Patarei, mida nimetatakse ka elemendiks või akumulaatoriks, on elektrokeemilistest elementidest koosnev seade, mis suudab muuta neis oleva keemilise energia elektrienergiaks. Seetõttu genereerivad akud alalisvoolu ja varustavad sel viisil erinevaid vooluahelaid, olenevalt nende suurusest ja võimsusest. Neid on arvukalt akude tüübid sõltuvalt nende kasutamisest ja omadustest.
Selles artiklis räägime teile kõike, mida peate teadma erinevat tüüpi akude ja nende omaduste kohta.
Mis on aku
Alates aku leiutamisest XNUMX. sajandil ja selle ulatuslikust kommertsialiseerimisest XNUMX. sajandil on aku täielikult integreeritud meie igapäevaellu. Akude areng käib käsikäes elektroonikatehnoloogia arenguga. Kaugjuhtimispuldid, kellad, erinevad arvutid, mobiiltelefonid Ja paljud kaasaegsed seadmed kasutavad toiteallikana akusid, seega on neil erinev võimsustase.
Aku laadimisvõime määrab selle koostise iseloom, amprittundides (Ah), mis tähendab, et aku suudab anda 1 ampri voolu järjestikuste tundide jooksul. Mida suurem on selle laadimisvõimsus, seda rohkem voolu suudab see salvestada.
Lõpuks muudab enamiku kaubanduslike akude lühike elutsükkel need võimsaks vee ja pinnase saastajaks, sest kui nende elutsükkel on läbi, ei saa neid uuesti laadida ega taaskasutada ning need kõrvaldatakse. Kui metallkest roostetab, aku vabastab oma keemilise koostise keskkonda ning muudab selle koostist ja pH väärtust.
Kuidas aku töötab
Akul on keemilise aku positiivse elektroodiga ja negatiivse elektroodiga. Aku põhiprintsiip sisaldab teatud kemikaalide oksüdatsiooni-redutseerimise (redoks) reaktsiooni, millest üks kaotab elektrone (oksüdatsioon) ja teine saab elektrone juurde (redutseerimine), mis neid saab vajalikel tingimustel taastada algsesse konfiguratsiooni.
Aku sisaldab keemilise aku positiivse elektroodi (anood) ja negatiivse elektroodiga (katoodiga) ning elektrolüüti, mis laseb voolul väljapoole voolata. Need akud muudavad keemilise energia elektrienergiaks pöörduva või pöördumatu protsessi kaudu, olenevalt aku tüübist, pärast valmimist ammendab see energia vastuvõtmise võime. Siin eristatakse kahte tüüpi rakke:
- Esmane: need, mis kord reageerisid, ei saa naasta oma algsesse olekusse, vähendades seega nende võimet voolu salvestada. Neid nimetatakse ka mittelaetavateks akudeks.
- gümnaasiumid: need, mis aktsepteerivad elektrienergia kasutamist oma esialgse keemilise koostise taastamiseks ja mida saab kasutada mitu korda enne, kui need on täielikult ammendatud. Neid nimetatakse ka laetavateks akudeks.
Aku tüübid
Liitiumakudel on parem energiatihedus ja parem tühjenemiskiirus. Akusid on mitut tüüpi, olenevalt tootmises kasutatavatest komponentidest, näiteks:
- Leelispatareid. Tavaliselt ainult üks kord. Nad kasutavad elektrolüüdina kaaliumhüdroksiidi (KOH). Energiat genereeriv keemiline reaktsioon toimub tsingi (Zn, anood) ja mangaandioksiidi (MnO2, katood) vahel. Need on äärmiselt stabiilsed akud, kuid neil on lühike eluiga.
- Pliiakud. Seda leidub tavaliselt autodes ja mootorratastes. Need on laetavad akud, millel on laadimisel kaks pliielektroodi: pliidoksiidi (PbO2) katood ja käsnjas pliianood (Pb). Elektrolüüdina kasutatakse väävelhappe (H2SO4) vesilahust. Teisest küljest, kui aku tühjeneb, sadestub plii metallilisele pliile (Pb) plii (II) sulfaadi (PbSO4) kujul.
