බැටරි ලෝකය - 3 කොටස

නවීන බැටරි ඉතිහාසය ආරම්භ වන්නේ දහනව වන ශතවර්ෂයේ වන අතර, අද භාවිතා කරන බොහෝ මෝස්තර මෙම සියවසේ සිට ආරම්භ වේ. මෙම තත්ත්වය එක් අතකින් එකල සිටි විද්‍යාඥයින්ගේ විශිෂ්ට අදහස්වලට සාක්ෂි දරයි, අනෙක් අතට, නව ආකෘති සංවර්ධනය කිරීමේදී පැන නගින දුෂ්කරතා.

සමහර දේවල් දියුණු කළ නොහැකි තරම් හොඳ ය. මෙම නියමය බැටරි සඳහා ද අදාළ වේ - XNUMX වන සියවසේ මාදිලි ඒවායේ වර්තමාන ස්වරූපය ගන්නා තෙක් බොහෝ වාරයක් පිරිපහදු කර ඇත. මෙය ද අදාළ වේ Leclanche සෛල.

වැඩිදියුණු කිරීමට සබැඳිය

ප්රංශ රසායනඥයාගේ සැලසුම වෙනස් කර ඇත කාල් ගැස්නර් ඇත්තෙන්ම ප්‍රයෝජනවත් ආකෘතියක් බවට: නිෂ්පාදනය කිරීමට ලාභදායී සහ භාවිතා කිරීමට ආරක්ෂිතයි. කෙසේ වෙතත්, තවමත් ගැටළු ඇති විය - බඳුන පුරවා ඇති ආම්ලික ඉලෙක්ට්‍රෝලය සමඟ ස්පර්ශ වීමෙන් මූලද්‍රව්‍යයේ සින්ක් ආලේපනය විඛාදනයට ලක් වූ අතර ආක්‍රමණශීලී අන්තර්ගතයන් ඉසීමෙන් බල ගැන්වූ උපාංගය අක්‍රීය කළ හැකිය. තීරණය බවට පත් විය ඒකාබද්ධ කිරීම සින්ක් සිරුරේ අභ්යන්තර පෘෂ්ඨය (රසදිය ආලේපනය).

සින්ක් ඇමල්ගම් ප්‍රායෝගිකව අම්ල සමඟ ප්‍රතික්‍රියා නොකරයි, නමුත් පිරිසිදු ලෝහයේ සියලුම විද්‍යුත් රසායනික ගුණාංග රඳවා ගනී. කෙසේ වෙතත්, පාරිසරික රෙගුලාසි හේතුවෙන්, සෛලවල ආයු කාලය දීර්ඝ කිරීමේ මෙම ක්‍රමය අඩුවෙන් හා අඩුවෙන් භාවිතා වේ (රසදිය රහිත සෛල මත, ඔබට ශිලා ලේඛනය හෝ) (1) සොයාගත හැකිය.

2. ක්ෂාරීය සෛල සැකැස්ම: 1) කේස් (කැතෝඩ ඊයම්), 2) මැංගනීස් ඩයොක්සයිඩ් අඩංගු කැතෝඩය, 3) ඉලෙක්ට්‍රෝඩ බෙදුම්කරු, 4) KOH සහ සින්ක් දූවිලි අඩංගු ඇනෝඩය, 5) ඇනෝඩ පර්යන්තය, 6) සෛල මුද්‍රා තැබීම (ඉලෙක්ට්‍රෝඩ පරිවාරක) . .

සෛල ආයු කාලය සහ ආයු කාලය වැඩි කිරීමට තවත් ක්රමයක් එකතු කිරීමයි සින්ක් ක්ලෝරයිඩ් ZnCl₂ කෝප්ප පිරවුම් පේස්ට් සඳහා. මෙම සැලසුමේ සෛල බොහෝ විට Heavy Duty ලෙස හඳුන්වනු ලබන අතර (නම අනුව) වැඩි බලශක්ති තීව්‍ර උපාංග බල ගැන්වීම සඳහා නිර්මාණය කර ඇත.

