Sink luftbatteri. Sink luftbatterier. Bruk i høreapparater. Fordeler med høreapparatbatterier

Utgivelsen av kompakte sink-luft-batterier til massemarkedet kan endre situasjonen betydelig i markedssegmentet for små autonome strømforsyninger for bærbare datamaskiner og digitale enheter.

Energiproblem

og de siste årene har flåten av bærbare datamaskiner og ulike digitale enheter økt betydelig, mange av dem har først nylig dukket opp på markedet. Denne prosessen har akselerert merkbart på grunn av økningen i popularitet mobiltelefoner. I sin tur, den raske veksten i antall bærbare elektroniske enheter forårsaket en alvorlig økning i etterspørselen etter autonome kilder til elektrisitet, spesielt for forskjellige typer batterier og akkumulatorer.

Men behovet for å gi et stort beløp mobile enheter ernæringsmessige elementer er bare én side av problemet. Etter hvert som bærbare elektroniske enheter utvikler seg, øker tettheten til elementene og kraften til mikroprosessorene som brukes i dem, på bare tre år, og klokkefrekvensen til PDA-prosessorene som brukes, har økt med en størrelsesorden. Små monokrome skjermer blir erstattet av fargeskjermer med høy oppløsning og økt skjermstørrelse. Alt dette fører til økt energiforbruk. I tillegg er det en klar trend mot ytterligere miniatyrisering innen bærbar elektronikk. Tatt i betraktning disse faktorene, blir det ganske åpenbart at økning av energiintensiteten, kraften, holdbarheten og påliteligheten til batteriene som brukes er en av de viktigste betingelsene for å sikre videreutvikling av bærbare elektroniske enheter.

Problemet med fornybare autonome strømkilder er svært akutt i segmentet bærbare PC-er. Moderne teknologier lar deg lage bærbare datamaskiner som praktisk talt ikke er dårligere i funksjonalitet og ytelse enn fullverdige. skrivebordssystemer. Mangelen på tilstrekkelig effektive autonome strømkilder fratar imidlertid bærbare brukere en av hovedfordelene med denne typen datamaskin - mobilitet. En god indikator for en moderne bærbar PC utstyrt med et litiumionbatteri er en batterilevetid på ca. 4 timer 1, men for fullverdig arbeid V mobile forhold dette er tydeligvis ikke nok (for eksempel tar en flytur fra Moskva til Tokyo omtrent 10 timer, og fra Moskva til Los Angeles nesten 15).

Et av alternativene for å løse problemet med økende tid batteritid bærbare PC-er er et skifte fra de for tiden vanlige nikkel-metallhydrid- og litiumionbatteriene til kjemiske brenselceller 2 . De mest lovende brenselcellene fra brukssynspunkt i bærbare elektroniske enheter og PC-er er brenselceller med lave driftstemperaturer som PEM (Proton Exchange Membrane) og DMCF (Direct Methanol Fuel Cells). Drivstoffet som brukes til disse elementene er vannløsning metylalkohol (metanol) 3.

Men på dette stadiet ville det være for optimistisk å beskrive fremtiden til kjemiske brenselceller utelukkende i rosenrøde toner. Faktum er at det er minst to hindringer for massedistribusjon av brenselceller i bærbare elektroniske enheter. For det første er metanol et ganske giftig stoff, noe som innebærer økte krav til tetthet og pålitelighet til drivstoffpatroner. For det andre, for å sikre akseptable hastigheter av kjemiske reaksjoner i brenselceller med lave driftstemperaturer, er det nødvendig å bruke katalysatorer. For tiden brukes katalysatorer laget av platina og dets legeringer i PEM- og DMCF-celler, men naturlige reserver av dette stoffet er små og kostnadene er høye. Det er teoretisk mulig å erstatte platina med andre katalysatorer, men så langt har ingen av teamene som er engasjert i forskning i denne retningen klart å finne et akseptabelt alternativ. I dag er det såkalte platinaproblemet kanskje den mest alvorlige hindringen for utbredt bruk av brenselceller i bærbare PC-er og elektroniske enheter.

1 Dette refererer til driftstiden fra et standard batteri.

2 Mer informasjon om brenselceller kan leses i artikkelen «Fuel cells: a year of hope», publisert i nr. 1’2005.

3 PEM-celler som opererer på hydrogengass er utstyrt med en innebygd omformer for å produsere hydrogen fra metanol.

Sink luftelementer

Selv om forfatterne av en rekke publikasjoner anser sink-luft-batterier og -akkumulatorer for å være en av undertypene av brenselceller, er dette ikke helt sant. Etter å ha blitt kjent med utformingen og prinsippet for drift av sink-luftelementer, selv i generelle termer, kan vi gjøre en helt entydig konklusjon om at det er mer riktig å betrakte dem som en egen klasse av autonome kraftkilder.

Sinkluftcelledesignet inkluderer en katode og anode atskilt av en alkalisk elektrolytt og mekaniske separatorer. En gassdiffusjonselektrode (GDE) brukes som en katode, den vanngjennomtrengelige membranen tillater oksygen å få fra atmosfærisk luft som sirkulerer gjennom den. "Brennstoffet" er sinkanoden, som oksideres i prosessen elementoperasjon, og oksidasjonsmidlet er oksygen hentet fra atmosfærisk luft som kommer inn gjennom "pustehullene".

Ved katoden skjer en elektroreduksjonsreaksjon av oksygen, hvis produkter er negativt ladede hydroksidioner:

O 2 + 2H 2 O +4e 4OH – .

Hydroksydioner beveger seg i elektrolytten til sinkanoden, hvor sinkoksidasjonsreaksjonen oppstår, og frigjør elektroner som går tilbake til katoden gjennom en ekstern krets:

Zn + 4OH – Zn(OH) 4 2– + 2e.

Zn(OH) 4 2– ZnO + 2OH – + H 2 O.

Det er ganske åpenbart at sink-luftceller ikke faller inn under klassifiseringen av kjemiske brenselceller: for det første bruker de en forbrukbar elektrode (anode), og for det andre plasseres drivstoffet i utgangspunktet inne i cellen, og tilføres ikke under drift fra kl. utsiden.

Spenningen mellom elektrodene til en celle i en sink-luftcelle er 1,45 V, som er veldig nær den for alkaliske (alkaliske) batterier. Om nødvendig, for å få mer høyspenning strømforsyning kan du kombinere flere seriekoblede celler til et batteri.

Sink er et ganske vanlig og billig materiale, så når de distribuerer masseproduksjon av sink-luftceller, vil produsentene ikke oppleve problemer med råvarer. I tillegg, selv i det innledende stadiet, vil kostnadene for slike strømforsyninger være ganske konkurransedyktige.

Det er også viktig at luftelementer av sink er svært miljøvennlige produkter. Materialene som brukes til produksjonen forgifter ikke miljøet og kan gjenbrukes etter resirkulering. Reaksjonsproduktene til luftelementer av sink (vann og sinkoksid) er også absolutt trygge for mennesker og miljøet. Sinkoksid brukes til og med som hovedkomponenten i babypulver.

Blant de operasjonelle egenskapene til sinkluftelementer er det verdt å merke seg slike fordeler som lav hastighet selvutlading i ikke-aktivert tilstand og en liten endring i spenningsverdien etter hvert som utladningen skrider frem (flat utladningskurve).

En viss ulempe med sinkluftelementer er påvirkningen av den relative fuktigheten til den innkommende luften på elementets egenskaper. For eksempel, for et sinkluftelement designet for drift under forhold med relativ luftfuktighet på 60 %, når fuktigheten øker til 90 %, reduseres levetiden med omtrent 15 %.

Fra batterier til batterier

Det enkleste alternativet for sink-luftceller å implementere er engangsbatterier. Når du lager sink luftelementer stor størrelse og kraft (for eksempel beregnet på å drive kraftverk Kjøretøy) sinkanodekassetter kan gjøres utskiftbare. I dette tilfellet, for å fornye energireserven, er det nok å fjerne kassetten med de brukte elektrodene og installere en ny på sin plass. Brukte elektroder kan restaureres for gjenbruk ved hjelp av den elektrokjemiske metoden ved spesialiserte virksomheter.

Hvis vi snakker om kompakte batterier som er egnet for bruk i bærbare PC-er og elektroniske enheter, er den praktiske implementeringen av alternativet med utskiftbare sinkanodekassetter umulig på grunn av den lille størrelsen på batteriene. Dette er grunnen til at de fleste kompakte sinkluftceller på markedet er engangs. Små sink-luft-engangsbatterier produseres av Duracell, Eveready, Varta, Matsushita, GP, samt det innenlandske selskapet Energia. De viktigste bruksområdene for slike strømkilder er høreapparater, bærbare radioer, fotografisk utstyr, etc.

For tiden produserer mange selskaper engangsbatterier av sinkluft

For noen år siden produserte AER Power Slice sink-luftbatterier designet for bærbare datamaskiner. Disse elementene ble designet for Hewlett-Packards bærbare datamaskiner i Omnibook 600- og Omnibook 800-serien; batterilevetiden deres varierte fra 8 til 12 timer.

I prinsippet er det også mulighet for å lage oppladbare sink-luftceller (batterier), der når de er tilkoblet, ekstern kilde strøm ved anoden, vil det oppstå en sinkreduksjonsreaksjon. Imidlertid har den praktiske gjennomføringen av slike prosjekter lenge vært hindret av alvorlige problemer forårsaket av sinks kjemiske egenskaper. Sinkoksid løses godt opp i en alkalisk elektrolytt og fordeles i oppløst form gjennom hele volumet av elektrolytten, og beveger seg bort fra anoden. På grunn av dette, ved lading fra en ekstern strømkilde, endres anodens geometri betydelig: sinken som utvinnes fra sinkoksyd avsettes på overflaten av anoden i form av båndkrystaller (dendritter), formet som lange pigger. Dendrittene stikker gjennom separatorene og forårsaker kortslutning inne i batteriet.

Dette problemet forverres av det faktum at for å øke kraften, er anodene til sink-luftceller laget av knust pulverisert sink (dette tillater en betydelig økning i overflaten til elektroden). Når antallet ladnings-utladningssykluser øker, vil overflatearealet til anoden gradvis reduseres, noe som har en negativ innvirkning på cellens ytelse.

Til dags dato har den største suksessen innen produksjon av kompakte sink-luft-batterier blitt oppnådd av Zinc Matrix Power (ZMP). ZMP-spesialister har utviklet unik teknologi Zinc Matrix, som gjorde det mulig å løse hovedproblemene som oppstår under batterilading. Essensen av denne teknologien er bruken av et polymerbindemiddel, som sikrer uhindret penetrasjon av hydroksidioner, men samtidig blokkerer bevegelsen av sinkoksyd som løser seg opp i elektrolytten. Takket være bruken av denne løsningen er det mulig å unngå merkbare endringer i formen og overflaten til anoden i minst 100 lade-utladningssykluser.

Fordelene med sink-luft-batterier er lang driftstid og høy spesifikk energiintensitet, minst det dobbelte av de beste litium-ion-batteriene. Den spesifikke energiintensiteten til sink-luft-batterier når 240 Wh per 1 kg vekt, og maksimal effekt 5000 W/kg.

Ifølge ZMP-utviklere er det i dag mulig å lage sink-luft-batterier for bærbare elektroniske enheter (mobiltelefoner, digitale spillere, etc.) med en energikapasitet på ca. 20 Wh. Minste mulige tykkelse på slike strømforsyninger er bare 3 mm. Eksperimentelle prototyper av sink-luft-batterier for bærbare datamaskiner har en energikapasitet på 100 til 200 Wh.

En prototype av et sink-luft-batteri laget av Zinc Matrix Power-spesialister

En annen viktig fordel med sink-luft-batterier er det fullstendige fraværet av den såkalte minneeffekten. I motsetning til andre typer batterier, kan sink-luftceller lades opp på alle ladenivåer uten at det går ut over energikapasiteten. I tillegg, i motsetning til litiumbatterier, er sink-luftceller mye tryggere.

Avslutningsvis er det umulig å ikke nevne én viktig begivenhet, som ble et symbolsk utgangspunkt på veien til kommersialisering av sink-luftceller: 9. juni i fjor kunngjorde Zinc Matrix Power offisielt signeringen av en strategisk avtale med Intel Selskap. I henhold til denne avtalen vil ZMP og Intel gå sammen om å utvikle ny batteriteknologi for bærbare PC-er. Blant hovedmålene med dette arbeidet er å øke batterilevetiden til bærbare datamaskiner til 10 timer. I henhold til gjeldende plan skal de første modellene av bærbare datamaskiner utstyrt med sink-luft-batterier komme i salg i 2006.

Gi deg selv gleden av hverdagskommunikasjon

Det internasjonale selskapet WIDEX har produsert og solgt høreapparater siden 1956. Vi forbedrer kontinuerlig utstyr for å sikre optimal hørsel og komfort for våre kunder.

WIDEX-utvalget av høreapparater inkluderer fem kategorier:

• PREMIUM; VIRKSOMHET; KOMFORT; BUDSJETT; ØKONOMI

Våre fordeler

Har du problemer med å høre, ta kontakt med WIDEX Høresenter – vi hjelper deg med å løse problemet. Våre spesialister vil velge enheter som best passer dine individuelle behov. Med vår hjelp vil du gjenvinne evnen til å høre et bredt utvalg av lyder.

Stilig utseende

Vårt utvalg av høresentre inkluderer en komplett oppstillingen enheter med moderne former og farger: miniatyr i øret, elegant med en mottaker i øret, klassisk bak-øret. Widex-enheter og tilbehør har mottatt internasjonale designpriser – RED DOT Design, Good Design, IF Design Award

Naturlig lyd av enheter

Widex-enheter gjør lyder gjenkjennelige, taleforståelige, støy ikke-irriterende takket være en rekke patenterte Widex-teknologier - Widex-forsterkningsformel, taleforsterker, stille bakgrunnsstøydemping, Inter Ear-kompresjon, bredt inngangsområde av lyder fra 5dB til 113 dB, HD locator, TruSound Softner og andre teknologier.

Kvalitetssikring

Vi jobber etter danske Wideх standarder. Det er et komplett sett med internasjonale og russiske tillatelser, de bekrefter påliteligheten og sikkerheten til enhetene. Vi overvåker jevnlig kvalitet og brukertilfredshet.

Alt inkludert pris

Kostnaden for høreapparater inkluderer alle nødvendige konsultasjoner og vedlikehold i løpet av høreapparatets levetid. En personlig spesialist veileder brukeren på kontoret, på telefon eller gjennom en online konsultasjon på nettsiden.

Minimum tjenesteperioder

Garantiperioder reparasjoner på et sertifisert Widex-servicesenter i Moskva tar 2–3 virkedager. Vi leverer enheter til Moskva og tilbake ukentlig på selskapets regning gjennom Widex regionale høresentre. Du kan overvåke status for servicearbeid.

Komfort ved bruk og stabil drift av enhetene

Individuelle hus for intrakanal- og øretelefoner og individuelle ørepropper er produsert ved hjelp av CAMISHA Widex 3D-teknologi. De passer godt i brukerens ører, da de fullt ut samsvarer med inntrykkene fra øregangene. En tett passform og optimal størrelse på produktene sikrer korrekt drift av enhetssystemene og et attraktivt utseende på enheten.

Elektrokjemiske energilagringsteknologier går raskt fremover. NantEnergy-selskapet tilbyr et lavprisbatteri for sink-luftenergi.

NantEnergy, ledet av den kaliforniske milliardæren Patrick Soon-Shiong, har introdusert et sink-luft-energibatteri (Zinc-Air Battery), hvis kostnad er betydelig lavere enn litium-ion-motpartene.

Sink-luft energiakkumulator

Batteriet, "beskyttet av hundrevis av patenter", er beregnet for bruk i energilagringssystemer i forsyningsindustrien. I følge NantEnergy er kostnadene mindre enn hundre dollar per kilowattime.

Designet til et sink-luft-batteri er enkelt. Ved lading omdanner elektrisitet sinkoksid til sink og oksygen. Under utladningsfasen i cellen oksideres sink av luft. Ett batteri, innelukket i en plastkoffert, er ikke mye større i størrelse enn en koffert.

Sink er ikke et sjeldent metall, og ressursbegrensninger diskuteres ifm litium-ion-batterier, sink-luft-batterier påvirkes ikke. I tillegg inneholder sistnevnte praktisk talt ingen elementer som er skadelige for miljøet, og sink resirkuleres veldig enkelt til sekundær bruk.

Det er viktig å merke seg at NantEnergy-enheten ikke er en prototype, men produksjonsmodell, som har blitt testet de siste seks årene "på tusenvis av forskjellige steder." Disse batteriene ga energi til "mer enn 200 tusen mennesker i Asia og Afrika og ble brukt i mer enn 1000 tårn mobilkommunikasjon Verdensomspennende".

Et slikt lavkostsystem for energilagring vil "transformeres elektrisk nettverk inn i et 24/7, helt karbonfritt system», det vil si basert utelukkende på fornybare energikilder.

Sink-luft-batterier er ikke nye de ble oppfunnet tilbake på 1800-tallet og har vært mye brukt siden 30-tallet av forrige århundre. De viktigste bruksområdene for disse strømkildene er høreapparater, bærbare radioer, fotografisk utstyr... Et visst vitenskapelig og teknisk problem forårsaket av de kjemiske egenskapene til sink var å lage oppladbare batterier. Tilsynelatende er dette problemet nå i stor grad overvunnet. NantEnergy har oppnådd at batteriet kan gjenta lade- og utladingssyklusen mer enn 1000 ganger uten nedbrytning.

Blant andre parametere angitt av selskapet: 72 timers autonomi og 20 års levetid for systemet.

Selvfølgelig er det spørsmål angående antall sykluser og andre egenskaper som må avklares. Noen energilagringseksperter tror imidlertid på teknologien. I en GTM-undersøkelse utført i desember i fjor, pekte åtte prosent av de spurte på sinkbatterier som en teknologi som kan erstatte litium-ion i energilagringssystemer.

Tidligere rapporterte lederen av Tesla, Elon Musk, at kostnadene for litium-ion-celler (celler) produsert av selskapet hans kan falle under $100/kWh i år.

Vi hører ofte at spredningen av variable fornybare energikilder, sol- og vindenergi, visstnok avtar (vil avta) på grunn av mangelen på billige energilagringsteknologier.

Dette er selvfølgelig ikke tilfelle, siden energilagringsenheter bare er ett av verktøyene for å øke smidigheten (fleksibiliteten) til kraftsystemet, men ikke det eneste verktøyet. I tillegg, som vi ser, utvikler elektrokjemisk energilagringsteknologi i et raskt tempo. publisert

Hvis du har spørsmål om dette emnet, spør dem til ekspertene og leserne av prosjektet vårt.

Det nye produktet lover å overgå litium-ion-batterier i energiintensitet med tre ganger og samtidig koste halvparten så mye.

Merk at nå produseres sink-luftbatterier kun i form av engangsceller eller "oppladbare" manuelt, det vil si ved å bytte kassett. Forresten, denne typen batterier er tryggere enn litium-ion-batterier, siden den ikke inneholder flyktige stoffer og følgelig ikke kan antennes.

Hovedhindringen for opprettelsen av oppladbare alternativer - det vil si batterier - er den raske nedbrytningen av enheten: elektrolytten deaktiveres, bremses og stopper helt etter bare noen få ladesykluser.

For å forstå hvorfor dette skjer, må vi først beskrive driftsprinsippet for sinkluftceller. Batteriet består av luft- og sinkelektroder og elektrolytt. Under utslipp danner luft som kommer utenfra, ved hjelp av katalysatorer, hydroksylioner (OH -) i den vandige elektrolyttløsningen.

De oksiderer sinkelektroden. Under denne reaksjonen frigjøres elektroner og danner en strøm. Mens du lader batteriet, fortsetter prosessen motsatt side: Oksygen produseres ved luftelektroden.

Tidligere, under driften av et oppladbart batteri, tørket den vandige elektrolyttløsningen ofte ganske enkelt ut eller penetrerte for dypt inn i luftelektrodens porer. I tillegg ble den avsatte sinken fordelt ujevnt, og dannet en forgrenet struktur som førte til at det oppsto kortslutninger mellom elektrodene.

Det nye produktet er fritt for disse manglene. Spesielle gelerings- og snerpende tilsetningsstoffer kontrollerer fuktigheten og formen til sinkelektroden. I tillegg har forskere foreslått nye katalysatorer, som også forbedret ytelsen til elementer betydelig.

Så langt overstiger ikke den beste ytelsen til prototyper hundrevis av ladesykluser (foto av ReVolt).

ReVolt-sjef James McDougall tror at de første produktene, i motsetning til nåværende prototyper, vil lade opp til 200 ganger, og snart vil kunne nå 300-500 sykluser. Denne indikatoren lar elementet brukes, for eksempel i mobil eller bærbare datamaskiner.

Prototype nytt batteri er utviklet av den norske forskningsstiftelsen SINTEF, og ReVolt kommersialiserer produktet (illustrasjon av ReVolt).

ReVolt utvikler også sink-luft-batterier for elektriske kjøretøy. Slike produkter ligner brenselceller. Sinksuspensjonen i dem spiller rollen som en væskeelektrode, mens luftelektroden består av et system av rør.

Elektrisitet genereres ved å pumpe suspensjonen gjennom rørene. Det resulterende sinkoksydet lagres deretter i et annet rom. Når den lades opp, fortsetter den langs samme vei, og oksidet blir tilbake til sink.

Slike batterier kan produsere mer elektrisitet, siden volumet av væskeelektroden kan være mye større enn volumet til luftelektroden. McDougall tror at denne typen celler vil kunne lades mellom to og ti tusen ganger.

Sink-luft-batterier er mye mer pålitelige enn sine forgjengere: de lekker ikke. Dette betyr at et plutselig slitt batteri ikke vil skade høreapparatet ditt. Nye sink-luft-batterier er imidlertid ganske pålitelige og slutter sjelden å fungere for tidlig. Men de har også sine egne egenskaper.

Hvis du ikke trenger å bytte batterier i høreapparatet, bør du ikke fjerne emballasjen fra batteriet. Før bruk er et slikt batteri forseglet med en spesiell film som forhindrer inntrengning av luft. Når filmen er fjernet, reagerer katoden (oksygen) og anoden (sinkpulver). Dette bør huskes: Hvis du fjerner filmen, mister batteriet ladet, uavhengig av om det ble plassert i enheten eller ikke.

Sink-luft-batterier er en ny generasjon batterier som har alvorlige fordeler i forhold til forgjengerne. Utvilsomt er de mye mer energieffektive og holdbare på grunn av sin større kapasitet. Katoden til batteriet er ikke sølv eller kvikksølvoksid, som i andre batterier, men oksygen hentet fra luften. Samspillet mellom katoden og anoden skjer jevnt gjennom hele batteriets levetid. Høreapparatet trenger ikke konstant å rekonfigureres og volumet endres på grunn av et svekket batteri. Pulverisert sink brukes som en anode, som er inneholdt i mye større mengder enn anoden i batterier fra forrige generasjon - dette sikrer energiintensiteten.

Du kan merke et lavt batteri ved dette karakteristiske "symptomet": noen få minutter etter at høreapparatet er slått på blir høreapparatet plutselig stille. Dette er et signal om at det er på tide å bytte batterier.

1. Det anbefales å bruke batteriet til slutten og deretter bytte det umiddelbart. Du bør ikke oppbevare brukte batterier.
2. Batterier bør velges i henhold til størrelsen spesifisert i beskrivelsen av høreapparatet.
3. Hold batteriene unna metallgjenstander! Metall provoserer kontaktlukking, og dette vil føre til skade på produktet.
4. Det anbefales å ha med seg et ekstra batteri, plassert i en spesiell beskyttelsespose.
5. Når du installerer et batteri, er det veldig viktig å finne ut hvor "pluss"-siden er (det er mer konveks og har hull for luft).
6. Setter inn nytt batteri, vent noen minutter etter at du har revet av beskyttelsesfilm: virkestoffet må være mettet med oksygen så mye som mulig. Dette er nødvendig for full batterilevetid. Hvis du skynder deg, vil anoden bli mettet med oksygen bare på overflaten, og batteriet vil gå ut for tidlig.
7. Når du ikke bruker høreapparatet, bør det slås av og batteriene fjernes.

8.Batterier skal oppbevares i spesielle blisterpakninger, ved romtemperatur og utilgjengelig for barn.