கால்வனிக் செல்கள் மற்றும் பேட்டரிகள் - சாதனம், செயல்பாட்டுக் கொள்கை, வகைகள்

மின் ஆற்றலின் குறைந்த சக்தி ஆதாரங்கள்

கால்வனிக் செல்கள் மற்றும் பேட்டரிகள் கையடக்க மின் மற்றும் வானொலி உபகரணங்களுக்கு சக்தி அளிக்க பயன்படுகிறது.

கால்வனிக் செல்கள் - இவை ஒரு முறை செயல்பாட்டின் ஆதாரங்கள், திரட்டிகள் - மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய செயல் ஆதாரங்கள்.

எளிமையான கால்வனிக் உறுப்பு

எளிமையான உறுப்பு இரண்டு கீற்றுகளால் செய்யப்படலாம்: தாமிரம் மற்றும் துத்தநாகம் கந்தக அமிலத்துடன் சிறிது அமிலமாக்கப்பட்ட தண்ணீரில் மூழ்கியது. துத்தநாகம் தூய்மையானதாக இருந்தால், உள்ளூர் எதிர்வினைகள் எதுவும் இல்லை, தாமிரம் மற்றும் துத்தநாகம் ஒன்றாகக் கொண்டுவரப்படும் வரை குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் எதுவும் ஏற்படாது.

இருப்பினும், கீற்றுகள் வேறுபட்ட திறனைக் கொண்டுள்ளன, ஒன்று மற்றொன்றைப் பொறுத்து, மற்றும் ஒரு கம்பி மூலம் இணைக்கப்படும் போது, ​​தோன்றும் மின்சாரம்… இந்தச் செயலின் மூலம் துத்தநாகப் பட்டை படிப்படியாகக் கரைந்து, செப்பு மின்முனைக்கு அருகில் வாயுக் குமிழ்கள் உருவாகி, அதன் மேற்பரப்பில் சேகரிக்கப்படும். இந்த வாயு எலக்ட்ரோலைட் மூலம் உருவாக்கப்படும் ஹைட்ரஜன் ஆகும். மின்னோட்டம் செப்புப் பட்டையிலிருந்து கம்பி வழியாக துத்தநாகப் பட்டைக்கும், அதிலிருந்து எலக்ட்ரோலைட் வழியாக மீண்டும் தாமிரத்திற்கும் பாய்கிறது.

படிப்படியாக, எலக்ட்ரோலைட்டின் சல்பூரிக் அமிலம் துத்தநாக மின்முனையின் கரைந்த பகுதியிலிருந்து உருவாகும் துத்தநாக சல்பேட்டால் மாற்றப்படுகிறது. இது கலத்தின் மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது. இருப்பினும், தாமிரத்தின் மீது வாயு குமிழ்கள் உருவாவதால் இன்னும் அதிக மின்னழுத்த வீழ்ச்சி ஏற்படுகிறது. இரண்டு செயல்களும் 'துருவமுனைப்பை' ஏற்படுத்துகின்றன. இத்தகைய பொருட்களுக்கு நடைமுறை மதிப்பு இல்லை.

கால்வனிக் கலங்களின் முக்கிய அளவுருக்கள்

கால்வனிக் செல்கள் வழங்கும் மின்னழுத்தத்தின் அளவு அவற்றின் வகை மற்றும் சாதனத்தைப் பொறுத்தது, அதாவது மின்முனைகளின் பொருள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டின் வேதியியல் கலவையைப் பொறுத்தது, ஆனால் கலங்களின் வடிவம் மற்றும் அளவைப் பொறுத்தது அல்ல.

கால்வனிக் செல் வழங்கக்கூடிய மின்னோட்டம் அதன் உள் எதிர்ப்பால் வரையறுக்கப்படுகிறது.

கால்வனிக் கலத்தின் மிக முக்கியமான பண்பு மின் திறன்… மின் திறன் என்பது ஒரு கால்வனிக் அல்லது சேமிப்பு கலமானது அதன் செயல்பாடு முழுவதும், அதாவது இறுதி வெளியேற்றத்தின் ஆரம்பம் வரை வழங்கக்கூடிய மின்சாரத்தின் அளவைக் குறிக்கிறது.

கலத்தால் வழங்கப்படும் திறன், ஆம்பியர்களில் வெளிப்படுத்தப்படும் டிஸ்சார்ஜ் மின்னோட்டத்தின் வலிமையைப் பெருக்குவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, முழு வெளியேற்றத்தின் தொடக்கம் வரை செல் வெளியேற்றப்பட்ட மணிநேரங்களில். எனவே, திறன் எப்போதும் ஆம்பியர்-மணிகளில் (ஆ) வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

கலத்தின் திறனின் மதிப்பின் மூலம், முழு வெளியேற்றம் தொடங்குவதற்கு முன்பு எத்தனை மணிநேரம் வேலை செய்யும் என்பதை முன்கூட்டியே தீர்மானிக்க முடியும். இதைச் செய்ய, இந்த உறுப்புக்கு அனுமதிக்கப்பட்ட வெளியேற்ற மின்னோட்டத்தின் வலிமையால் நீங்கள் திறனைப் பிரிக்க வேண்டும்.

இருப்பினும், திறன் கண்டிப்பாக நிலையானது அல்ல. உறுப்புகளின் இயக்க நிலைகள் (முறை) மற்றும் இறுதி வெளியேற்ற மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்து இது மிகவும் பெரிய வரம்புகளுக்குள் மாறுபடும்.

செல் அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தில் வெளியேற்றப்பட்டால், மேலும், குறுக்கீடுகள் இல்லாமல், அது மிகக் குறைந்த திறனைக் கொடுக்கும். மாறாக, அதே செல் குறைந்த மின்னோட்டத்தில் மற்றும் அடிக்கடி மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் நீண்ட குறுக்கீடுகளுடன் வெளியேற்றப்படும்போது, ​​​​செல் அதன் முழு திறனை விட்டுவிடும்.

செல் திறனில் இறுதி வெளியேற்ற மின்னழுத்தத்தின் செல்வாக்கைப் பொறுத்தவரை, கால்வனிக் கலத்தின் வெளியேற்றத்தின் போது, ​​அதன் இயக்க மின்னழுத்தம் அதே மட்டத்தில் இருக்காது, ஆனால் படிப்படியாக குறைகிறது என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும்.

மின்வேதியியல் செல்களின் பொதுவான வகைகள்

மிகவும் பொதுவான கால்வனிக் செல்கள் மாங்கனீசு-துத்தநாகம், மாங்கனீசு-காற்று, காற்று-துத்தநாகம் மற்றும் உப்பு மற்றும் அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைட்கள் கொண்ட பாதரச-துத்தநாக அமைப்புகளாகும்.உலர்ந்த மாங்கனீசு-துத்தநாக செல்கள் உப்பு எலக்ட்ரோலைட்டுடன் ஆரம்ப மின்னழுத்தம் 1.4 முதல் 1.55 V வரை இருக்கும், செயல்பாட்டின் காலம். -20 முதல் -60 வரை சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் காலை 7 முதல் 340 வரை

உலர் துத்தநாக-மாங்கனீசு மற்றும் அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைட் கொண்ட துத்தநாக-காற்று செல்கள் 0.75 முதல் 0.9 V மின்னழுத்தம் மற்றும் 6 மணி முதல் 45 மணி நேரம் வரை செயல்படும்.

உலர் பாதரச-துத்தநாக செல்கள் தொடக்க மின்னழுத்தம் 1.22 முதல் 1.25 V மற்றும் 24 மணி முதல் 55 மணி நேரம் வரை செயல்படும்.

உலர் பாதரச-துத்தநாக செல்கள் 30 மாதங்கள் வரை நீண்ட உத்தரவாதமான அடுக்கு ஆயுளைக் கொண்டுள்ளன.

பேட்டரிகள்

பேட்டரிகள் இவை இரண்டாம் நிலை மின்வேதியியல் செல்கள்.கால்வனிக் செல்கள் போலல்லாமல், அசெம்பிளி செய்த உடனேயே பேட்டரியில் இரசாயன செயல்முறைகள் எதுவும் நடைபெறாது.