ඉවත දැමිය හැකි බැටරි ක්ෂේත්‍රයේ ඉදිරි ගමනක් වූයේ 1955 දී ඉදිකිරීමයි ක්ෂාරීය සෛලය. කැනේඩියානු ඉංජිනේරුවෙකුගේ සොයාගැනීම ලුවිස් උරි, වත්මන් Energizer සමාගම විසින් භාවිතා කරනු ලබන, Leclanchet සෛලයට වඩා තරමක් වෙනස් ව්‍යුහයක් ඇත.

පළමුව, ඔබට එහි මිනිරන් කැතෝඩයක් හෝ සින්ක් කෝප්පයක් සොයාගත නොහැක. ඉලෙක්ට්රෝඩ දෙකම තෙත්, වෙන් කරන ලද පේස්ට් ආකාරයෙන් සාදා ඇත (ඝනකාරක සහ ප්‍රතික්‍රියාකාරක: කැතෝඩය මැංගනීස් ඩයොක්සයිඩ් සහ මිනිරන් මිශ්‍රණයකින්, සින්ක් දූවිලි ඇනෝඩය පොටෑසියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් මිශ්‍රණයකින් සමන්විත වේ) සහ ඒවායේ පර්යන්ත ලෝහයෙන් සාදා ඇත ( 2) කෙසේ වෙතත්, ක්රියාන්විතයේ දී ඇතිවන ප්රතික්රියා Leclanchet සෛල තුළ ඇතිවන ප්රතික්රියා වලට බෙහෙවින් සමාන ය.

කාර්යයක්. ක්ෂාරීය සෛලයක් මත "රසායනික මරණ පරීක්ෂණයක්" සිදු කරන්න, අන්තර්ගතය ඇත්ත වශයෙන්ම ක්ෂාරීය බව සොයා ගන්න (3). Leclanchet සෛලය විසුරුවා හැරීම සඳහා එම පූර්වාරක්ෂාවන් අදාළ වන බව මතක තබා ගන්න. ක්ෂාරීය සෛලයක් හඳුනා ගන්නේ කෙසේද යන්න සඳහා බැටරි කේත ක්ෂේත්‍රය බලන්න.

3. ක්ෂාරීය සෛලයේ "කොටස" ක්ෂාර අන්තර්ගතය තහවුරු කරයි.

ගෙදර හැදූ බැටරි

4. ගෘහස්ථ Ni-MH සහ Ni-Cd බැටරි.

භාවිතයෙන් පසු නැවත ආරෝපණය කළ හැකි සෛල විදුලිය පිළිබඳ විද්‍යාවේ වර්ධනයේ ආරම්භයේ සිටම නිර්මාණකරුවන්ගේ ඉලක්කය වී ඇත, එබැවින් ඒවායේ බොහෝ වර්ග.

වර්තමානයේ, කුඩා ගෘහස්ත උපකරණ බල ගැන්වීම සඳහා භාවිතා කරන එක් මාදිලියකි නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරි. ඔවුන්ගේ මූලාකෘතිය 1899 දී ස්වීඩන් නව නිපැයුම්කරුවෙකු එය කළ විට දර්ශනය විය. අර්නස්ට් ජුන්ග්නර් මෝටර් රථ කර්මාන්තයේ දැනටමත් බහුලව භාවිතා වන බැටරි සමඟ තරඟ කළ හැකි නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරියක් සඳහා පේටන්ට් බලපත්රයක් සඳහා ඉල්ලුම් කරන ලදී. ඊයම් අම්ල බැටරිය.

සෛලයේ ඇනෝඩය කැඩ්මියම් වේ, කැතෝඩය ත්‍රිසංයුජ නිකල් සංයෝගයකි, ඉලෙක්ට්‍රෝලය යනු පොටෑසියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් ද්‍රාවණයකි (නූතන "වියළි" මෝස්තරවල, KOH ද්‍රාවණයකින් සංතෘප්ත වූ තෙත් ඝණීකාරක පේස්ට්). Ni-Cd බැටරි (මෙය ඔවුන්ගේ නම් කිරීම) ආසන්න වශයෙන් 1,2 V ක මෙහෙයුම් වෝල්ටීයතාවයක් ඇත - මෙය ඉවත දැමිය හැකි සෛල වලට වඩා අඩුය, කෙසේ වෙතත්, බොහෝ යෙදුම් සඳහා ගැටළුවක් නොවේ. විශාල වාසියක් වන්නේ සැලකිය යුතු ධාරාවක් (ඇම්පියර් කිහිපයක් පවා) සහ පුළුල් පරාසයක ක්රියාකාරී උෂ්ණත්වයන් පරිභෝජනය කිරීමේ හැකියාවයි.

5. ආරෝපණය කිරීමට පෙර විවිධ වර්ගයේ බැටරි සඳහා අවශ්‍යතා පරීක්ෂා කරන්න.

නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරි වල අවාසිය බර "මතක බලපෑමක්" වේ. අර්ධ වශයෙන් විසර්ජනය කරන ලද Ni-Cd බැටරි නිතර නැවත ආරෝපණය කරන විට මෙය සිදු වේ: පද්ධතිය හැසිරෙන්නේ එහි ධාරිතාව නැවත ආරෝපණය කිරීමෙන් නැවත පිරවූ ආරෝපණයට සමාන වන ආකාරයට ය. සමහර වර්ගවල චාජර් වල, විශේෂ මාදිලියකින් සෛල ආරෝපණය කිරීමෙන් "මතක බලපෑම" අඩු කළ හැකිය.

එබැවින්, විසර්ජනය කරන ලද නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරි සම්පූර්ණ චක්රයක් තුළ ආරෝපණය කළ යුතුය: පළමුව සම්පූර්ණයෙන්ම විසර්ජනය කර (සුදුසු චාජර් කාර්යය භාවිතා කර) පසුව නැවත ආරෝපණය කළ යුතුය. නිතර නැවත ආරෝපණය කිරීම චක්‍ර 1000-1500 ක ඇස්තමේන්තුගත ආයු කාලය ද අඩු කරයි (එය බොහෝ ඉවත දැමිය හැකි සෛල එහි ආයු කාලය තුළ තනි බැටරියකින් ප්‍රතිස්ථාපනය වනු ඇත, එබැවින් ඉහළ මිලදී ගැනීමේ පිරිවැය බොහෝ වාරයක් ගෙවනු ඇත, බැටරියේ අඩු ආතතිය ගැන සඳහන් නොකරන්න. ) සෛල නිෂ්පාදනය සහ බැහැර කිරීම සමඟ පරිසරය).

විෂ සහිත කැඩ්මියම් අඩංගු Ni-Cd මූලද්‍රව්‍ය ප්‍රතිස්ථාපනය කර ඇත නිකල්-ලෝහ හයිඩ්රයිඩ් බැටරි (Ni-MH තනතුර). ඒවායේ ව්‍යුහය Ni-Cd බැටරි වලට සමාන වේ, නමුත් කැඩ්මියම් වෙනුවට හයිඩ්‍රජන් අවශෝෂණය කිරීමේ හැකියාව ඇති සිදුරු සහිත ලෝහ මිශ්‍ර ලෝහයක් (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, දුර්ලභ පෘථිවි ලෝහ) භාවිතා වේ (4). Ni-MH සෛලයේ ක්රියාකාරී වෝල්ටීයතාවය ද 1,2 V පමණ වන අතර, ඒවා NiCd බැටරි සමඟ හුවමාරු කර ගැනීමට ඉඩ සලසයි. නිකල් ලෝහ හයිඩ්‍රයිඩ් සෛලවල ධාරිතාව එකම ප්‍රමාණයේ නිකල් කැඩ්මියම් සෛලවලට වඩා වැඩිය. කෙසේ වෙතත්, NiMH පද්ධති ස්වයං-විසර්ජනය වේගවත් කරයි. මෙම අඩුපාඩුව නොමැති නවීන මෝස්තර දැනටමත් ඇත, නමුත් ඒවා සම්මත මාදිලිවලට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය.