- Nikkelpatareid. Maksumus on väga madal, kuid jõudlus on väga halb, need on ajaloos esimesed. Omakorda tootsid nad uusi patareisid, näiteks:
- Nikkel-raud (Ni-Fe). Need koosnevad õhukestest torudest, mis on valtsitud nikeldatud teraslehtedest. Positiivsel plaadil on nikkel (III) hüdroksiid (Ni (OH) 3) ja negatiivsel plaadil raud (Fe). Kasutatav elektrolüüt on kaaliumhüdroksiid (KOH). Kuigi neil on pikk kasutusiga, lõpetati nende tootmine madala jõudluse ja kõrge hinna tõttu.
- Nikkel-kaadmium (Ni-Cd). Need koosnevad kaadmiumi (Cd) anoodist ja nikkel (III) hüdroksiidi (Ni (OH) 3) katoodist ja kaaliumhüdroksiidist (KOH) elektrolüüdina. Need akud on täielikult laetavad, kuid neil on madal energiatihedus (ainult 50 Wh / kg). Lisaks jääb selle kasutamine tänu suurele mäluefektile (aku mahutavus väheneb, kui teostame mittetäieliku laadimise) ja tõsise kaadmiumi saastumise tõttu üha vähem.
- Nikkelhüdriid (Ni-MH). Nad kasutavad anoodina nikkeloksühüdroksiidi (NiOOH) ja katoodina metallhüdriidi sulamit. Võrreldes nikkel-kaadmium akudega on neil suurem laadimisvõime ja väiksem mäluefekt ning need ei mõjuta keskkonda, kuna ei sisalda Cd-d (väga saastav ja ohtlik). Nad on elektrisõidukite alal pioneerid, kuna need on täielikult laetavad.
- Liitiumioon (Li-ION) aku. Nad kasutavad elektrolüüdina liitiumsoola. Need on enimkasutatavad patareid väikestes elektroonikatoodetes, nagu mobiiltelefonid ja muud kaasaskantavad seadmed. Need paistavad silma oma tohutu energiatiheduse poolest, lisaks on nad väga kerged, väikesed ja töötavad hästi, kuid pikim kasutusiga on kolm aastat. Teine nende eelis on vähene mäluefekt. Lisaks võivad need ülekuumenemisel plahvatada, kuna nende komponendid on tuleohtlikud, mistõttu on nende tootmiskulud suured, kuna need peavad sisaldama turvaelemente.
- Liitiumpolümeer aku (LiPo). Need on tavaliste liitiumakude variant, parema energiatiheduse ja parema tühjenemiskiirusega, kuid nende puuduseks on see, et neid ei saa kasutada, kui laetus on alla 30%, mistõttu on oluline mitte lasta neil täielikult tühjeneda. Samuti võivad need üle kuumeneda ja plahvatada, mistõttu on oluline mitte oodata liiga kaua aku kontrollimisega või hoida seda alati ohutus kohas, eemal süttivatest materjalidest.
Patareid ja patareid
Paljudes hispaania keelt kõnelevates riikides kasutatakse ainult sõna aku. Sel juhul, mõisted aku ja aku on sünonüümid Ja need pärinevad algusaegadest, mil inimesed manipuleerisid elektriga. Esimene akupakett koosneb akukomplektidest või metallplaatidest, et suurendada algselt antavat voolu, ja seda saab paigutada kahel viisil: üksteise peale, moodustades elemendi, või kõrvuti, aku kujul. .
Siiski tuleb selgitada, et paljudes hispaania keelt kõnelevates riikides kasutatakse ainult terminit patarei, teiste elektriseadmete, näiteks kondensaatorite puhul eelistatakse terminit akud.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada olemasolevate akude tüüpide ja nende omaduste kohta.