மின் கட்டணங்களின் இயக்கத்துடன் தொடர்புடைய இரசாயன எதிர்வினைகளை பேட்டரி தொடங்குவதற்கு, அதன் மின்முனைகளின் (மற்றும் ஓரளவு எலக்ட்ரோலைட்டின்) வேதியியல் கலவையை சரியான முறையில் மாற்றுவது அவசியம்.மின்முனைகளின் வேதியியல் கலவையில் இந்த மாற்றம் மின்கலத்தின் வழியாக செல்லும் மின்சாரத்தின் செயல்பாட்டின் கீழ் நிகழ்கிறது.

எனவே, ஒரு பேட்டரி மின்னோட்டத்தை உருவாக்க, முதலில் அது சில வெளிப்புற மின்னோட்ட மூலத்திலிருந்து நேரடி மின்னோட்டத்துடன் "சார்ஜ்" செய்யப்பட வேண்டும்.

பேட்டரிகள் வழக்கமான கால்வனிக் செல்களிலிருந்து வேறுபடுகின்றன, உண்மையில் வெளியேற்றப்பட்ட பிறகு, அவை ரீசார்ஜ் செய்யப்படலாம். நல்ல கவனிப்பு மற்றும் இயல்பான இயக்க நிலைமைகளின் கீழ், பேட்டரிகள் பல ஆயிரம் சார்ஜ்கள் மற்றும் வெளியேற்றங்கள் வரை நீடிக்கும்.
பேட்டரி மூலம் இயங்கும் சாதனம்

தற்போது, ​​ஈயம் மற்றும் காட்மியம்-நிக்கல் பேட்டரிகள் பெரும்பாலும் நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சல்பூரிக் அமிலத்தின் முதல் கரைசலில் எலக்ட்ரோலைட்டாகவும், இரண்டாவது கரைசலில் காரமாகவும் செயல்படுகிறது. லீட்-அமில பேட்டரிகள் அமிலம் என்றும், நிக்கல்-காட்மியம்-அல்கலைன் பேட்டரிகள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன.

மின்கலங்களின் செயல்பாட்டின் கொள்கை மின்முனைகளின் துருவமுனைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது மின்னாற்பகுப்பின் போது... எளிமையான அமில பேட்டரி பின்வருமாறு கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது: இது ஒரு எலக்ட்ரோலைட்டில் மூழ்கியிருக்கும் இரண்டு முன்னணி தட்டுகள். இரசாயன மாற்று எதிர்வினையின் விளைவாக, Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2 சூத்திரத்தில் இருந்து பின்வருமாறு, ஈய சல்பேட் PbSO4 இன் மெல்லிய பூச்சுடன் தட்டுகள் மூடப்பட்டிருக்கும்.

அமில பேட்டரி சாதனம்

தட்டுகளின் இந்த நிலை டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பேட்டரிக்கு ஒத்திருக்கிறது. சார்ஜ் செய்ய பேட்டரி இப்போது இயக்கப்பட்டிருந்தால், அதாவது நேரடி மின்னோட்ட ஜெனரேட்டருடன் இணைக்கப்பட்டிருந்தால், மின்னாற்பகுப்பு காரணமாக தட்டுகளின் துருவமுனைப்பு அதில் தொடங்கும். பேட்டரியை சார்ஜ் செய்வதன் விளைவாக, அதன் தட்டுகள் துருவப்படுத்தப்படுகின்றன, அதாவது அவற்றின் மேற்பரப்பில் உள்ள பொருளை மாற்றவும், ஒரே மாதிரியான (PbSO4) இருந்து வேறுபட்ட (Pb மற்றும் PbO2) ஆகவும்.

லெட் டை ஆக்சைடு பூசப்பட்ட தகடு நேர்மறை மின்முனையாகவும் சுத்தமான ஈயத் தகடு எதிர்மறை மின்முனையாகவும் இருப்பதால் பேட்டரி தற்போதைய ஆதாரமாகிறது.

சார்ஜிங்கின் முடிவில், எலக்ட்ரோலைட்டின் செறிவு, அதில் கூடுதல் சல்பூரிக் அமில மூலக்கூறுகள் தோன்றுவதால் அதிகரிக்கிறது.