නිකල්-ලෝහ හයිඩ්‍රයිඩ් බැටරි "මතක ආචරණයක්" ප්‍රදර්ශනය නොකරයි (අර්ධ වශයෙන් විසර්ජනය වූ සෛල නැවත ආරෝපණය කළ හැක). කෙසේ වෙතත්, චාජර් (5) සඳහා වන උපදෙස් වල එක් එක් වර්ගයේ ආරෝපණ අවශ්යතා පරීක්ෂා කිරීම සැමවිටම අවශ්ය වේ.

Ni-Cd සහ Ni-MH බැටරි සම්බන්ධයෙන්, අපි ඒවා විසුරුවා හැරීම නිර්දේශ නොකරමු. පළමුව, අපි ඔවුන් තුළ ප්රයෝජනවත් කිසිවක් සොයා නොගනු ඇත. දෙවනුව, නිකල් සහ කැඩ්මියම් ආරක්ෂිත මූලද්රව්ය නොවේ. අනවශ්‍ය ලෙස අවදානම් නොගෙන ඉවත දැමීම පුහුණු වෘත්තිකයන්ට භාර දෙන්න.

සමුච්චය කරන්නන්ගේ රජු, එනම් ...

6. "බැටරි රජු" වැඩ.

… ඊයම් අම්ල බැටරිය, ප්රංශ භෞතික විද්යාඥයෙකු විසින් 1859 දී ඉදි කරන ලදී ගැස්ටන් ප්ලාන්ටෙගෝ (ඔව්, මේ වසරේ උපාංගය වසර 161 ක් පැරණි වනු ඇත!). බැටරි ඉලෙක්ට්රෝලය 37% සල්ෆියුරික් අම්ලය (VI) ද්රාවණය වන අතර ඉලෙක්ට්රෝඩ ඊයම් (ඇනෝඩය) සහ ඊයම් ඩයොක්සයිඩ් PbO ස්ථරයකින් ආලේප කර ඇත.₂ (කැතෝඩය). ක්‍රියාත්මක වන විට ඉලෙක්ට්‍රෝඩ මත ඊයම්(II)(II)PbSO සල්ෆේට් අවක්ෂේපයක් සාදයි.₄. ආරෝපණය කරන විට, එක් සෛලයක් වෝල්ට් 2 කට වඩා වැඩි වෝල්ටීයතාවයක් ඇත.

ඊයම් බැටරිය එය ඇත්ත වශයෙන්ම සියලු අවාසි ඇත: සැලකිය යුතු බර, විසර්ජන සහ අඩු උෂ්ණත්වයට සංවේදීතාව, ආරෝපිත තත්වයක ගබඩා කිරීමේ අවශ්යතාව, ආක්රමණශීලී ඉලෙක්ට්රෝලය කාන්දු වීමේ අවදානම සහ විෂ සහිත ලෝහ භාවිතය. ඊට අමතරව, එය ප්රවේශමෙන් හැසිරවීම අවශ්ය වේ: විද්යුත් විච්ඡේදකයේ ඝනත්වය පරීක්ෂා කිරීම, කුටිවලට ජලය එකතු කිරීම (ආසවන හෝ ඩියෝනීකරණය කළ පමණක් භාවිතා කරන්න), වෝල්ටීයතා පාලනය (එක් කුටියක 1,8 V ට අඩුවෙන් පහත වැටීම ඉලෙක්ට්රෝඩ වලට හානි විය හැක) සහ විශේෂ ආරෝපණ ආකාරයකි.

