором называют обратимый электрохимический элемент, служащий для накопления электрической энергии путем приложения внешнего напряжения (процесс заряда) в форме химической энергии и обратной отдаче электрической энергии при разряде. Элемент является обратимым, если при изменении направления тока полностью восстанавливается его исходное состояние. Чтобы осуществить обратимый элемент, должны быть выполнены следующие условия: процесс, создающий ток, должен проходить без образования газов, электроды не должны растворяться, электролит должен состоять из одной жидкости.

Принцип работы

Как и любой электрохимический элемент, аккумулятор представляет собой два электрода погруженные в раствор электролита и разделенные, во избежание короткого замыкания, мембраной. Электроды представляют собой пластины, изготовленные из активного материала либо пластины из проводящего материала, на которые нанесен активный материал. Электролит может не только обеспечивать транспорт заряда и вещества, но и непосредственно принимать участие в электрохимических реакциях.

Другими словами, в аккумуляторах реализуется принцип преобразования и запасания электрической энергии в форме химических связей. Это можно представить следующим образом: в разряженном аккумуляторе пластины обоих электродов покрыты веществом в устойчивом состоянии (при соприкосновении друг с другом реакция протекать не будет). В процессе заряда вещества электродов, под действием электрического тока, переходят в неустойчивое состояние – на одном электроде с избыточным окислительным, а на другом – восстановительным потенциалом. Теперь, при соприкосновении, электродные вещества будут бурно взаимодействовать. В разомкнутом аккумуляторе этого не происходит, поскольку, с одной стороны, вещества разделены раствором электролита (переносит частицы, но не электроны), а с другой – разрывом цепи электрических проводов (переносит электроны, но не частицы). При замыкании проводов, через нагрузку, вещества на электродах приходят в «полный» контакт. Поскольку система стремиться к устойчивому состоянию, в котором вещества находятся в стабильной форме, то происходит разряд аккумулятора, с протеканием тока по цепи проводов.

Принципиальная схема электрохимического элемента приведена ниже.

Технические характеристики

Для того чтобы выбрать подходящий для автономной системы аккумулятор нужно знать его технические характеристики. Наиболее важными техническими характеристиками электрохимических аккумуляторов являются:

  • Удельная энергия – количество запасенной энергии на килограмм, выражается в Вт*ч/кг;
  • Плотность энергии – тоже, но на объем аккумулятора, Вт*ч/л;
  • Удельная мощность – максимально отдаваемая мгновенная нагрузка с килограмма батареи, Вт/кг;
  • Эффективность заряд-разряд – отношение количества отдаваемой энергии к пропущенной в процессе заряда (КПД батареи), в %;
  • Удельная стоимость, измеряется в Вт*ч/$
  • Саморазряд – потеря энергии аккумулятором без нагрузки, % в месяц;
  • Циклируемость – количество полных циклов заряд-разряд приводящих к значительной потере аккумулятором емкости (обычно, потеря около 20% начальной емкости), количество циклов;
  • Номинальное напряжение, в вольтах;
  • Диапазон рабочих температур.

При сравнении электрохимических аккумуляторов следует учитывать, что каждый тип характеризуется различным сочетанием данных параметров. Это не позволяет однозначно назвать «лучший» тип аккумуляторов. Можно говорить только о лучшей применимости конкретного типа аккумуляторов в конкретных условиях.

Для того чтобы подобрать аккумулятор для вашей системы энергообеспечения, вам достаточно позвонить нам и мы произведем необходимые расчеты совершенно бесплатно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector