Цинк воздушна батерија. Цинк воздушни батерии. Употреба во слушни помагала. Придобивките од батериите за слушно помагало

Ослободувањето на компактни цинк-воздушни батерии на масовниот пазар може значително да ја промени ситуацијата во сегментот на пазарот на мали автономни напојувања за лаптоп компјутери и дигитални уреди.

Енергетски проблем

а во последниве години, флотата на лаптоп компјутери и разни дигитални уреди значително се зголеми, од кои многу неодамна се појавија на пазарот. Овој процес значително се забрза поради зголемувањето на популарноста мобилни телефони. За возврат, брзиот раст на бројот на преносливи Електронски Уредипредизвика сериозно зголемување на побарувачката за автономни извори на електрична енергија, особено за различни видовибатерии и акумулатори.

Сепак, потребата да се обезбеди огромна сума преносни урединутритивните елементи се само едната страна на проблемот. Така, како што се развиваат преносливите електронски уреди, густината на елементите и моќта на микропроцесорите што се користат во нив се зголемуваат; за само три години, фреквенцијата на часовникот на користените PDA процесори се зголеми за ред на големина. Ситните монохроматски екрани се заменуваат со дисплеи во боја со висока резолуцијаи зголемена големина на екранот. Сето ова доведува до зголемување на потрошувачката на енергија. Дополнително, постои јасен тренд кон понатамошна минијатуризација во областа на преносливата електроника. Земајќи ги предвид овие фактори, станува сосема очигледно дека зголемувањето на енергетскиот интензитет, моќноста, издржливоста и доверливоста на користените батерии е еден од најважните услови за обезбедување на понатамошен развој на преносливите електронски уреди.

Проблемот со обновливите автономни извори на енергија е многу акутен во сегментот на преносливи компјутери. Современи технологииви овозможуваат да креирате лаптопи кои практично не се инфериорни во нивната функционалност и перформанси во однос на полноправните десктоп системи. Сепак, недостатокот на доволно ефикасни автономни извори на енергија ги лишува корисниците на лаптопите од една од главните предности на овој тип компјутери - мобилноста. Добар индикатор за модерен лаптоп опремен со литиум-јонска батерија е траењето на батеријата од околу 4 часа 1, но за полноправна работаВ мобилни условиова очигледно не е доволно (на пример, лет од Москва до Токио трае околу 10 часа, а од Москва до Лос Анџелес скоро 15).

Една од опциите за решавање на проблемот со зголемување на времето траење на батеријатапреносливите компјутери е промена од моментално вообичаените никел-метал хидрид и литиум-јонски батерии на хемиски горивни ќелии 2 . Најперспективните горивни ќелии од гледна точка на примена во преносни електронски уреди и компјутери се горивни ќелии со ниски работни температури како што се PEM (мембрана за размена на протон) и DMCF (горивни ќелии со директен метанол). Горивото што се користи за овие елементи е воден растворметил алкохол (метанол) 3.

Сепак, во оваа фаза, би било премногу оптимистички да се опише иднината на хемиските горивни ќелии само со розови тонови. Факт е дека постојат најмалку две пречки за масовна дистрибуција на горивни ќелии во преносливи електронски уреди. Прво, метанолот е прилично токсична супстанција, што подразбира зголемени барања за затегнатост и сигурност на касетите за гориво. Второ, за да се обезбедат прифатливи стапки на хемиски реакции во горивни ќелии со ниски работни температури, неопходно е да се користат катализатори. Во моментов, катализаторите направени од платина и нејзините легури се користат во ќелиите PEM и DMCF, но природните резерви на оваа супстанца се мали и нејзината цена е висока. Теоретски е можно да се замени платината со други катализатори, но досега ниту еден од тимовите ангажирани во истражување во оваа насока не успеа да најде прифатлива алтернатива. Денес, таканаречениот проблем со платина е можеби најсериозната пречка за широко распространето усвојување на горивни ќелии во преносливите компјутери и електронските уреди.

1 Ова се однесува на времето на работа од стандардна батерија.

2 Повеќе информации за горивни ќелии може да се прочитаат во написот „Горивни ќелии: година на надеж“, објавена во бр. 1’2005 година.

3 PEM ќелии кои работат на водороден гас се опремени со вграден конвертор за производство на водород од метанол.

Цинк воздушни елементи

Иако авторите на голем број публикации сметаат дека батериите и акумулаторите со цинк-воздух се еден од подвидовите на горивни ќелии, тоа не е сосема точно. Откако се запознавме со дизајнот и принципот на работа на елементите на цинк-воздух, дури и во општа смисла, можеме да направиме сосема недвосмислен заклучок дека е поправилно да ги сметаме како посебна класа на автономни извори на енергија.

Дизајнот на цинковите воздушни ќелии вклучува катода и анода одделени со алкален електролит и механички сепаратори. Како катода се користи електрода за дифузија на гас (GDE), чија водопропустлива мембрана овозможува да се добие кислород од атмосферскиот воздух што циркулира низ неа. „Горивото“ е цинковата анода, која се оксидира во процесот работа на елементот, а оксидирачкиот агенс е кислородот добиен од атмосферскиот воздух што влегува низ „дупките за дишење“.

На катодата се јавува реакција на електроредукција на кислород, чии производи се негативно наелектризирани јони на хидроксид:

O 2 + 2H 2 O +4e 4OH – .

Хидроксидните јони се движат во електролитот до цинковата анода, каде што се јавува реакцијата на оксидација на цинкот, ослободувајќи електрони кои се враќаат во катодата преку надворешно коло:

Zn + 4OH – Zn(OH) 4 2– + 2e.

Zn(OH) 4 2– ZnO + 2OH – + H 2 O.

Сосема е очигледно дека ќелиите цинк-воздух не спаѓаат во класификацијата на хемиски горивни ќелии: прво, тие користат потрошна електрода (анода), и второ, горивото првично се става во ќелијата и не се снабдува за време на работата од надворешноста.

Напонот помеѓу електродите на една ќелија на ќелија цинк-воздух е 1,45 V, што е многу блиску до оној на алкалните (алкални) батерии. Доколку е потребно, за да добиете повеќе висок напоннапојување, можете да комбинирате неколку сериски поврзани ќелии во батерија.

Цинкот е прилично вообичаен и ефтин материјал, така што при распоредување на масовно производство на ќелии од цинк-воздух, производителите нема да имаат проблеми со суровините. Покрај тоа, дури и во почетната фаза, цената на таквите напојувања ќе биде доста конкурентна.

Исто така, важно е дека елементите на воздухот од цинк се многу еколошки производи. Материјалите што се користат за нивно производство не ја трујат животната средина и можат повторно да се користат по рециклирање. Реакционите производи на цинковите воздушни елементи (вода и цинк оксид) се исто така апсолутно безбедни за луѓето и животната средина; цинк оксидот се користи дури и како главна компонента на детскиот прав.

Меѓу оперативните својства на цинковите воздушни елементи, вреди да се забележат такви предности како мала брзинасамо-празнење во неактивирана состојба и мала промена на вредноста на напонот како што напредува празнењето (рамна крива на празнење).

Одреден недостаток на елементите на цинк-воздухот е влијанието на релативната влажност на влезниот воздух врз карактеристиките на елементот. На пример, за цинк воздушна ќелија дизајнирана за работа во услови на релативна влажност на воздухот од 60%, кога влажноста се зголемува до 90%, работниот век се намалува за приближно 15%.

Од батерии до батерии

Најлесната опција за имплементација на ќелиите од цинк-воздух се батериите за еднократна употреба. При креирање на цинк воздушни елементи голема величинаи моќност (на пример, наменета за електрани Возило) цинк-анодните касети може да се направат заменливи. Во овој случај, за да се обнови енергетската резерва, доволно е да се отстрани касетата со искористените електроди и да се инсталира нова на нејзино место. Искористените електроди може да се обноват за повторна употреба со користење на електрохемиски метод во специјализирани претпријатија.

Ако зборуваме за компактни батерии погодни за употреба во преносни компјутери и електронски уреди, тогаш практичната имплементација на опцијата со заменливи касети од цинк анодна е невозможна поради малата големина на батериите. Ова е причината зошто повеќето компактни цинкови воздушни ќелии кои моментално се на пазарот се за еднократна употреба. Цинк-воздушните батерии за еднократна употреба се произведуваат од Duracell, Eveready, Varta, Matsushita, GP, како и домашното претпријатие Energia. Главните области на примена на таквите извори на енергија се слушни помагала, преносни радија, фотографска опрема итн.

Во моментов, многу компании произведуваат цинк воздушни батерии за еднократна употреба

Пред неколку години, AER произведе Power Slice цинк-воздушни батерии наменети за лаптоп компјутери. Овие ставки беа дизајнирани за лаптопите од серијата Omnibook 600 и Omnibook 800 на Hewlett-Packard; нивната батерија се движеше од 8 до 12 часа.

Во принцип, постои и можност за создавање на ќелии за полнење цинк-воздух (батерии), во кои, кога се поврзани, надворешен изворструја на анодата, ќе се појави реакција на намалување на цинкот. Сепак, практичната имплементација на вакви проекти долго време е попречена од сериозни проблеми предизвикани од хемиските својства на цинкот. Цинк оксидот добро се раствора во алкален електролит и, во растворена форма, се дистрибуира низ целиот волумен на електролитот, оддалечувајќи се од анодата. Поради ова, при полнење од надворешен извор на струја, геометријата на анодата значително се менува: цинкот добиен од цинк оксидот се депонира на површината на анодата во форма на кристали на лента (дендрити), обликувани како долги шила. Дендритите пробиваат низ сепараторите, предизвикувајќи краток спој во внатрешноста на батеријата.

Овој проблем се влошува со фактот дека за да се зголеми моќноста, анодите на цинк-воздушните ќелии се направени од кршен цинк во прав (ова овозможува значително зголемување на површината на електродата). Така, како што се зголемува бројот на циклуси на полнење-празнење, површината на анодата постепено ќе се намалува, што има негативно влијание врз перформансите на ќелијата.

До денес, најголемиот успех во областа на создавање компактни цинк-воздушни батерии е постигнат од Zinc Matrix Power (ZMP). Специјалистите на ZMP развија единствена технологијаЦинк матрица, што овозможи да се решат главните проблеми што се јавуваат при полнење на батеријата. Суштината на оваа технологија е употребата на полимерно врзивно средство, кое обезбедува непречена пенетрација на јоните на хидроксид, но во исто време го блокира движењето на цинк оксидот што се раствора во електролитот. Благодарение на употребата на ова решение, можно е да се избегнат забележителни промени во обликот и површината на анодата најмалку 100 циклуси на полнење-празнење.

Предностите на цинк-воздушните батерии се долгото време на работа и високиот специфичен енергетски интензитет, најмалку двапати поголем од најдобрите литиум-јонски батерии. Специфичниот енергетски интензитет на цинк-воздушните батерии достигнува 240 Wh на 1 kg тежина, и максимална моќност 5000 W/kg.

Според програмерите на ZMP, денес е можно да се создадат цинк-воздушни батерии за преносни електронски уреди (мобилни телефони, дигитални плеери, итн.) со енергетски капацитет од околу 20 Wh. Минималната можна дебелина на таквите напојувања е само 3 mm. Експерименталните прототипови на цинк-воздушни батерии за лаптопи имаат енергетски капацитет од 100 до 200 Wh.

Прототип на цинк-воздух батерија создадена од специјалисти за Zinc Matrix Power

Друга важна предност на цинк-воздушните батерии е целосното отсуство на таканаречениот мемориски ефект. За разлика од другите типови батерии, ќелиите со цинк-воздух може да се полнат на кое било ниво на полнење без да се загрози нивниот енергетски капацитет. Покрај тоа, за разлика од литиумските батерии, ќелиите од цинк-воздух се многу побезбедни.

Како заклучок, невозможно е да не се спомене еден важен настан, кој стана симболична почетна точка на патот кон комерцијализација на ќелиите со цинк-воздух: на 9 јуни минатата година, Zinc Matrix Power официјално го објави потпишувањето на стратешки договор со Интел. Корпорација. Според условите на овој договор, ZMP и Intel ќе ги здружат силите за да развијат нова технологија за батерии за преносни компјутери. Меѓу главните цели на оваа работа е да се зголеми траењето на батеријата на лаптопите на 10 часа. Според сегашниот план, првите модели на лаптопи опремени со цинк-воздушни батерии треба да се појават во продажба во 2006 година.

Подарете си ја радоста на секојдневната комуникација

Меѓународната компанија WIDEX се занимава со производство и продажба на слушни помагала од 1956 година. Постојано ги подобруваме уредите за да обезбедиме оптимален слух и удобност за нашите клиенти.

Палетата на слушни помагала WIDEX вклучува пет категории:

• ПРЕМИУМ; БИЗНИС; УДОБНОСТ; БУЏЕТ; ЕКОНОМИЈА

Нашите предности

Ако имате потешкотии со слухот, контактирајте го Центарот за слух WIDEX - ние ќе ви помогнеме да го решите проблемот. Нашите специјалисти ќе изберат уреди кои најдобро одговараат на вашите индивидуални потреби. Со наша помош, ќе ја вратите способноста да слушате широк спектар на звуци.

Стилски изглед

Нашиот асортиман на центри за слух вклучува комплетен составотуреди со модерни форми и бои: минијатурни во уво, елегантни со ресивер во увото, класични зад увото. Уредите и додатоците Widex добија меѓународни награди за дизајн - RED DOT Design, Good Design, IF Design Award

Природен звук на уреди

Уредите Widex ги прават звуците препознатливи, говорот разбирлив, бучавата не иритира благодарение на голем број патентирани Widex технологии - формула за засилување Widex, засилувач на говор, тивко сузбивање на бучавата во позадина, компресија меѓу уши, широк влезен опсег на звуци од 5dB до 113 dB, HD локатор, TruSound Softner и други технологии.

Обезбедување на квалитет

Работиме по дански Wideх стандарди. Има целосен сет на меѓународни и руски дозволи, тие ја потврдуваат веродостојноста и безбедноста на уредите. Редовно го следиме квалитетот и задоволството на корисниците.

Цена со се вклучено

Цената на слушните помагала ги вклучува сите неопходни консултации и одржување во текот на животот на слушните помагала. Личен специјалист го води корисникот во канцеларијата, телефонски или преку онлајн консултации на веб-страницата.

Минимални периоди на услуга

Гарантни периодипоправките во овластен сервисен центар Widex во Москва траат 2-3 работни дена. Ние доставуваме уреди во Москва и назад неделно на трошок на нашата компанија преку регионалните центри за слух Widex. Можете да го следите статусот на сервисната работа.

Удобност при користење и стабилна работа на уредите

Индивидуалните куќишта за интраканални и уреди за во уво и индивидуалните слушалки се произведени со помош на технологијата CAMISHA Widex 3D. Тие удобно се вклопуваат во ушите на корисникот, бидејќи целосно одговараат на впечатоците од ушните канали. Тесното вклопување и оптималната големина на производите обезбедуваат правилна работа на системите на уредите и атрактивен изглед на уредот.

Електрохемиските технологии за складирање на енергија брзо напредуваат. Компанијата NantEnergy нуди буџетска батерија за складирање на енергија од цинк-воздух.

NantEnergy, предводена од калифорнискиот милијардер Патрик Сон-Шионг, претстави енергетска батерија од цинк-воздух (Zinc-Air Battery), чија цена е значително пониска од нејзините литиум-јонски колеги.

Акумулатор за енергија од цинк-воздух

Батеријата, „заштитена со стотици патенти“, е наменета за употреба во системи за складирање енергија во комуналната индустрија. Според NantEnergy, неговата цена е помала од сто долари за киловат-час.

Дизајнот на цинк-воздушна батерија е едноставен. Кога се полни, електричната енергија го претвора цинк оксидот во цинк и кислород. За време на фазата на испуштање во ќелијата, цинкот се оксидира со воздух. Една батерија, затворена во пластична кутија, не е многу поголема по големина од актовка.

Цинкот не е редок метал, а ограничувањата на ресурсите се дискутирани во врска со Литиум-јонски батерии, цинк-воздушните батерии не се засегнати. Покрај тоа, вторите практично не содржат елементи штетни за животната средина, а цинкот многу лесно се рециклира за секундарна употреба.

Важно е да се напомене дека уредот NantEnergy не е прототип, туку модел на производство, кој беше тестиран во изминатите шест години „на илјадници различни места“. Овие батерии обезбедија енергија за „повеќе од 200 илјади луѓе во Азија и Африка и беа користени во повеќе од 1.000 кули мобилни комуникацииВо светот“.

Таков евтин систем за складирање на енергија ќе се „трансформира електрична мрежаво 24/7, целосно без јаглерод систем“, односно целосно заснован на обновливи извори на енергија.

Цинк-воздушните батерии не се нови, тие се измислени уште во 19 век и широко се користат од 30-тите години на минатиот век. Главните области на примена на овие извори на енергија се слушни помагала, преносни радија, фотографска опрема... Одреден научно-технички проблем предизвикан од хемиските својства на цинкот беше создавањето на батерии за полнење. Очигледно, овој проблем сега е во голема мера надминат. NantEnergy постигна дека батеријата може да го повтори циклусот на полнење и празнење повеќе од 1000 пати без деградација.

Меѓу другите параметри наведени од компанијата: 72 часа автономија и 20-годишен работен век на системот.

Се разбира, има прашања во врска со бројот на циклуси и други карактеристики кои треба да се разјаснат. Сепак, некои експерти за складирање енергија веруваат во технологијата. Во истражувањето на GTM спроведено минатиот декември, осум проценти од испитаниците посочиле на цинк батериите како технологија што може да го замени литиум-јонскиот систем во системите за складирање енергија.

Претходно, шефот на Tesla, Илон Маск, објави дека цената на литиум-јонските ќелии (клетки) произведени од неговата компанија може да падне под 100 долари/kWh оваа година.

Често слушаме дека ширењето на променливите обновливи извори на енергија, сончевата и ветерната енергија, наводно забавува (ќе забави) поради недостаток на евтини технологии за складирање на енергија.

Ова, се разбира, не е така, бидејќи уредите за складирање енергија се само една од алатките за зголемување на агилноста (флексибилноста) на електроенергетскиот систем, но не и единствената алатка. Покрај тоа, како што гледаме, технологиите за складирање на електрохемиска енергија се развиваат со брзо темпо. објавено

Ако имате какви било прашања на оваа тема, прашајте ги до експертите и читателите на нашиот проект.

Новиот производ ветува дека ќе ги надмине литиум-јонските батерии по енергетски интензитет за три пати и истовремено ќе чини половина повеќе.

Забележете дека сега цинк-воздушните батерии се произведуваат само во форма на ќелии за еднократна употреба или „се полнат“ рачно, односно со менување на кертриџот. Патем, овој тип на батерија е побезбеден од литиум-јонските батерии, бидејќи не содржи испарливи материи и, соодветно, не може да се запали.

Главната пречка за создавање на опции за полнење - односно батерии - е брзото распаѓање на уредот: електролитот се деактивира, реакциите на намалување на оксидацијата се забавуваат и целосно престануваат по само неколку циклуси на полнење.

За да разбереме зошто тоа се случува, прво мора да го опишеме принципот на работа на воздушните ќелии од цинк. Батеријата се состои од воздушни и цинк електроди и електролит. За време на испуштањето, воздухот што доаѓа однадвор, со помош на катализатори, формира хидроксилни јони (OH -) во водениот раствор на електролит.

Тие ја оксидираат цинковата електрода. За време на оваа реакција, електроните се ослободуваат, формирајќи струја. Додека се полни батеријата, процесот продолжува задната страна: Кислородот се произведува на воздушната електрода.

Претходно, за време на работата на батеријата на полнење, водениот раствор на електролит често едноставно се сушеше или навлегуваше премногу длабоко во порите на воздушната електрода. Покрај тоа, депонираниот цинк беше нерамномерно распределен, формирајќи разгранета структура, што предизвика кратки споеви помеѓу електродите.

Новиот производ е ослободен од овие недостатоци. Специјални желати и адстрингентни адитиви ја контролираат влагата и обликот на цинковата електрода. Покрај тоа, научниците предложија нови катализатори, кои исто така значително ги подобрија перформансите на елементите.

Досега, најдобрите перформанси на прототиповите не надминуваат стотици циклуси на полнење (фото од ReVolt).

Главниот извршен директор на ReVolt, Џејмс Мекдугал, верува дека првите производи, за разлика од сегашните прототипови, ќе се полнат до 200 пати, а наскоро ќе можат да достигнат 300-500 циклуси. Овој индикатор ќе овозможи елементот да се користи, на пример, во Мобилни телефониили лаптопи.

Прототип нова батеријабеше развиен од норвешката истражувачка фондација SINTEF, а ReVolt го комерцијализира производот (илустрација од ReVolt).

ReVolt развива и цинк-воздушни батерии за електрични возила. Таквите производи личат на горивни ќелии. Цинк суспензијата во нив игра улога на течна електрода, додека воздушната електрода се состои од систем на цевки.

Електричната енергија се создава со пумпање на суспензијата низ цевките. Добиениот цинк оксид потоа се складира во друг оддел. Кога ќе се наполни, тој продолжува по истата патека, а оксидот повторно се претвора во цинк.

Таквите батерии можат да произведат повеќе електрична енергија, бидејќи волуменот на течната електрода може да биде многу поголем од волуменот на воздушната електрода. Мекдугал верува дека овој тип на ќелии ќе може да се наполни меѓу два и десет илјади пати.

Цинк-воздушните батерии се многу посигурни од нивните претходници: тие не протекуваат. Ова значи дека ненадејно расипаната батерија нема да го оштети вашиот слушен апарат. Сепак, новите цинк-воздушни батерии се доста сигурни и ретко престануваат да работат предвреме. Но, тие исто така имаат свои карактеристики.

Ако не треба да ги менувате батериите на вашиот слушен апарат, не треба да го отстранувате пакувањето од батеријата. Пред употреба, таквата батерија е запечатена со специјален филм што го спречува продирањето на воздухот. Откако ќе се отстрани филмот, реагираат катодата (кислород) и анодата (цинк во прав). Ова треба да се запомни: ако го отстраните филмот, батеријата губи полнење, без оглед на тоа дали била ставена во уредот или не.

Цинк-воздушните батерии се нова генерација на батерии кои имаат сериозни предности во однос на нивните претходници. Несомнено, тие се многу енергетски поефикасни и издржливи поради нивниот поголем капацитет. Катодата на батеријата не е сребро или жива оксид, како кај другите батерии, туку кислород добиен од воздухот. Интеракцијата помеѓу катодата и анодата се случува рамномерно во текот на целиот работен век на батеријата. Слушниот апарат нема да треба постојано да се конфигурира и да се менува гласноста поради ослабена батерија. Цинкот во прав се користи како анода, која е содржана во многу поголеми количини од анодата во батериите од претходната генерација - ова го обезбедува нејзиниот енергетски интензитет.

Може да забележите слаба батерија по овој карактеристичен „симптом“: неколку минути по вклучувањето на слушниот апарат наеднаш замолчува. Ова е сигнал дека е време да ги смените батериите.

1. Се препорачува батеријата да се користи до крај, а потоа веднаш да се смени. Не треба да чувате искористени батерии.
2. Батериите треба да се изберат според големината наведена во описот на слушниот апарат.
3. Чувајте ги батериите подалеку од метални предмети! Металот предизвикува контактно затворање, а тоа ќе доведе до оштетување на производот.
4. Препорачливо е да носите резервна батерија со вас, сместена во посебна заштитна кеса.
5. Кога инсталирате батерија, многу е важно да одредите каде е нејзината „плус“ страна (поконвексна е и има дупки за воздух).
6. Вметнување нова батерија, почекајте неколку минути по откинувањето заштитна фолија: активната супстанција мора да биде заситена со кислород колку што е можно повеќе. Ова е неопходно за целосно траење на батеријата. Ако брзате, анодата ќе се засити со кислород само на површината, а батеријата ќе се потроши предвреме.
7. Кога не го користите вашиот слушен апарат, тој треба да се исклучи и да се отстранат батериите.

8. Батериите треба да се чуваат во посебни плускавци, на собна температура и подалеку од дофат на деца.