இது லீட்-அமில பேட்டரியின் சிறப்பியல்புகளில் ஒன்றாகும்: அதன் எலக்ட்ரோலைட் நடுநிலையாக இருக்காது மற்றும் பேட்டரி செயல்பாட்டின் போது இரசாயன எதிர்வினைகளில் பங்கேற்கிறது.

வெளியேற்றத்தின் முடிவில், பேட்டரியின் இரண்டு தகடுகளும் மீண்டும் முன்னணி சல்பேட்டால் மூடப்பட்டிருக்கும், இதன் விளைவாக பேட்டரி மின்னோட்டத்தின் ஆதாரமாக நின்றுவிடுகிறது. பேட்டரி இந்த நிலைக்கு கொண்டு வரப்படவில்லை. தட்டுகளில் முன்னணி சல்பேட் உருவாவதால், வெளியேற்றத்தின் முடிவில் எலக்ட்ரோலைட்டின் செறிவு குறைகிறது. பேட்டரி சார்ஜ் செய்யப்பட்டால், துருவமுனைப்பு மீண்டும் டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்படலாம்.

பேட்டரியை எவ்வாறு சார்ஜ் செய்வது

பேட்டரிகளை சார்ஜ் செய்ய பல வழிகள் உள்ளன. எளிமையானது பேட்டரியின் சாதாரண சார்ஜிங் ஆகும், இது பின்வருமாறு செய்யப்படுகிறது. ஆரம்பத்தில், 5 - 6 மணிநேரங்களுக்கு, ஒவ்வொரு பேட்டரியின் மின்னழுத்தமும் 2.4 V ஐ அடையும் வரை இரட்டை இயல்பான மின்னோட்டத்தில் சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது.

சாதாரண சார்ஜிங் மின்னோட்டம் Aztax = Q / 16 சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது

எங்கே Q - பேட்டரியின் பெயரளவு திறன், ஆ.

அதன் பிறகு, சார்ஜிங் மின்னோட்டம் ஒரு சாதாரண மதிப்புக்கு குறைக்கப்பட்டு, சார்ஜிங் முடிவதற்கான அறிகுறிகள் தோன்றும் வரை 15-18 மணி நேரம் சார்ஜிங் தொடர்கிறது.

நவீன பேட்டரிகள்

நிக்கல்-காட்மியம் அல்லது அல்கலைன் பேட்டரிகள் முன்னணி பேட்டரிகளை விட மிகவும் தாமதமாகத் தோன்றின, மேலும் அவற்றுடன் ஒப்பிடும்போது இரசாயன மின்னோட்டத்தின் நவீன ஆதாரங்கள்.ஈய மின்கலங்களை விட அல்கலைன் பேட்டரிகளின் முக்கிய நன்மை, தட்டுகளின் செயலில் உள்ள வெகுஜனங்களுடன் தொடர்புடைய எலக்ட்ரோலைட்டின் இரசாயன நடுநிலைத்தன்மையில் உள்ளது. எனவே, அல்கலைன் பேட்டரிகளின் சுய-வெளியேற்றம் ஈய-அமில பேட்டரிகளை விட கணிசமாக குறைவாக உள்ளது. அல்கலைன் பேட்டரிகளின் செயல்பாட்டின் கொள்கையும் மின்னாற்பகுப்பின் போது மின்முனைகளின் துருவமுனைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

ரேடியோ கருவிகளை இயக்க, சீல் செய்யப்பட்ட காட்மியம்-நிக்கல் பேட்டரிகள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன, அவை -30 முதல் +50 OC வரையிலான வெப்பநிலையில் பயனுள்ளதாக இருக்கும் மற்றும் 400 - 600 சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளைத் தாங்கும். இந்த குவிப்பான்கள் ஒரு சில கிராம் முதல் கிலோகிராம் வரை எடையுள்ள காம்பாக்ட் பாரலெலிபிப்டுகள் மற்றும் வட்டுகள் வடிவில் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

நிக்கல்-ஹைட்ரஜன் பேட்டரிகள் தன்னாட்சி பொருள்களை ஆற்றுவதற்காக உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. நிக்கல்-ஹைட்ரஜன் பேட்டரியின் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் 50 - 60 Wh kg-1 ஆகும்.