එසේනම් පෞරාණික ව්යුහය තවමත් භාවිතා වන්නේ ඇයි? "බැටරි වල රජු" සැබෑ පාලකයෙකුගේ ගුණාංගයක් - බලයක් ඇත. ඉහළ ධාරා පරිභෝජනය සහ 75% දක්වා ඉහළ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව (මෙම ආරෝපණය සඳහා භාවිතා කරන ශක්ති ප්‍රමාණය ක්‍රියාත්මක වන විට නැවත ලබා ගත හැක), මෙන්ම නිර්මාණයේ සරල බව සහ අඩු නිෂ්පාදන පිරිවැය අදහස් වේ. ඊයම් බැටරිය එය අභ්යන්තර දහන එන්ජින් ආරම්භ කිරීමට පමණක් නොව, හදිසි බල සැපයුමේ අංගයක් ලෙසද භාවිතා වේ. වසර 160 ක ඉතිහාසයක් තිබියදීත්, ඊයම් බැටරිය තවමත් හොඳින් ක්‍රියාත්මක වන අතර මෙම උපාංගවල වෙනත් වර්ග මගින් ප්‍රතිස්ථාපනය කර නොමැත (සහ ඒ සමඟම, ඊයම්, බැටරියට ස්තූතිවන්ත වන අතර, එය විශාලතම ප්‍රමාණයෙන් නිපදවන ලෝහවලින් එකකි) . අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින් මත පදනම් වූ මෝටර්රථකරණය අඛණ්ඩව වර්ධනය වන තාක්, එහි පිහිටීම බොහෝ විට තර්ජනයට ලක් නොවනු ඇත (6).

නව නිපැයුම්කරුවන් ඊයම්-අම්ල බැටරිය සඳහා ආදේශකයක් නිර්මාණය කිරීමට උත්සාහ කිරීම නතර කළේ නැත. සමහර මාදිලි ජනප්‍රිය වූ අතර අදටත් මෝටර් රථ කර්මාන්තයේ භාවිතා වේ. දහනව වන සහ විසිවන සියවස් ආරම්භයේදී, H ද්‍රාවණය භාවිතා නොකළ මෝස්තර නිර්මාණය කරන ලදී.₂SO₄නමුත් ක්ෂාරීය ඉලෙක්ට්රෝටේට්. උදාහරණයක් ලෙස අර්නස්ට් ජුන්ග්නර්ගේ නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරිය ඉහත පෙන්වා ඇත. 1901 දී තෝමස් අල්වා එඩිසන් කැඩ්මියම් වෙනුවට යකඩ භාවිතා කිරීමට මෝස්තරය වෙනස් කළේය. ඇසිඩ් බැටරි හා සසඳන විට, ක්ෂාරීය බැටරි වඩා සැහැල්ලු ය, අඩු උෂ්ණත්වවලදී ක්රියා කළ හැකි අතර හැසිරවීමට අපහසු නැත. කෙසේ වෙතත්, ඔවුන්ගේ නිෂ්පාදනය වඩා මිල අධික වන අතර, බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව අඩු වේ.

ඉතින්, ඊළඟට කුමක් ද?

ඇත්ත වශයෙන්ම, බැටරි පිළිබඳ ලිපි ප්රශ්න අවසන් නොකරයි. උදාහරණයක් ලෙස, ගණක යන්ත්‍ර හෝ පරිගණක මවුපුවරු වැනි ගෘහ උපකරණ බල ගැන්වීමට බොහෝ විට භාවිතා කරන ලිතියම් සෛලවල ගැටළු ගැන ඔවුන් සාකච්ඡා නොකරයි. පසුගිය වසරේ රසායන විද්‍යාව සඳහා වූ නොබෙල් ත්‍යාගය පිළිබඳ ජනවාරි ලිපියෙන් ඔබට ඔවුන් ගැන වැඩි විස්තර සහ ප්‍රායෝගික කොටස ගැන - මාසයක් තුළ (කඩා දැමීම සහ අත්දැකීම් ඇතුළුව) දැනගත හැකිය.

සෛල, විශේෂයෙන්ම බැටරි සඳහා හොඳ අපේක්ෂාවන් ඇත. ලෝකය වඩ වඩාත් ජංගම වෙමින් පවතී, එයින් අදහස් කරන්නේ විදුලි රැහැන් වලින් ස්වාධීන වීමේ අවශ්‍යතාවයයි. විදුලි වාහන සඳහා කාර්යක්ෂම බලශක්ති සැපයුමක් සහතික කිරීම ද විශාල අභියෝගයකි. - එමගින් කාර්යක්ෂමතාවය අනුව අභ්යන්තර දහන එන්ජින් සහිත මෝටර් රථ සමඟ තරඟ කළ හැකිය.

සමුච්චකාරක බැටරි

සෛල වර්ග හඳුනාගැනීම පහසු කිරීම සඳහා, විශේෂ අක්ෂරාංක කේතයක් හඳුන්වා දී ඇත. කුඩා උපකරණ සඳහා අපගේ නිවෙස්වල බහුලව දක්නට ලැබෙන වර්ග සඳහා, එය අංක-අකුරු-අකුරු-අංකය යන පෝරමය ඇත.

සහ ඒ:

- පළමු ඉලක්කම් - සෛල සංඛ්යාව; තනි සෛල සඳහා නොසලකා හරිනු ලැබේ;

- පළමු අකුර සෛල වර්ගය දක්වයි. ඔහු නොමැති විට, ඔබ Leclanche සබැඳිය සමඟ කටයුතු කරයි. අනෙකුත් සෛල වර්ග පහත පරිදි ලේබල් කර ඇත:

C - ලිතියම් සෛල (වඩාත් පොදු වර්ගය),

H - Ni-MH බැටරිය,

K - නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරි,

L - ක්ෂාරීය සෛල;

- පහත ලිපිය සබැඳියේ හැඩය දක්වයි:

F - තහඩුව,

R - සිලින්ඩරාකාර,

P - සිලින්ඩරාකාර හැර වෙනත් හැඩයක් ඇති සබැඳි වල සාමාන්‍ය නම් කිරීම;

- අවසාන අංකය හෝ අංක වලින් දැක්වෙන්නේ සබැඳි ප්‍රමාණය (නාමාවලි අගයන් හෝ සෘජුවම දක්වන මානයන්) (7).

7. ජනප්රිය සෛල සහ බැටරි වල මානයන්.

සලකුණු කිරීමේ උදාහරණ:

R03
- කුඩා ඇඟිල්ලක ප්‍රමාණයේ සින්ක්-මිනිරන් සෛලයකි. තවත් තනතුරක් AAA හෝ.

LR6 - ඇඟිල්ලක ප්‍රමාණයේ ක්ෂාරීය සෛලයකි. තවත් තනතුරක් AA හෝ.

HR14 - Ni-MH බැටරි; C අකුර ද විශාලත්වය දැක්වීමට භාවිතා කරයි.

කේආර් 20 – Ni-Cd බැටරිය, එහි ප්‍රමාණය D අකුරින් ද සලකුණු කර ඇත.

3LR12 - සිලින්ඩරාකාර ක්ෂාරීය සෛල තුනකින් සමන්විත 4,5 V වෝල්ටීයතාවයක් සහිත පැතලි බැටරියක්.

6F22 - පැතලි Leclanche සෛල හයකින් සමන්විත වෝල්ට් 9 බැටරි.

CR2032 - 20 mm විෂ්කම්භයක් සහ 3,2 mm ඝණකම සහිත ලිතියම් සෛලය.

මෙයද බලන්න: