Galvanikus elemek. Típusok és készülékek. Munka és funkciók. Galvanikus cellák és akkumulátorok - készülék, működési elv, típusok Mi vonatkozik a galvánelemekre - energiatároló eszközökre

A galvánelemek megjelenésének előfeltételei. Egy kis történelem. 1786-ban az olasz orvosprofesszor, Luigi Aloisio Galvani fiziológus egy érdekes jelenséget fedezett fel: egy frissen felnyílt békaholt hátsó lábának izmai, rézkampókra függesztve, összehúzódtak, amikor a tudós acélszikével megérintette őket. Galvani azonnal arra a következtetésre jutott, hogy ez az „állati elektromosság” megnyilvánulása.

Galvani halála után kortársa, Alessandro Volta, kémikus és fizikus, egy valósághűbb mechanizmust írt le és mutatott be az elektromos áram előállítására, amikor különböző fémek érintkeznek egymással.

Volta kísérletek sorozata után arra az egyértelmű következtetésre jut, hogy az áramkörben áram jelenik meg a folyadékban elhelyezett két különböző fémből álló vezető miatt, és ez egyáltalán nem „állati elektromosság”, mint a Galvani. gondolat. A békacombok rángatózása a különböző fémek (rézkampók és acélszike) érintkezéséből származó áram hatására alakult ki.

Volta ugyanazokat a jelenségeket fogja bemutatni, amelyeket Galvani egy döglött békán mutatott be, de egy teljesen élettelen házi elektrométeren, és 1800-ban pontos magyarázatot ad az áram előfordulására: „egy második osztályú (folyadék) vezető van a közepén és érintkezik két, két különböző fémből származó első osztályú vezetővel... Ennek eredményeként az egyik vagy másik irányban elektromos áram keletkezik.”

Egyik első kísérlete során Volta két lemezt – cinket és rézt – mártott egy tégely savba, és huzallal összekapcsolta őket. Ezt követően a cinklemez elkezdett feloldódni, és gázbuborékok jelentek meg a réz acélon. Volta javasolta és bebizonyította, hogy egy vezetéken elektromos áram folyik.

Így találták fel a „Volta elemet” - az első galvánelemet. A kényelem kedvéért a Volta egy függőleges henger (oszlop) alakját adta, amely összekapcsolt cink-, réz- és szövetgyűrűkből áll, savval átitatott. Egy fél méter magas voltaikus oszlop emberre érzékeny feszültséget hozott létre.

Mivel a kutatást Luigi Galvani indította el, a név a nevében is megőrizte emlékét.

Galvanikus cella egy kémiai elektromos áramforrás, amely két fém és/vagy oxidjaik kölcsönhatásán alapul egy elektrolitban, ami elektromos áram megjelenéséhez vezet egy zárt körben. Így a galvánelemekben a kémiai energia elektromos energiává alakul.

Galvanikus cellák ma

A galvanikus cellákat ma akkumulátoroknak hívják. Háromféle elemet széles körben használnak: sós (száraz), lúgos (alkálinak is nevezik, "alkáline" az angol fordításban "lúgos") és lítium. Működésük elve megegyezik Volta 1800-as leírásával: két fém, és egy külső zárt áramkörben elektromos áram keletkezik.

Az akkumulátor feszültsége mind a felhasznált fémektől, mind az „akkumulátorban” lévő elemek számától függ. Az akkumulátorok az akkumulátorokkal ellentétben nem képesek visszaállítani tulajdonságaikat, mivel közvetlenül elektromos energiává alakítják át a kémiai energiát, vagyis az akkumulátort alkotó reagensek (redukálószer és oxidálószer) energiáját.

Az akkumulátorban lévő reagensek működése során elfogynak, az áramerősség fokozatosan csökken, így a forrás hatása a reagensek teljes reakciója után megszűnik.

Az alkáli- és sóelemeket (elemeket) széles körben használják különféle tápellátásra elektronikus eszközök, rádióberendezések, játékok és lítium leggyakrabban hordozható orvosi eszközökben, például glükométerekben vagy digitális berendezésekben, például kamerákban találhatók meg.

A mangán-cink cellák, amelyeket sóelemeknek neveznek, „száraz” galvánelemek, amelyek nem tartalmaznak folyékony elektrolit oldatot.

A cinkelektród (+) egy üveg alakú katód, az anód pedig mangán-dioxid és grafit porított keveréke. Az áram átfolyik a grafitrudakon. Az elektrolit ammónium-klorid-oldat paszta, keményítő vagy liszt hozzáadásával, hogy besűrítsék, hogy semmi se folyjon.

Az akkumulátorgyártók jellemzően nem adják meg a sócellák pontos összetételét, azonban a sóelemek a legolcsóbbak, általában olyan készülékekben használják, ahol rendkívül alacsony az energiafogyasztás: órákban, távirányítókban távirányító, elektronikus hőmérőkben stb.

A „névleges kapacitás” fogalmát ritkán használják a cink-mangán akkumulátorok jellemzésére, mivel kapacitásuk nagymértékben függ az üzemmódoktól és feltételektől. Ezeknek az elemeknek a fő hátránya a jelentős feszültségcsökkenés a kisülés során, és a szállított kapacitás jelentős csökkenése a kisülési áram növekedésével. A végső kisülési feszültség a terheléstől függően 0,7-1,0 V tartományban van beállítva.

Nemcsak a kisülési áram nagysága fontos, hanem a terhelés időbeosztása is. Szakaszos kisütés esetén nagy és közepes áramerősségnél az akkumulátorok teljesítménye érezhetően megnő a folyamatos működéshez képest. Alacsony kisülési áramok és hónapokig tartó üzemszünet esetén azonban kapacitásuk az önkisülés következtében csökkenhet.

A fenti grafikon egy átlagos sóakkumulátor kisülési görbéit mutatja 4, 10, 20 és 40 órán keresztül, összehasonlítva az alkáli elemmel. majd beszélünk További.

Az alkáli elem egy mangán-cink voltakkumulátor, amely mangán-dioxidot használ katódként, porított cinket anódként, és lúgos oldatot, általában kálium-hidroxid paszta formájában, elektrolitként.

Ezeknek az akkumulátoroknak számos előnye van (különösen a lényegesen nagyobb kapacitás, legjobb munka alacsony hőmérsékleten és nagy terhelési áramoknál).

Az alkáli elemek a sóelemekhez képest hosszabb ideig képesek több áramot szolgáltatni. Nagyobb áramerősség válik lehetővé, mert a cinket itt nem üveg, hanem por formájában használják fel, amely nagyobb felülettel érintkezik az elektrolittal. A kálium-hidroxidot paszta formájában használják elektrolitként.

Az ilyen típusú galvánelemek jelentős áram (akár 1 A) hosszú ideig történő leadására való képességének köszönhető, hogy manapság a legelterjedtebbek az alkáli elemek.

Az elektromos játékok, a hordozható orvosi berendezések, az elektronikus eszközök és a kamerák mindegyike alkáli elemeket használ. Kisáramú kisülés esetén 1,5-szer tovább bírják, mint a sósak. A grafikon a kisülési görbéket mutatja különböző áramoknál, összehasonlítva a só akkumulátorral (a grafikon fent látható) 4, 10, 20 és 40 órán keresztül.

Lítium akkumulátorok

A feszültségcellák másik meglehetősen gyakori típusa a lítium akkumulátor – egyetlen, nem újratölthető voltacella, amely lítiumot vagy annak vegyületeit használja anódként. Az alkálifém használatának köszönhetően nagy potenciálkülönbséggel rendelkeznek.

A lítiumcella katódja és elektrolitja nagyon eltérő lehet, ezért a "lítiumcella" kifejezés egy elemcsoportot kombinál ugyanazzal az anódanyaggal. Például mangán-dioxid, szén-monofluorid, pirit, tionil-klorid stb. használható katódként.

A lítium akkumulátorok hosszú élettartamukban és magas költségükben különböznek a többi akkumulátortól. A választott mérettől és az alkalmazott vegyi anyagoktól függően a lítium akkumulátor 1,5 V-tól (alkáli elemekkel kompatibilis) 3,7 V-ig terjedő feszültséget képes előállítani.

Ezek az akkumulátorok a legnagyobb súlyegységenkénti kapacitással és hosszú élettartammal rendelkeznek. A lítium cellákat széles körben használják a modern hordozható elektronikus berendezésekben: órák áramellátására alaplapok számítógépek, hordozható orvosi eszközök, karórák, számológépek, fényképészeti berendezések stb.

A fenti grafikon két népszerű gyártó két lítium akkumulátorának kisülési görbéit mutatja. A kezdeti áram 120 mA volt (ellenállásonként körülbelül 24 Ohm).

Kyzyl, TSU

ABSZTRAKT

Téma: "Galvanikus cellák. Elemek."

Összeállította: Spiridonova V.A.

I évf., IV gr., FMF

Ellenőrizte: Kendivan O.D.

2001

I. Bevezetés

II. Galvanikus áramforrások

1. A galvánelemek típusai

III. Elemek

1. Savas

2. Lúgos

3. Zárt nikkel-kadmium

4. Lezárva

5. „DRYFIT” technológiás akkumulátorok

BEVEZETÉS

Vegyi áramforrások (CHS) évek óta

szilárdan belépett az életünkbe. A mindennapi életben a fogyasztó ritkán figyel oda

figyelni a használt HIT közötti különbségekre. Neki ez akkumulátorok és

akkumulátorok. Általában olyan eszközökben használják őket, mint pl

zseblámpák, játékok, rádiók vagy autók.

Abban az esetben, ha az energiafogyasztás relatív

nagy (10Ah), akkumulátorok használtak, főleg savasak,

valamint nikkel-vas és nikkel-kadmium. ben használatosak

hordozható számítógépek (laptop, notebook, kézi számítógép), hordható eszközök

kommunikáció, vészvilágítás stb.

Az elmúlt években az ilyen akkumulátorokat széles körben használták

tartalék tápegységek számítógépekhez és elektromechanikusokhoz

olyan rendszerek, amelyek energiát tárolnak az esetleges csúcsterhelésekhez

és létfontosságú rendszerek vészáramellátása.

GALVÁNI ÁRAMFORRÁSOK

Eldobható galvanikus áramforrások

egységes konténer, amelyben

az aktív anyag által elnyelt elektrolitot tartalmaz

szeparátor, és elektródák (anód és katód), ezért nevezik őket

száraz elemek. Ezt a kifejezést azzal kapcsolatban használják

minden olyan cella, amely nem tartalmaz folyékony elektrolitot. A közönségesnek

A száraz elemek közé tartoznak a szén-cink elemek.

A száraz cellákat alacsony áramerősségekhez és szakaszosokhoz használják

működési módok. Ezért az ilyen elemeket széles körben használják

telefonok, játékok, riasztórendszerek stb.

Bármely galvánelem működése azon alapul, hogy redox reakció lép fel benne. A legegyszerűbb formában a galvánelem két különböző fémből készült lemezből vagy rúdból áll, amelyeket elektrolitoldatba merítenek. Egy ilyen rendszer lehetővé teszi a redoxreakció térbeli szétválasztását: az egyik fémen oxidáció, a másikon redukció megy végbe. Így az elektronok a redukálószerből az oxidálószerbe kerülnek a külső áramkörön keresztül.

Tekintsünk példának egy réz-cink galvánelemet, amelyet a fenti cink és réz-szulfát közötti reakció energiája táplál. Ez a cella (Jacobi-Daniel cella) egy réz-szulfát-oldatba mártott rézlemezből (rézelektród) és egy cink-szulfát-oldatba merített cinklemezből (cink-elektróda) ​​áll. Mindkét oldat érintkezik egymással, de a keveredés elkerülése érdekében porózus anyagú válaszfal választja el őket.

Amikor az elem működik, pl. a lánc zárásakor a cink oxidálódik: az oldattal való érintkezés felületén a cinkatomok ionokká alakulnak, és hidratálva átjutnak az oldatba. Az ilyenkor felszabaduló elektronok a külső áramkör mentén a rézelektródához mozognak. Ezen folyamatok teljes halmazát vázlatosan a félreakció egyenlet vagy elektrokémiai egyenlet ábrázolja:

A rézionok redukciója a rézelektródán történik. A cinkelektródáról ide érkező elektronok egyesülnek az oldatból kilépő dehidratáló rézionokkal; rézatomok keletkeznek és fémként szabadulnak fel. A megfelelő elektrokémiai egyenlet:

Az elemben végbemenő reakció összegyenletét mindkét félreakció egyenletének összeadásával kapjuk meg. Így a galvánelem működése során a redukálószerből az elektronok a külső áramkörön keresztül az oxidálószerbe jutnak, az elektródákon elektrokémiai folyamatok mennek végbe, az oldatban pedig az ionok irányított mozgása figyelhető meg.

Az elektródát, amelyen az oxidáció megtörténik, anódnak (cink) nevezik. Az elektródát, amelyen a redukció megtörténik, katódnak (réznek) nevezik.

Elvileg bármely redox reakció képes elektromos energiát termelni. Azonban a reakciók száma

gyakorlatilag kémiai elektromos energiaforrásokban használt kicsi. Ennek az az oka, hogy nem minden redoxreakció teszi lehetővé műszakilag értékes tulajdonságokkal rendelkező galvánelem létrehozását. Emellett számos redoxreakcióhoz drága anyagok fogyasztására van szükség.

A réz-cink cellával ellentétben minden modern galvánelem és akkumulátor nem két, hanem egy elektrolitot használ; Az ilyen áramforrások használata sokkal kényelmesebb.

A GALVÁNSEJTEK TÍPUSAI

Szén-cink elemek

A szén-cink elemek (mangán-cink) olyanok

a leggyakoribb száraz elemek. Szén-cinkben

Az elemek passzív (szén) áramgyűjtőt használnak

érintkezés egy anóddal, amely mangán-dioxidból (MnO2), elektrolitból készült

ammónium-klorid és egy cink-katód. Benne van az elektrolit

porózus membránt impregnál.

Az ilyen elektrolit nem túl mozgékony és nem terjed, így

az elemeket száraznak nevezzük.

alatt „helyreállnak” a szén-cink elemek

szünet a munkából. Ez a jelenség a fokozatos

a lokális inhomogenitások összehangolása a kompozícióban

a kisülési folyamat során keletkező elektrolit. Ennek eredményeként

időszakos "pihenés" az elem élettartama meghosszabbodik.

A szén-cink elemek előnye az

viszonylag alacsony költséggel. Jelentős hátrányokkal

tartalmaznia kell a kisülés során a feszültség jelentős csökkenését,

alacsony fajlagos teljesítmény (5...10 W/kg) és rövid élettartam

tárolás

Az alacsony hőmérséklet csökkenti a használat hatékonyságát

galvanikus cellák, valamint az akkumulátor belső fűtése

növeli. A hőmérséklet emelkedése a cinkelektróda kémiai korrózióját okozza az elektrolitban lévő víz hatására, és az elektrolit kiszárad. Ezeket a tényezőket valamelyest kompenzálni lehet, ha az akkumulátort megemelt hőmérsékleten tartják, és egy előre elkészített lyukon keresztül sóoldatot vezetnek a cellába.

Lúgos elemek

A szén-cink cellákhoz hasonlóan az alkáli cellák is MnO2 anódot és cinkkatódot használnak elválasztott elektrolittal.

A lúgos elemek és a szén-cink elemek közötti különbség az

lúgos elektrolit alkalmazásában, aminek következtében

A kisülés során gyakorlatilag nincs gázfejlődés, és lehet is

le kell zárni, ami sokuk számára nagyon fontos

alkalmazások.

Higany elemek

A higanyelemek nagyon hasonlítanak a lúgos elemekhez. Bennük

Higany-oxidot (HgO) használnak. A katód por keverékéből áll

cink és higany. Az anódot és a katódot szeparátor és membrán választja el,

40%-os lúgos oldatba áztatva.

Mivel a higany ritka és mérgező, a higanyelemek nem

teljes használatuk után ki kell dobni. Muszáj nekik

menj újrahasznosításra.

Ezüst elemek

Ag2O-ból és AgO-ból készült "ezüst" katódjaik vannak.

Lítium cellák

Lítium anódokat, szerves elektrolitot használnak

és különféle anyagokból készült katódok. Nagyon nagyok

eltarthatóság, nagy energiasűrűség és hatékony

széles hőmérséklet-tartományban, mert nem tartalmaznak vizet.

Mivel a lítium rendelkezik a legnagyobb negatív potenciállal

minden fémhez, lítium elemhez képest

a legmagasabb névleges feszültség jellemzi a

minimális méretek.

Az ionos vezetőképességet bejuttatással biztosítjuk

Nagy anionokat tartalmazó sók oldószerei.

A lítium cellák hátrányai közé tartozik

viszonylag magas költség a magas ár miatt

lítium, előállításukra vonatkozó speciális követelmények (az igény

inert atmoszféra, nemvizes oldószerek tisztítása). Kellene

Azt is figyelembe kell venni, hogy egyes lítium cellák, amikor

felnyitva robbanásveszélyesek.

A lítium cellákat széles körben használják memóriaáramkörök, mérőműszerek és más csúcstechnológiás rendszerek tartalék tápegységeiben.

AKKUMULÁTOROK

Az akkumulátorok vegyi források

újrafelhasználható elektromos energia. A következőkből állnak

két elektróda (pozitív és negatív), elektrolit

és hajótestek. Az energia felhalmozódása az akkumulátorban akkor következik be, amikor

kémiai oxidációs-redukciós reakció bekövetkezése

elektródák. Amikor az akkumulátor lemerül, a fordítottja történik

folyamatokat. Az akkumulátor feszültsége a potenciálkülönbség

az akkumulátor pólusai között rögzített terhelés mellett.

Kellően nagy feszültségértékek eléréséhez ill

töltés, az egyes akkumulátorok egymáshoz vannak kötve

soros vagy párhuzamos akkumulátorokkal. Van egy szám

számára általánosan elfogadott feszültségek akkumulátorok: 2; 4; 6;

A következő akkumulátorokra szorítkozunk:

hagyományos szerint készült savas akkumulátorok

technológiák;

álló vezeték és hajtás (autóipari és

traktor);

zárt, karbantartást nem igénylő akkumulátorok, zárt

nikkel-kadmium és sav "dryfit" A400 és A500 (zselészerű

elektrolit).

SAVAKKUMULÁTOROK

Példaként vegyünk egy használatra kész ólom-savas akkumulátort. Rácsos ólomlemezekből áll, amelyek egy része ólom-dioxiddal, mások pedig fémszivacs ólommal vannak kitöltve. A lemezeket 35-40%-os H2SO4-oldatba merítjük; ennél a koncentrációnál a kénsavoldat fajlagos elektromos vezetőképessége a legnagyobb.

Az akkumulátor működése közben - amikor lemerül - oxidációs-redukciós reakció megy végbe benne, melynek során a fémólom oxidálódik:

Pb + SO4= PbSO4 + 2e-

Az ólom-dioxid pedig csökken:

Pb + SO4 + 4H+ + 2e- = PbSO4 + 2H2O

A fémes ólomatomok által az oxidáció során leadott elektronokat az ólomatomok PbO2 veszik fel a redukció során; Az elektronok egy külső áramkörön keresztül jutnak át egyik elektródáról a másikra.

Így az ólomfém anódként szolgál egy ólomakkumulátorban, és negatív töltésű, a PbO2 pedig katódként szolgál, és pozitív töltésű.

A belső áramkörben (a H2SO4-oldatban) az akkumulátoros működés során ionátvitel történik. Az SO42 ionok az anód, a H+ ionok a katód felé mozognak. Ennek a mozgásnak az irányát az elektródfolyamatok fellépéséből adódó elektromos tér határozza meg: az anódon az anionok, a katódon a kationok fogynak el. Ennek eredményeként az oldat elektromosan semleges marad.

Ha összeadjuk az ólom oxidációjának és a PbO2 redukciójának megfelelő egyenleteket, akkor megkapjuk a teljes reakcióegyenletet,

ólom-savas akkumulátor szivárgása működés közben (kisütés):

Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

E.m.f. egy feltöltött savas ólom akkumulátor körülbelül 2 V. Ahogy az akkumulátor lemerül, a katód (PbO2) és az anód (Pb) anyaga elfogy. A kénsavat is fogyasztják. Ugyanakkor az akkumulátor kapcsain a feszültség csökken. Ha az üzemi körülmények által megengedett érték alá csökken, az akkumulátor újra töltődik.

A töltéshez (vagy töltéshez) az akkumulátor csatlakoztatva van külső forrásáram (pluszból pluszba és mínuszból mínuszba). Ebben az esetben az áram az akkumulátor lemerülésekor ellenkező irányba folyik át az akkumulátoron. Ennek eredményeként az elektródákon zajló elektrokémiai folyamatok „visszafordulnak”. Az ólomelektróda most redukciós folyamaton megy keresztül

PbSO4 + 2e- = Pb + SO4

azok. Ez az elektróda lesz a katód. A PbO2 elektródán oxidációs folyamat megy végbe

PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + 2e-

ezért ez az elektróda most az anód. Az oldatban lévő ionok az akkumulátor működése közbeni mozgásukkal ellentétes irányba mozognak.

Az utolsó két egyenletet összeadva megkapjuk az akkumulátor töltésekor fellépő reakció egyenletét:

2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO4

Könnyen belátható, hogy ez a folyamat éppen az ellenkezője annak, ami az akkumulátor működése közben történik: az akkumulátor feltöltésekor ismét előállítja a működéséhez szükséges anyagokat.

Az ólom-savas akkumulátorokat általában egy akkumulátorba csatlakoztatják, amely

ebonitból, hőre lágyuló műanyagból, polipropilénből készült monoblokkba helyezve,

polisztirol, polietilén, aszfaltszurok összetétel, kerámia

vagy üveg.

Az akkumulátor egyik legfontosabb jellemzője az

élettartam vagy élettartam (ciklusok száma). Leromlás

az akkumulátor paraméterei és meghibásodása elsősorban

a rácsos korrózió és az aktív tömeg elcsúszásának sora

pozitív elektróda. Az akkumulátor élettartama meghatározott

elsősorban a pozitív lemezek típusa és a feltételek alapján

művelet.

Az ólom-savas akkumulátorok fejlesztése jó úton halad

új ötvözetek kutatása rácsokhoz (például ólom-kalcium), könnyű és tartós házanyagokhoz

(például propilén-etilén kopolimer alapú), fejlesztések

az elválasztók minősége.

LÚGUS ELEMEK

Ezüst-cink.

Jó elektromos jellemzőkkel rendelkeznek, súlyuk és térfogatuk könnyű. A bennük lévő elektródák ezüst-oxidok Ag2O, AgO (katód) és szivacscink (anód); Az elektrolit KOH-oldat.

Az akkumulátoros működés során a cink oxidálódik, ZnO-vá és Zn(OH)2-vé alakul, az ezüst-oxid pedig fémmé redukálódik. Az akkumulátor lemerülésekor fellépő általános reakció megközelítőleg a következő egyenlettel fejezhető ki:

AgO + Zn = Ag + ZnO

E.m.f. Egy feltöltött ezüst-cink akkumulátor feszültsége körülbelül 1,85 V. Amikor a feszültség 1,25 V-ra csökken, az akkumulátor feltöltődik. Ebben az esetben az elektródák folyamatai „megfordulnak”: a cink redukálódik, az ezüst oxidálódik - ismét megkapják az akkumulátor működéséhez szükséges anyagokat.

Kadmium-nikkel és vas-nikkel.

A CN és a ZHN nagyon hasonlóak egymáshoz. Fő különbségük a negatív elektródalemezek anyaga; a KN akkumulátorokban kadmium, a ZhN akkumulátorokban pedig vas. A KN akkumulátorok a legszélesebb körben használtak.

Az alkáli elemeket főleg lamella elektródákkal gyártják. Bennük az aktív tömegek lamellákba vannak zárva - lapos lyukakkal ellátott dobozokba. A feltöltött akkumulátor pozitív lemezeinek aktív tömege főként hidratált nikkel-oxidból (Ni) Ni2O3 x H2O vagy NiOOH-ból áll. Ezenkívül grafitot tartalmaz, amelyet az elektromos vezetőképesség növelésére adnak hozzá. A KN akkumulátorok negatív lemezeinek aktív tömege kadmium szivacs és vaspor keverékéből, a ZhN akkumulátoroké pedig redukált vaspor keverékéből áll. Az elektrolit kis mennyiségű LiOH-t tartalmazó kálium-hidroxid-oldat.

Tekintsük a KN akkumulátor működése során fellépő folyamatokat. Amikor az akkumulátor lemerül, a kadmium oxidálódik.

Cd + 2OH- = Cd(OH)2 + 2e-

És a NiOOH helyreáll:

2NiOOH + 2H2O + 2e- = 2Ni(OH)2 + 2OH-

Ebben az esetben az elektronok a kadmium elektródáról a nikkelelektródára kerülnek a külső áramkör mentén. A kadmium elektróda anódként szolgál és negatív töltésű, a nikkel elektróda pedig katódként szolgál, és pozitív töltésű.

A KN akkumulátorban működése során fellépő teljes reakció kifejezhető az egyenlettel, amelyet az utolsó két elektrokémiai egyenlet összeadásával kapunk:

2NiOOH + 2H2O + Cd = 2NI(OH)2 + CD(OH)2

E.m.f. Egy feltöltött nikkel-kadmium akkumulátor feszültsége körülbelül 1,4 V. Ahogy az akkumulátor működik (kisül), a feszültség a kapcsain csökken. Ha 1V alá esik, az akkumulátor töltődik.

Az akkumulátor töltésekor az elektrokémiai folyamatok az elektródákon „megfordulnak”. A fémredukció a kadmium elektródán történik

Cd(OH)2 + 2e- = CD + 2OH-

A nikkelről – a nikkel-hidroxid oxidációja (P):

2Ni(OH)2 + 2OH- = 2NiOOH + 2H2O + 2e-

A töltés során fellépő teljes reakció az ellenkezője a kisütés során fellépő reakciónak:

2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 = 2NiOOH + 2H2O + Cd

ZÁRT NICKEL-KADMIUM AKKUMULÁTOROK

A nikkel-kadmium akkumulátorok egy speciális csoportja a zárt akkumulátorok. A töltés végén felszabaduló oxigén oxidálja a kadmiumot, így az akkumulátorban nem növekszik a nyomás. Az oxigénképződés sebességének alacsonynak kell lennie, így az akkumulátor viszonylag alacsony áramerősséggel töltődik.

A lezárt akkumulátorok lemezekre vannak osztva,

hengeres és téglalap alakú.

Zárt, négyszögletes nikkel-kadmium akkumulátorok

negatív, nem cermet kadmium-oxid elektródákkal vagy cermet kadmium elektródákkal készülnek.

ZÁRT ELEMEK

Széles körben használt savas akkumulátorok,

klasszikus technológiával készült, sok gondot okoz

és káros hatással vannak az emberekre és a berendezésekre. Ők a legtöbbek

olcsó, de karbantartásuk többletköltséget igényel,

speciális helyiségek és személyzet.

"DRYFIT" TECHNOLÓGIA AKKUMULÁTOROK

A savas akkumulátorok közül a legkényelmesebb és legbiztonságosabb

teljesen karbantartást nem igénylő zárt akkumulátorok

VRLA (Valve Regulated Lead Acid) technológiával készült

"dryfit". Ezekben az akkumulátorokban az elektrolit zselészerű állapotban van. Ez garantálja az akkumulátorok megbízhatóságát és működésük biztonságát.

BIBLIOGRÁFIA:

1. Deordiev S.S.

Elemek és gondozásuk.

K.: Technológia, 1985. 136 p.

2. Elektromos kézikönyv.

3 kötetben T.2. Elektromos termékek és készülékek/alatt

teljes szerk. a Moszkvai Energetikai Intézet professzorai (I. N. Orlov főszerkesztő) és mások 7. kiadás. 6korr. és további

M.: Energoatomizdat, 1986. 712 p.

3. N.L.Glinka.

Általános kémia.

"Chemistry" kiadó 1977.

4. Bagotsky V.S., Skundin A.M.

Kémiai áramforrások.

M.: Energoizdat, 1981. 360 p.

A szöveget a Tudományos Kutatóközpont "Tudomány és Technológia"
A kiadvány elektronikus változatának jogai az N&T-t illetik (www.n-t.org)

A könyv információkat tartalmaz a kémiai áramforrások (elemek és akkumulátorok) felépítéséről, működési elveiről és jellemzőiről. Ebből a könyvből megtudhatja, hogyan válassza ki a szükséges elemeket és akkumulátorokat, hogyan töltse fel és hogyan állítsa vissza azokat helyesen.

• Az anód az akkumulátor pozitív pólusa.
• Akkumulátor – két vagy több cella sorba és/vagy párhuzamosan kapcsolva szükséges feszültségés aktuális.
• A belső ellenállás az elemen átfolyó áram ellenállása, ohmban mérve. Néha belső impedanciának is nevezik.
• A kimenő energia az akkumulátorok kisülési ideje alatti átlagos feszültség szorzata, wattórában (Wh) kifejezve.
• A kapacitás az a villamos energia mennyisége, amelyet az akkumulátor bizonyos kisütési feltételek mellett amperórában (Ah) vagy coulombban (1 Ah = 3600 C) adnak ki.
• A töltés egy elemnek átadott elektromos energia, amelyet tárolt kémiai energiává alakítanak át.
• A katód az akkumulátor negatív pólusa.
• A kompenzációs töltés egy olyan módszer, amely egyenárammal hozza az akkumulátort teljesen feltöltött állapotba, és ebben az állapotban tartja.
• A lekapcsolási feszültség az a minimális feszültség, amelyen az akkumulátor bizonyos kisülési körülmények között hasznos energiát képes szolgáltatni.
• A nyitott áramköri feszültség az a feszültség, amely az akkumulátor külső kapcsain áramfelvétel hiányában jelentkezik.
• A névleges feszültség a teljesen feltöltött akkumulátor feszültsége, amikor az nagyon alacsony sebességgel lemerül.
• A lebegő töltés az újratölthető akkumulátor teljesen feltöltött állapotban tartásának módszere egy kiválasztott állandó feszültség alkalmazásával a különféle veszteségek kompenzálására.
• Az energiasűrűség egy elem energiájának tömegéhez vagy térfogatához viszonyított aránya, tömeg- vagy térfogategységenkénti wattórában kifejezve.
• A polarizáció az elemek összetevőinek kémiai összetételének változása által okozott feszültségesés (a nyitott áramköri feszültség és a kisülés során bármikor fennálló feszültség különbsége).
• A kisütés az elektromos energia fogyasztása egy elemből egy külső áramkörbe. A mélykisülés olyan állapot, amelyben az elem szinte teljes kapacitása elhasználódik. A sekély kisülés olyan kisülés, amelyben a teljes kapacitás egy kis része elfogy.
• Elválasztó - az elektródák egymástól való elkülönítésére használt anyag. Néha visszatartja az elektrolitot a száraz cellákban.
• Az eltarthatóság az az időtartam, amely alatt a normál körülmények között (20oC) tárolt elem megőrzi eredeti kapacitásának 90%-át.
• A stabilitás annak a feszültségnek az egyenletessége, amelynél az akkumulátor energiát bocsát ki a teljes kisütési üzemmódban.
• Az elem olyan alapegység, amely képes kémiai energiát elektromos energiává alakítani. Egy közös elektrolitba merített pozitív és negatív elektródákból áll.
• Az elektróda egy vezetőképes anyag, amely elektrolittal reagálva képes áramhordozókat létrehozni.
• Az elektrolit olyan anyag, amely töltéshordozókat vezet a sejtben.
• A ciklus egy elem feltöltésének és kisütésének egyik sorozata.

angol kifejezések

• Akkumulátor - izzólámpa
• savtároló akkumulátor - savas (ólom) akkumulátorok akkumulátora
• levegő akkumulátor - levegő-fém elem
• alkáli elem - (elsődleges) alkáli elem
• alkáli elem - alkáli mangán-cink cella
• alkáli szárazelem - száraz higany-cink cella
• alkáli szárazelem - száraz alkáli elem
• alkáli mangán elem - alkáli mangán-cink cella
• alkáli akkumulátor - alkáli akkumulátor
• alkáli akkumulátor - alkáli akkumulátor
• anód akkumulátor - anód akkumulátor
• B akkumulátor - anód akkumulátor
• Bansen akkumulátor - (salétromsav-cink) Bunsen cella
• táska típusú elem - csésze (elsődleges) elem bábbal
• kiegyensúlyozó akkumulátor - puffer akkumulátor
• akkumulátor - akkumulátor
• előfeszített akkumulátor - előfeszített akkumulátor elem, rács akkumulátor elem
• előfeszítő akkumulátor - előfeszítő akkumulátor, hálózati akkumulátor
• bikromát akkumulátor - (elsődleges) cella dikromát oldattal
• puffer akkumulátor - puffer akkumulátor
• bypass akkumulátor – puffer akkumulátor
• C akkumulátor - előfeszített akkumulátor, hálózati akkumulátor
• Clark akkumulátor - (higany-cink) Clark cella
• kadmium normál akkumulátor - (higany-kadmium) Weston normál cella
• kadmium-ezüst-oxid akkumulátor - kadmium-oxid galvánelem
• szénakkumulátor - (elsődleges) cella szénelektródával
• szén-cink akkumulátor - (száraz) cella cink anóddal és szénkatóddal
• cella - elem, cella, galvánelem (primer cella, akkumulátor vagy üzemanyagcella)
• vegyi akkumulátor - vegyi áramforrások akkumulátora
• tölthető akkumulátor - újratölthető elem
• réz-cink elem - réz-cink cella
• számláló (elektromotoros) akkumulátor - ellentétes elem
• Daniel elem - (réz-cink) Daniel cella
• bomlási akkumulátor - elektrolitikus bomlás (oldal)reakciójával rendelkező cella
• dikromát akkumulátor - (elsődleges) cella dikromát oldattal
• kiszorításos akkumulátor - (oldalsó) elektrolitikus cserereakcióval rendelkező cella
• kétértékű ezüst-oxid akkumulátor - egy cella, amely az ezüstöt kétértékű állapotba oxidálja
• dupla folyadék akkumulátor - két folyadék elem
• dobtároló - nikkel-cink akkumulátor
• szárazelem - szárazelem
• száraz akkumulátor - száraz akkumulátor
• szárazon töltött akkumulátor - szárazon töltött akkumulátorok akkumulátora
• szárazon töltött akkumulátor - szárazon töltött akkumulátor
• Edison akkumulátor - nikkel-vas akkumulátor
• elektromos akkumulátor - galvánelem (primer cellák, akkumulátorok vagy üzemanyagcellák akkumulátora)
• elektromos akkumulátor - galvánelem (elsődleges cella), akkumulátor vagy üzemanyagcella
• vészakkumulátorok - vészakkumulátorok
• vészakkumulátor - vészakkumulátor
• végelemek - tartalék akkumulátorok
• Faradey akkumulátor - Faraday cella
• Faure tároló akkumulátor - akkumulátor ragasztott lemezekkel
• izzóelem - izzószál
• úszó akkumulátor - tartalék akkumulátor (párhuzamosan csatlakoztatva a fő akkumulátorral)
• Grenet elem - (cink-dikromát) Grenet cella
• galvanikus akkumulátor - elektrokémiai cella galvánelem üzemmódban
• rács akkumulátor - rács akkumulátor, kiszorításos akkumulátor
• grid-bias akkumulátor - előfeszített akkumulátor, hálózati akkumulátor
• Lalande elem - (alkáli réz-cink-oxid) Lalande cella
• Leclanche akkumulátor - (mangán-cink) Leclanche cella
• ólom (-savas) akkumulátor - savas (ólom) akkumulátor
• ólom-savas (ólom-tároló) akkumulátor - ólom (savas) akkumulátorok akkumulátora
• ólom-kalcium akkumulátor - ólom-kalcium cella
• ólom-dioxid elsődleges akkumulátor - ólom-dioxid elsődleges cella
• vonal akkumulátor - puffer akkumulátor
• lítium akkumulátor - lítium anóddal ellátott cella
• lítium-vas-szulfid másodlagos akkumulátor - vas-lítium-klorid akkumulátor
• lítium-ezüst kromát akkumulátor - ezüst-lítium kromát cella
• lítium-víz akkumulátor - lítium-víz cella
• hosszú nedvesen álló élettartamú akkumulátor - hosszú élettartamú akkumulátorok elárasztott állapotban
• magnézium akkumulátor - primer cella magnézium anóddal
• magnézium-higany-oxid akkumulátor - magnézium-oxid-higany akkumulátor
• magnézium-réz-klorid akkumulátor - réz-magnézium-klorid cella
• magnézium-ezüst-klorid akkumulátor - ezüst-magnézium-klorid cella
• magnézium-víz akkumulátor - magnézium-víz akkumulátor
• higanyelem - (száraz) higany-cink cella
• higanyelem - (száraz) higany-cink cellák eleme
• fém-levegő tároló akkumulátor - fém levegő akkumulátor
• nicad (nikkel-kadmium) akkumulátor - nikkel-kadmium akkumulátor
• nikkel-kadmium akkumulátor - nikkel-kadmium akkumulátor
• nikkel-vas akkumulátor - nikkel-vas akkumulátor
• nikkel-vas akkumulátor - nikkel-vas akkumulátor
• Plante akkumulátor - ólom (sav) akkumulátor vászonleválasztóval
• pilot akkumulátor - vezérlő akkumulátor akkumulátor
• lemez akkumulátor - anód akkumulátor
• dugaszolható akkumulátor – cserélhető akkumulátor
• hordozható akkumulátor - hordozható akkumulátor
• elsődleges akkumulátor - (elsődleges) elem
• elsődleges akkumulátor - (elsődleges) cellák akkumulátora
• csendes akkumulátor - mikrofon akkumulátor
• Ruben akkumulátor - (száraz) higany-cink cella
• újratölthető akkumulátor - akkumulátorok akkumulátora
• újratölthető akkumulátor - újratölthető elemek akkumulátora
• tartalék akkumulátor - tartalék akkumulátor galvanikus eleme
• csengő akkumulátor - csengő (telefon) akkumulátor
• sal-ammoniac akkumulátor - (elsődleges) cella ammóniumsók oldataival
• telített normál akkumulátor - telített normál cella
• lezárt akkumulátor - lezárt akkumulátor
• lezárt akkumulátor - lezárt (elsődleges) elem
• másodlagos akkumulátor - akkumulátorok akkumulátora
• jelző akkumulátor - hívó (telefon) akkumulátor
• ezüst-kadmium akkumulátor - ezüst-kadmium akkumulátorok akkumulátora
• ezüst-oxid akkumulátor - (elsődleges) cella ezüst katóddal
• ezüst-cink primer akkumulátor - ezüst-cink primer cella
• ezüst-cink akkumulátor - ezüst-cink akkumulátorok akkumulátora
• napelem - napelem
• standard Daniel akkumulátor - (réz-cink) normál Daniel cella
• készenléti akkumulátor - vészhelyzeti akkumulátor
• álló akkumulátor - álló akkumulátor tároló akkumulátor - akkumulátorok akkumulátora
• beszélő akkumulátor - mikrofon akkumulátor
• Voltaic akkumulátor - Volta elem; elem fémelektródákkal és folyékony elektrolittal
• Weston (standard) akkumulátor - (higany-kadmium) normál Weston cella
• nedves akkumulátor - cella folyékony elektrolittal
• cink-levegő akkumulátor - cink levegőcellák akkumulátora
• cink-klór akkumulátor - cink-klór akkumulátor
• cink-réz-oxid akkumulátor - réz-cink-oxid cella
• cink-vas elem - cinkvas cella
• cink-mangán-dioxid akkumulátor - mangán-cink cellák akkumulátora
• cink-higany-oxid akkumulátor - cink-higany-oxid cella
• cink-nikkel akkumulátor - nikkel-cink akkumulátor
• cink-ezüst-klorid primer akkumulátor - ezüst-cink-klorid primer cella

Bevezetés

A kémiai áramforrások (CHS) évek óta életünk részévé váltak. A fogyasztó a mindennapi életben ritkán figyel az alkalmazott HIT közötti különbségekre. Számára ezek az elemek és az akkumulátorok. Általában olyan eszközökben használják őket, mint például zseblámpák, játékok, rádiók vagy autók.

Leggyakrabban az elemeket és az akkumulátorokat megjelenésük alapján különböztetik meg. De vannak olyan akkumulátorok, amelyeket az akkumulátorokhoz hasonlóan terveztek. Például kinézet A KNG-1D akkumulátor alig különbözik a klasszikus R6C AA elemektől. És fordítva. Az újratölthető elemek és a lemezes akkumulátorok megjelenésükben is megkülönböztethetetlenek. Például egy D-0,55 akkumulátor és egy nyomógombos higanycella (akkumulátor) RC-82.

Ezek megkülönböztetése érdekében a fogyasztónak figyelnie kell a HIT testén található jelölésekre. Az elemek és akkumulátorok házain alkalmazott jelölések leírása az ábrák és táblázatok 1. és 2. fejezetében található. Ez szükséges a készülék tápegységének megfelelő kiválasztásához.

A hordozható audio-, video- és egyéb nagyobb energiaigényű berendezések megjelenése megkövetelte a HIT energiaintenzitásának, megbízhatóságának és tartósságának növelését.

Ez a könyv ismerteti az optimális HIT kiválasztásának műszaki jellemzőit és módszereit, valamint az elemek és akkumulátorok töltésének, helyreállításának, üzemeltetésének és élettartamának meghosszabbításának módszereit.

Figyelmeztetjük az olvasót, hogy vegye figyelembe a vegyi hulladékok biztonságával és ártalmatlanításával kapcsolatos óvatosságra.

Abban az esetben, ha az energiafogyasztás viszonylag magas (10 Ah), akkor elsősorban savas, valamint nikkel-vas és nikkel-kadmium akkumulátorokat használnak. Hordozható számítógépekben (laptop, notebook, kézi számítógép), hordható kommunikációs berendezésekben, vészvilágításban stb.

Az autó akkumulátorai különleges helyet foglalnak el a könyvben. Az akkumulátorok töltésére és helyreállítására szolgáló eszközök diagramjait közöljük, valamint a „dryfit” technológiával készült, 5...8 éves működésig karbantartást nem igénylő új zárt akkumulátorokat ismertetjük. Nincsenek káros hatással sem az emberekre, sem a berendezésekre.

Az elmúlt években az ilyen akkumulátorokat széles körben használták olyan számítógépek és elektromechanikus rendszerek tartalék tápegységeiben, amelyek energiát halmoznak fel a lehetséges csúcsterhelésekhez és a létfontosságú rendszerek vészhelyzeti tápellátásához.

Minden fejezet elején található az elemek és akkumulátorok leírásánál és címkézésében használt speciális angol kifejezések szószedete. A könyv végén egy összefoglaló szótár található.

A gyakorlati érdeklődésre számot tartó alkalmazások széles körében a CCI-k fő jellemzőit a B.1. táblázat tartalmazza.

1. FEJEZET
GALVÁNIKUS ÁRAMFORRÁSOK, EGYSZERI MŰVELETES

Az eldobható galvanikus áramforrások egy egységes tartály, amely a szeparátor aktív anyaga által elnyelt elektrolitot és elektródákat (anódot és katódot) tartalmaz, ezért ezeket szárazcelláknak nevezik. Ez a kifejezés minden olyan cellára vonatkozik, amely nem tartalmaz folyékony elektrolitot. A gyakori száraz sejtek közé tartoznak a cink-szén vagy a Leclanche sejtek.

A száraz cellákat alacsony áramerősségnél és szakaszos üzemmódban használják. Ezért az ilyen elemeket széles körben használják telefonokban, játékokban, riasztórendszerekben stb.

Mivel a szárazelemeket használó készülékek köre nagyon széles, és emellett időszakos cserét igényelnek, méretükre szabványok vonatkoznak. Hangsúlyozni kell, hogy az 1.1 és 1.2 táblázatban megadott, különböző gyártók által gyártott elemek méretei kismértékben eltérhetnek a csapok elhelyezkedése és a specifikációikban megadott egyéb jellemzők tekintetében.

A kisütési folyamat során a szárazelemek feszültsége a névleges feszültségről a lekapcsolási feszültségre csökken (a vágási feszültség az a minimális feszültség, amelyen az akkumulátor minimális energia leadására képes), azaz. jellemzően 1,2 V és 0,8 V/cella az alkalmazástól függően. Kisülés esetén az elemhez csatlakoztatva állandó ellenállás az áramkör zárása után a kapcsokon lévő feszültség élesen csökken egy bizonyos értékre, valamivel kisebb, mint az eredeti feszültség. Az ebben az esetben folyó áramot kezdeti kisülési áramnak nevezzük.

A szárazelem funkcionalitása az áramfelvételtől, a lekapcsolási feszültségtől és a kisülési feltételektől függ. Az elem hatásfoka a kisülési áram csökkenésével nő. Száraz cellák esetében a 24 óránál rövidebb folyamatos kisülés nagy sebességű kisütésnek minősül.

A száraz cella elektromos kapacitását a kezdeti kisüléstől függően egy fix ellenálláson keresztüli kisütésre határozzák meg, a kezdeti kisüléstől függően, és grafikonon vagy táblázatban mutatják be. Egy adott akkumulátorhoz célszerű a gyártó táblázatát vagy táblázatát használni. Ez nem csak a termék jellemzőinek figyelembe vételének köszönhető, hanem annak a ténynek is, hogy minden gyártó saját ajánlásokat ad termékei legjobb felhasználására vonatkozóan. Az 1.3 táblázat és az 1.5 táblázat bemutatja az üzleteink polcain az utóbbi időben leggyakrabban előforduló galvánelemek műszaki jellemzőit.

Az akkumulátor belső ellenállása korlátozhatja a szükséges áramerősséget, például vakuval való használat esetén. Azt a kezdeti stabil áramot, amelyet az akkumulátor rövid ideig képes biztosítani, villanóáramnak nevezzük. Az elemtípus jelölése betűjeleket tartalmaz, amelyek megfelelnek az elem villanási áramainak és belső ellenállásának, egyen- és váltakozó áramon mérve (1.4. táblázat). A villanóáramot és a belső ellenállást nagyon nehéz mérni, és a cellák hosszú élettartamúak lehetnek, de a villanóáram csökkenhet.

1.1. A GALVÁNSEJTEK TÍPUSAI

Szén-cink elemek

A szén-cink elemek (mangán-cink) a leggyakoribb száraz elemek. A szén-cink cellák passzív (szén) áramkollektort használnak, amely mangán-dioxid (MnO2) anóddal, ammónium-klorid elektrolittal és cinkkatóddal érintkezik. Az elektrolit paszta formájú, vagy impregnálja a porózus membránt. Az ilyen elektrolit enyhén mozgékony és nem terjed, ezért az elemeket száraznak nevezik.

A szén-cink cella névleges feszültsége 1,5 V.

A száraz elemek lehetnek henger alakúak, 1.1. ábra, korong alakúak, 1.2. ábra, és téglalap alakúak. A téglalap alakú elemek kialakítása hasonló a lemezesekhez. A cink anód hengeres üveg formájában készül, amely egyben tartály is. A tárcsaelemek egy cinklemezből, egy elektrolitoldattal impregnált karton membránból és a pozitív elektróda összenyomott rétegéből állnak. A lemezelemek sorba vannak kapcsolva egymással, az így kapott akkumulátort szigetelve és tokba csomagolva.

A szén-cink elemek működési szünetében „helyreállnak”. Ez a jelenség az elektrolit összetételében a kisülési folyamat során fellépő lokális inhomogenitások fokozatos összehangolásának köszönhető. Az időszakos „pihenés” eredményeként az elem élettartama meghosszabbodik.

ábrán. Az 1.3. ábra egy háromdimenziós diagramot mutat be, amely egy D-elem üzemidejének növekedését mutatja szakaszos üzemmód használata esetén az állandóhoz képest. Ezt figyelembe kell venni az elemek intenzív használatakor (és több készletet kell használni a működéshez, hogy egy készletnek elegendő ideje legyen a működőképesség helyreállításához. Pl. lejátszó használatakor nem ajánlott egy elemkészletet használni több mint két órán át egymás után Két készlet váltása esetén az üzemidő elemek háromszorosára nőnek.

A szén-cink elemek előnye viszonylag alacsony költségük. Jelentős hátrányok közé tartozik a kisütés közbeni jelentős feszültségcsökkenés, az alacsony teljesítménysűrűség (5...10 W/kg) és a rövid eltarthatóság.

Az alacsony hőmérséklet csökkenti a galvánelemek használatának hatékonyságát, az akkumulátor belső melegítése pedig növeli azt. ábra mutatja a hőmérséklet hatását a galvánelem kapacitására. 1.4. A hőmérséklet emelkedése a cinkelektróda kémiai korrózióját okozza az elektrolitban lévő víz hatására, és az elektrolit kiszárad. Ezek a tényezők valamelyest kompenzálhatók, ha az akkumulátort megemelt hőmérsékleten tartják, és sóoldatot vezetnek be a cellába egy korábban készített lyukon keresztül.

Lúgos elemek

A szén-cink cellákhoz hasonlóan az alkáli cellák is MnO2 anódot és cinkkatódot használnak elválasztott elektrolittal.

A lúgos cellák és a szén-cink cellák közötti különbség az alkáli elektrolit alkalmazása, aminek következtében a kisülés során gyakorlatilag nincs gázfejlődés, és hermetikusan lezárhatóak, ami számos alkalmazásuk szempontjából nagyon fontos. .

A lúgos cellák feszültsége körülbelül 0,1 V-tal kisebb, mint a szén-cink celláké azonos körülmények között. Ezért ezek az elemek felcserélhetők.

A lúgos elektrolitot tartalmazó cellák feszültsége lényegesen kisebb mértékben változik, mint a sós elektrolitos celláké. A lúgos elektrolitot tartalmazó cellák fajlagos energiája is nagyobb (65...90 Wh/kg), fajlagos teljesítménye (100...150 kWh/m3) és eltarthatósága is hosszabb.

A mangán-cink cellák és akkumulátorok töltése aszimmetrikus váltakozó árammal történik. Bármilyen koncentrációjú sóval vagy lúgos elektrolittal feltöltheti a cellákat, de nem túl kisütve és sérült cinkelektródák nélkül. részére megállapított lejárati időn belül ebből a típusból cellában vagy akkumulátorban, többször is visszaállíthatja a működést (6...8 alkalommal).

A szárazakkumulátorok és -elemek töltése egy speciális eszközről történik, amely lehetővé teszi a szükséges töltőáram elérését: a töltő- és kisütési összetevők aránya 10:1, és ezen összetevők impulzusidejének aránya 1: 2. Ez az eszköz lehetővé teszi az óraelemek töltését és a régi kis elemek aktiválását. Óraelemek töltésekor a töltőáram nem haladhatja meg a 2 mA-t. A töltési idő nem haladja meg az 5 órát. Az akkumulátorok töltésére szolgáló ilyen eszköz diagramja az ábrán látható. 1.5.

Itt a töltendő akkumulátor két párhuzamosan kapcsolt, ellenállásos diódaláncon keresztül csatlakozik. Az aszimmetrikus töltőáramot az ellenállások ellenállásának különbsége eredményezi. A töltés végét az akkumulátor feszültségnövekedésének megszűnése határozza meg. Transzformátor szekunder feszültség töltőúgy van kiválasztva, hogy a kimeneti feszültség 50...60%-kal meghaladja az elem névleges feszültségét.

Az akkumulátor töltési ideje a leírt készülék használatával körülbelül 12...16 óra. A töltési kapacitásnak körülbelül 50%-kal nagyobbnak kell lennie, mint az akkumulátor névleges kapacitása.

Higany elemek

A higanyelemek nagyon hasonlítanak a lúgos elemekhez. Higany-oxidot (HgO) használnak. A katód cinkpor és higany keverékéből áll. Az anódot és a katódot szeparátor és 40%-os lúgoldattal impregnált membrán választja el.

Ezek az elemek rendelkeznek hosszú távú tárolás és nagyobb kapacitások (azonos térfogat mellett). A higanycellák feszültsége körülbelül 0,15 V-tal alacsonyabb, mint a lúgos celláké.

A higanyelemeket nagy fajlagos energia (90...120 Wh/kg, 300...400 kWh/m3), feszültségstabilitás és nagy mechanikai szilárdság jellemzi.

A kis méretű készülékekhez az RC-31S, RC-33S és RC-55US típusok modernizált elemei készültek. Az RC-31S és RC-55US elemek fajlagos energiája 600 kWh/m3, az RC-33S elemeké 700 kWh/m3. Az RC-31S és RC-33S elemeket órák és egyéb berendezések táplálására használják. Az RC-55US elemeket orvosi berendezésekhez, különösen beültethető orvosi eszközökhöz szánják.

Az RC-31S és RC-33S elemek 1,5 évig működnek 10, illetve 18 µA áramerősséggel, az RC-55US elem pedig 5 évig biztosítja a beültetett orvostechnikai eszközök működését. Amint az 1.6. táblázatból kiderül, ezen elemek névleges kapacitása nem felel meg a megnevezésüknek.

A higanyelemek 0 és +50 oC közötti hőmérséklet-tartományban üzemelnek, vannak hidegálló RC-83X és RC-85U, valamint RC-82T és RC-84 hőálló elemek, amelyek akár +70 oC hőmérsékleten is működnek. . Az elemeknek vannak olyan módosításai, amelyekben cinkpor (negatív elektróda) ​​helyett indium- és titánötvözetet használnak.

Mivel a higany ritka és mérgező, a higanysejteket nem szabad eldobni teljes felhasználásuk után. Ezeket újra kell hasznosítani.

Ezüst elemek

Ag2O-ból és AgO-ból készült „ezüst” katódjaik vannak. Feszültségük 0,2 V-tal magasabb, mint a szén-cink feszültsége hasonló körülmények között.

Lítium cellák

Lítium anódokat, szerves elektrolitot és különféle anyagokból készült katódokat használnak. Nagyon hosszú eltarthatósággal, nagy energiasűrűséggel rendelkeznek, és széles hőmérsékleti tartományban működnek, mivel nem tartalmaznak vizet.

Mivel az összes fémhez képest a lítium rendelkezik a legnagyobb negatív potenciállal, a lítiumcellákat a legmagasabb névleges feszültség jellemzi minimális méretekkel (1.6. ábra). Műszaki adatok A lítium galvánelemeket az 1.7. táblázat tartalmazza.

Az ilyen elemekben oldószerként általában szerves vegyületeket használnak. Az oldószerek lehetnek szervetlen vegyületek is, például SOCl2, amelyek szintén reaktív anyagok.

Az ionos vezetőképességet nagy anionokkal rendelkező sók oldószerekbe juttatásával biztosítják, például: LiAlCl4, LiClO4, LiBFO4. Különleges elektromos vezetőképesség a nem vizes elektrolit oldatok 1...2 nagyságrenddel alacsonyabbak a vizes oldatok vezetőképességénél. Ezenkívül a bennük lévő katódos folyamatok általában lassan mennek végbe, ezért a nem vizes elektrolitokkal rendelkező cellákban az áramsűrűség alacsony.

A lítiumcellák hátrányai közé tartozik a lítium magas ára miatti viszonylag magas költségük és az előállításukra vonatkozó speciális követelmények (inert atmoszféra szükségessége, nem vizes oldószerek tisztítása). Azt is figyelembe kell venni, hogy egyes lítiumcellák felnyitása esetén robbanásveszélyesek.

Az ilyen elemeket általában nyomógombos kivitelben készítik, 1,5 V és 3 V feszültséggel. Sikeresen biztosítják az áramköröket, amelyek fogyasztása körülbelül 30 μA állandó üzemmódban vagy 100 μA fogyasztású szakaszos üzemmódban. A lítium cellákat széles körben használják memóriaáramkörök, mérőműszerek és más csúcstechnológiás rendszerek tartalék tápegységeiben.

1.2. FEJEZET AKKUMULÁTOROK A VILÁG VEZETŐ VÁLLALATAITÓL

Az elmúlt évtizedekben a Leclanche-elemek lúgos analógjainak, köztük a cinklevegőnek a gyártási volumene megnőtt (lásd B1. táblázat).

Például Európában 1980-ban kezdett fejlődni az alkáli mangán-cink elemek gyártása, és 1983-ban már elérte a teljes termelés 15%-át.

A szabad elektrolit használata korlátozza az autonómok alkalmazásának lehetőségeit, és főként az álló HIT-ben alkalmazzák. Ezért számos tanulmány célja az úgynevezett száraz cellák vagy sűrített elektrolitú cellák létrehozása, amelyek mentesek az olyan elemektől, mint a higany és a kadmium, amelyek komoly veszélyt jelentenek az emberi egészségre és a környezetre.

Ez a tendencia a lúgos vegyszerek előnyeinek a következménye a klasszikus sóelemekkel szemben:

a kisülési áramsűrűség jelentős növekedése a ragasztott anód használata miatt;

a vegyszeres fűtőberendezések kapacitásának növelése az aktív tömegek terhelésének növelésének lehetősége miatt;

cinklevegő kompozíciók (6F22 típusú elemek) létrehozása a meglévő katódanyagok nagyobb aktivitása miatt a dioxigén elektroredukciós reakciójában lúgos elektrolitban.

Duracell (USA) akkumulátorok

A Duracell elismert vezető szerepet tölt be a világon az eldobható lúgos galvánforrások gyártásában. A cég története több mint 40 éves múltra tekint vissza.

Maga a cég az Amerikai Egyesült Államokban található. Európában gyárai Belgiumban találhatók. Az itthoni és külföldi fogyasztók szerint a Duracell akkumulátorok vezető helyet foglalnak el a népszerűség, a használat időtartama és az ár-minőség arány tekintetében.

A Duracell megjelenése az ukrán piacon felkeltette fogyasztóink figyelmét.

A lítiumforrások kisülési áramsűrűsége nem magas (más HIT-ekhez képest), 1 mA/cm2 nagyságrendű (lásd 14. oldal). A 10 éves garantált eltarthatóság és az alacsony áramkisülés miatt ésszerű a Duracell lítium cellák használata csúcstechnológiás rendszerekben.

Az Egyesült Államokban szabadalmaztatott EXRA-POWER technológia titán-dioxidot (TiO2) és más technológiai jellemzőket használva növeli a Duracell mangán-cink vegyi reaktorok teljesítményét és hatékonyságát.

A Duracell alkálicellák acél testében egy hengeres grafitkollektor található, amely egy pasztaszerű elektrolitot tart érintkezésben egy tűkatóddal.

Az elemek garantált eltarthatósága 5 év, ezzel egyidejűleg a csomagoláson feltüntetett elem kapacitása az eltarthatósági idő végén garantált.

A Duracell HIT műszaki jellemzőit az 1.8. táblázat tartalmazza.

Akkumulátorok a Varta konszerntől (Németország)

A Varta konszern a világ egyik vezető vállalata a HIT gyártásában. A konszern 25 gyára a világ több mint 100 országában található, és több mint 1000 féle elemet és akkumulátort gyártanak.

A fő termelési létesítményeket a Helyhez kötött ipari akkumulátorok osztálya foglalja el. A konszern gyáraiban azonban mintegy 600 féle feszültségcellát állítanak elő az óraelemektől a zárt akkumulátorokig az USA, Olaszország, Japán, Csehország stb. műszerelemek osztályán, földrajzi elhelyezkedéstől függetlenül állandó minőségi garanciával. az üzem helye. Az első ember, aki a Holdra tette a lábát, fényképező kameráját Varta akkumulátorok működtették.

Fogyasztóink jól ismerik őket, és állandó kereslet van rájuk.

A HIT műszaki jellemzői a Vartára vonatkoznak jelzéssel hazai analógok táblázatban vannak megadva.

2. FEJEZET AKKUMULÁTOROK

Az akkumulátorok újrafelhasználható kémiai elektromos energiaforrások. Két elektródából (pozitív és negatív), egy elektrolitból és egy házból állnak. Az energia felhalmozódása az akkumulátorban az elektródák oxidációs-redukciós kémiai reakciója során történik. Amikor az akkumulátor lemerül, fordított folyamatok mennek végbe. Az akkumulátor feszültsége az akkumulátor pólusai közötti potenciálkülönbség rögzített terhelés mellett.

Bibliográfia

1. Kaufman M., Sidman. A.G.
   Gyakorlati útmutató az elektronikai áramköri számításokhoz. Könyvtár. 2 kötetben: Ford. angolból/Szerk. F.N. Pokrovszkij. M.: Energoatomizdat, 1991. 368 p.
2. Terescsuk R.M. stb. Kis méretű berendezések. Rádióamatőr kézikönyv. K.: Naukova Dumka, 1975. 557 p.
3. Sena L.A. Fizikai mennyiségek mértékegységei és méreteik. Oktatási és referencia kézikönyv. 3. kiadás, átdolgozva. és további M.: Tudomány. Ch. szerk. fizika és matematika lit., 1988. 432 p.
4. Deordiev S.S. Elemek és gondozásuk. K.: Technológia, 1985. 136 p.
5. Elektromos kézikönyv. 3 kötetben T.2. Elektromos termékek és készülékek/általános. szerk. a Moszkvai Energetikai Intézet professzorai (I. N. Orlov főszerkesztő) és mások 7. kiadás. 6 fordulat. és további M.: Energoatomizdat, 1986. 712 p.
6. Digitális és analóg integrált áramkörök. Könyvtár. Szerk. S. V. Yakubovsky. M.: Rádió és kommunikáció, 1990. 496 p.
7. Semushkin S. Aktuális források és alkalmazásuk. "Rádió", 1978. 2.3.
8. Veksler G.S. A tápegységek számítása. K.: Technika, 1978. 208 p.
9. Lisovsky F.V., Kalugin I.K. Angol-orosz rádióelektronikai szótár. 2. kiadás, átdolgozva. és további RENDBEN. 63000 kifejezés. M.: Rus. lang., 1987.
10. Bagotsky V.S., Skundin A.M. Kémiai áramforrások. M.: Energoizdat, 1981. 360 p.
11. Crompton T. Elsődleges áramforrások. M.: Mir, 1986. 326 p.

olvasson tovább

A különböző típusú galvánelemek kémiai energiájukat elektromos árammá alakítják át. Nevüket Galvani olasz tudós tiszteletére kapták, aki az első ilyen kísérleteket és kutatásokat végezte. Az elektromosságot két fém (általában cink és réz) kémiai reakciója állítja elő egy elektrolitban.

Működési elve

A tudósok réz- és cinklemezt helyeztek savval ellátott tartályokba. Vezetékkel kötötték össze őket, az elsőn gázbuborékok keletkeztek, a második pedig elkezdett feloldódni. Ez bebizonyította, hogy a vezetőn elektromos áram folyik. Galvani után Volt kezdett kísérletezni. Egy függőleges oszlophoz hasonló hengeres elemet készített. Cink-, réz- és szövetgyűrűkből állt, amelyeket előzetesen savval impregnáltak. Az első elem magassága 50 cm volt, és az általa generált feszültséget az ember érezte.

A működés elve az, hogy elektrolitikus közegben kétféle fém kölcsönhatásba lép egymással, aminek eredményeként áram kezd átfolyni a külső áramkörön. A modern galvanikus cellákat és akkumulátorokat akkumulátoroknak nevezik. Feszültségük a használt fémtől függ. A készülék puha fémlemezből készült hengerbe van helyezve. Az elektródák oxidatív és redukciós porlasztásos hálók.

A kémiai energia elektromos árammá alakítása kiküszöböli az akkumulátorok tulajdonságainak helyreállításának lehetőségét. Végül is, amikor az elem működik, a reagensek elfogynak, ami az áramerősség csökkenését okozza. A redukálószer általában a lítiumból vagy cinkből származó negatív ólom. Működés közben elektronokat veszít. A pozitív rész fémsókból vagy magnézium-oxidból készül, oxidálószer munkáját végzi.

Normál körülmények között az elektrolit nem engedi át az áramot, csak az áramkör zárásakor bomlik ionokká. Ez okozza a vezetőképesség megjelenését. Elektrolitként savas oldatot, nátrium- vagy káliumsókat használnak.

Az elemek fajtái

Az elemeket eszközök, eszközök, felszerelések és játékok táplálására használják. A séma szerint az összes galvanikus elem több típusra oszlik:

• sóoldat;
• lúgos;
• lítium

A legnépszerűbbek a cinkből és mangánból készült sóelemek. Az elem egyesíti a megbízhatóságot, a minőséget és az elfogadható árat. Ám az utóbbi időben a gyártók csökkentik vagy teljesen leállítják a termelést, mivel a háztartási gépeket gyártó cégekkel szembeni igények fokozatosan nőnek. Az ilyen típusú galvanikus akkumulátorok fő előnyei:

• univerzális paraméterek, amelyek lehetővé teszik azok használatát különböző területeken;
• könnyű kezelhetőség;
• alacsony költségű;
• egyszerű feltételek Termelés;
• hozzáférhető és olcsó alapanyagok.

A hátrányok közé tartozik a rövid élettartam (legfeljebb két év), az alacsony hőmérséklet miatti tulajdonságok csökkenése, a kapacitás csökkenése az áramerősség növekedésével és a feszültség csökkenése működés közben. Amikor a sóelemek lemerülnek, szivároghatnak, mivel az elektróda pozitív térfogata kinyomja az elektrolitot. A vezetőképességet a grafit és a korom növeli, az aktív keverék mangán-dioxidból áll. Az élettartam közvetlenül függ az elektrolit mennyiségétől.

A múlt században jelentek meg az első lúgos elemek. Az oxidálószer szerepét bennük a mangán, redukálószere pedig a cinkpor tölti be. Az akkumulátor háza a korrózió megelőzése érdekében össze van vonva. De a higany használatát betiltották, ezért bevonták őket cinkpor és rozsdagátló keverékekkel.

A galvánelem készülékének hatóanyaga az ezek a cink, indium, ólom és alumínium. Az aktív tömeg kormot, mangánt és grafitot tartalmaz. Az elektrolit káliumból és nátriumból készül. A száraz por jelentősen javítja az akkumulátor teljesítményét. A sótípusokkal megegyező méretekkel a lúgosok nagyobb kapacitással rendelkeznek. Továbbra is jól működnek még erős fagyban is.

A lítium cellákat a modern technológia táplálására használják. Elemek és akkumulátorok formájában készülnek különböző méretű. Az előbbiek szilárd, míg a többi készülék folyékony elektrolitot tartalmaz. Ez az opció olyan eszközökhöz alkalmas, amelyek ezt igénylik stabil feszültségés átlagos aktuális díjak. A lítium akkumulátorok többször is feltölthetők, az elemek csak egyszer használatosak, nincsenek kinyitva.

Hatály

A galvánelemek gyártására számos követelmény vonatkozik. Az akkumulátorháznak megbízhatónak és tömítettnek kell lennie. Az elektrolit nem szivároghat ki, és idegen anyagok nem kerülhetnek a készülékbe. Egyes esetekben, amikor a folyadék kifolyik, az meggyullad. Sérült tárgy nem használható. Az összes akkumulátor mérete közel azonos, csak az elemek mérete különbözik. Az elemek különböző formájúak lehetnek: hengeres, prizmás vagy korongos.

Minden típusú készüléknek megvannak a közös előnyei: kompaktak és könnyűek, különböző üzemi hőmérsékleti tartományokhoz igazodnak, nagy kapacitásúak és stabilan működnek különböző körülmények között. Vannak hátrányai is, de ezek bizonyos típusú elemekhez kapcsolódnak. A sós nem tart sokáig, a lítiumosakat úgy tervezték, hogy nyomásmentesen meggyulladjanak.

Az akkumulátorok felhasználási területe számos:

• digitális technológia;
• Gyerekjátékok;
• orvosi eszközök;
• védelmi és repülési ipar;
• tértermelés.

A galvanikus cellák könnyen használhatók és megfizethetőek. Néhány típust azonban óvatosan kell kezelni, és nem szabad használni, ha sérült. Az akkumulátorok vásárlása előtt alaposan tanulmányozza át az általuk táplált eszközre vonatkozó utasításokat.

Kis teljesítményű elektromos energiaforrások

A galvanikus cellákat és akkumulátorokat hordozható elektromos és rádióberendezések táplálására használják.

Galvanikus cellák- ezek egyetlen cselekvési források, akkumulátorok- újrafelhasználható források.

A legegyszerűbb galvanikus elem

A legegyszerűbb elem két csíkból készülhet: rézből és cinkből, kénsavval enyhén savanyított vízbe merítve. Ha a cink elég tiszta ahhoz, hogy mentes legyen a helyi reakcióktól, akkor nem történik észrevehető változás mindaddig, amíg a réz és a cink össze nem kötődik huzallal.

A csíkok azonban eltérő potenciállal rendelkeznek egymáshoz képest, és amikor vezetékkel össze vannak kötve, megjelenik benne a. A művelet előrehaladtával a cinkcsík fokozatosan feloldódik, és gázbuborékok képződnek a rézelektróda közelében, és összegyűlnek a felületén. Ez a gáz hidrogén, amely az elektrolitból képződik. Az elektromos áram a rézszalagból a huzalon keresztül a cinkszalagra, onnan az elektroliton keresztül vissza a rézbe folyik.

Az elektrolit kénsavait fokozatosan a cink-elektróda oldott részéből képződő cink-szulfát váltja fel. Emiatt az elem feszültsége csökken. Azonban még nagyobb feszültségesést okoz a rézen képződő gázbuborékok. Mindkét akció "polarizációt" eredményez. Az ilyen elemeknek gyakorlatilag nincs gyakorlati jelentősége.

A galvánelemek fontos paraméterei

A galvánelemek által biztosított feszültség nagysága csak azok típusától és kialakításától, azaz az elektródák anyagától és az elektrolit kémiai összetételétől függ, de nem függ az elemek alakjától és méretétől.

A galvanikus cella által termelt áram mennyiségét a belső ellenállása korlátozza.

A galvánelem nagyon fontos jellemzője az. Az elektromos kapacitás azt a villamosenergia-mennyiséget jelenti, amelyet egy galván- vagy akkumulátorcella működése teljes ideje alatt, azaz a végső kisülésig képes leadni.

Az elem által megadott kapacitást úgy határozzuk meg, hogy az amperben kifejezett kisülési áramot megszorozzuk azzal az órákban mért idővel, amely alatt az elem kisütve volt a kisülés kezdetéig. teljes kiürítés. Ezért az elektromos kapacitást mindig amperórában (A x h) fejezzük ki.

Az elem kapacitása alapján azt is előre meghatározhatja, hogy hány órát fog működni, mielőtt teljesen lemerül. Ehhez el kell osztani a kapacitást az ehhez az elemhez megengedett kisülési árammal.

Az elektromos kapacitás azonban nem szigorúan állandó érték. Meglehetősen tág határok között változik az elem működési körülményeitől (üzemmódjától) és a végső kisülési feszültségtől függően.

Ha az elemet maximális árammal és megszakítás nélkül kisütjük, akkor lényegesen kisebb kapacitást ad le. Ellenkezőleg, ha ugyanazt az elemet kisebb áramerősséggel és gyakori és viszonylag hosszú szünetekkel kisütjük, az elem feladja teljes kapacitását.

Ami a végső kisülési feszültségnek az elem kapacitására gyakorolt ​​hatását illeti, figyelembe kell venni, hogy a galvánelem kisülése során az üzemi feszültsége nem marad azonos szinten, hanem fokozatosan csökken.

A galvánelemek gyakori típusai

A legelterjedtebb galvánelemek a mangán-cink, mangán-levegő, cink-levegő és higany-cink rendszerek sóval és lúgos elektrolitokkal. A sóelektrolittal ellátott száraz mangán-cink cellák kezdeti feszültsége 1,4-1,55 V, üzemideje környezeti hőmérsékleten -20 és -60 o C között 7 órától 340 óráig terjed.

A lúgos elektrolitot tartalmazó száraz mangán-cink és cink-levegő cellák feszültsége 0,75-0,9 V, működési ideje 6-45 óra.

A száraz higany-cink cellák kezdeti feszültsége 1,22-1,25 V, működési ideje 24-55 óra.

Legnagyobb garanciális időszak A száraz higany-cink elemek eltarthatósága akár 30 hónap.

Ezek másodlagos galvánelemek.A galvanikus cellákkal ellentétben az akkumulátorban közvetlenül az összeszerelés után nem mennek végbe kémiai folyamatok.

Úgy, hogy a mozgással kapcsolatos kémiai reakciók az akkumulátorban kezdődjenek meg elektromos töltések, ennek megfelelően módosítania kell elektródáinak (és részben az elektrolitjának) kémiai összetételét. Az elektródák kémiai összetételének ez a változása az akkumulátoron áthaladó elektromos áram hatására következik be.

Ezért ahhoz, hogy az akkumulátor elektromos áramot termeljen, először állandóval kell „tölteni”. Áramütés valamilyen külső áramforrásból.

Az akkumulátorok abban is előnyösen különböznek a hagyományos galvanikus celláktól, hogy kisütés után újra tölthetők. Megfelelő gondossággal és normál működési körülmények között az akkumulátorok akár több ezer töltést és kisütést is kibírnak.
Akkumulátoros készülék

Jelenleg a gyakorlatban leggyakrabban ólom- és kadmium-nikkel akkumulátorokat használnak. Az előbbinél az elektrolit kénsavoldat, az utóbbinál pedig lúgok vizes oldata. Az ólomelemeket savas akkumulátoroknak is nevezik, a nikkel-kadmium akkumulátorokat pedig alkáli elemeknek.

Az akkumulátorok működési elve az elektródák polarizációján alapul. A legegyszerűbb savas akkumulátort a következőképpen tervezték: ez két elektrolitba mártott ólomlemez. A kémiai szubsztitúciós reakció eredményeként a lemezeket enyhe ólom-szulfát PbSO4 bevonat borítja, amint az a Pb + H 2 SO 4 = PbSO 4 + H 2 képletből következik.

Savas akkumulátoros készülék

A lemezek ilyen állapota lemerült akkumulátornak felel meg. Ha az akkumulátor most töltésre van bekapcsolva, azaz egyenáramú generátorhoz van csatlakoztatva, akkor az elektrolízis miatt a lemezek polarizációja megindul benne. Az akkumulátor töltése következtében a lemezei polarizálódnak, azaz megváltoztatják felületük anyagát, homogénből (PbSO 4) eltérővé (Pb és Pb O 2) válnak.

Az akkumulátor áramforrássá válik, pozitív elektródája ólom-dioxiddal bevont lemez, a negatív elektróda pedig tiszta ólomlemez.

A töltés vége felé az elektrolit koncentrációja megnő, mivel további kénsavmolekulák jelennek meg benne.

Ez az egyik jellemzője az ólom-savas akkumulátornak: elektrolitja nem marad semleges, és maga is részt vesz a kémiai reakciókban az akkumulátor működése során.

A kisütés vége felé mindkét akkumulátorlemezt ismét ólom-szulfát borítja, aminek következtében az akkumulátor megszűnik áramforrás lenni. Az akkumulátor soha nem kerül ebbe az állapotba. A lemezeken ólom-szulfát képződése miatt az elektrolit koncentrációja a kisülés végén csökken. Ha feltölti az akkumulátort, ismét polarizációt okozhat, hogy ismét lemerüljön, stb.

Hogyan kell feltölteni az akkumulátort

Az akkumulátorok töltésének többféle módja van. A legegyszerűbb a normál akkumulátortöltés, amely a következőképpen történik. Kezdetben 5-6 órán keresztül a töltés kétszeres normál árammal történik, amíg az egyes akkumulátorok feszültsége el nem éri a 2,4 V-ot.

A normál töltőáramot az I töltés = Q/16 képlet határozza meg

Ahol Q - névleges akkumulátorkapacitás, Ah.

Ezt követően a töltőáram normál értékre csökken, és a töltés 15-18 órán keresztül folytatódik, amíg a töltés végére utaló jelek meg nem jelennek.

Modern akkumulátorok

A kadmium-nikkel vagy alkáli elemek sokkal később jelentek meg, mint az ólomelemek, és azokhoz képest fejlettebb kémiai áramforrások. Az alkáli elemek fő előnye az ólomelemekkel szemben az elektrolit kémiai semlegessége a lemezek aktív tömegéhez képest. Ennek köszönhetően az alkáli elemek önkisülése jóval kisebb, mint az ólomelemeké. Az alkáli elemek működési elve az elektródák polarizációján is alapul az elektrolízis során.

A rádióberendezések táplálására zárt kadmium-nikkel akkumulátorokat gyártanak, amelyek -30 és +50 o C közötti hőmérsékleten üzemelnek, és 400 - 600 töltési-kisütési ciklust képesek ellenállni. Ezek az akkumulátorok kompakt paralelepipedonok és lemezek formájában készülnek, amelyek tömege több grammtól kilogrammig terjed.

Nikkel-hidrogén akkumulátorokat gyártanak autonóm létesítmények áramellátására. A nikkel-hidrogén akkumulátor fajlagos energiája 50 - 60 Wh kg -1.