батарейное

Эксплуатация

Батарея окислительно-восстановительного восстановления ванадия состоит из ряда батарей, в которых два электролита разделены протонообменной мембраной. Оба электролита основаны на ванадии: электролит в положительно заряженном электроде сравнения содержит ионы VO2 + и VO2 +, а в отрицательно заряженном – ионы V3 + и V2 +. Электролит может быть создан любым из нескольких процессов, включая электролитическую диссоциацию оксида ванадия (V) (V2O5) в серную кислоту (H2SO4). Во время работы раствор остается очень кислым.

В ванадиевых батареях оба электрода сравнения также подключены к резервуарам для хранения и насосам, так что очень большие объемы электролита могут циркулировать через элемент. Циркуляция жидкого электролита несколько затруднена и ограничивает использование ванадиевых флюсовых батарей в отраслях, требующих мобильности, что делает их эффективными в больших стационарных зданиях.

Когда ванадиевая батарея заряжена, ионы VO2 + в положительно заряженном электроде сравнения преобразуются в ионы VO2 +, когда электроны отсоединяются от положительного вывода батареи. Точно так же в отрицательном электроде сравнения электроны преобразуют ионы V3 + в V2 +. Во время разряда этот процесс меняется на противоположный, обеспечивая напряжение холостого хода 1,41 В при 25 ° C.

Другие полезные свойства проточных ванадиевых батарей включают очень быструю реакцию на изменения нагрузки и чрезвычайно высокую перегрузочную способность. Исследования Университета Нового Южного Уэльса показали, что они могут достичь времени отклика менее половины миллисекунды при 100% -ном изменении нагрузки и выдерживать 400% -ную перегрузку в течение более 10 секунд. Время отклика обычно ограничивается электрическим оборудованием. Ванадиевые серно-кислотные батареи работают только при температуре 10-40 ° C. Если температура ниже этого диапазона, ионы серной кислоты кристаллизуются. КПД возвратно-поступательного движения в повседневном использовании остается на уровне 65-75 %.

Особенности зарядки и разрядки

Энергия, используемая для восстановления емкости аккумулятора, поступает от зарядных устройств, подключенных к сети. Чтобы заставить ток течь в элементы, напряжение источника должно быть выше, чем у батареи. Значительное превышение расчетного напряжения заряда может привести к выходу аккумулятора из строя.

Алгоритмы зарядки напрямую зависят от того, как устроен аккумулятор и к какому типу он относится. Например, некоторые батареи можно безопасно заряжать от источников постоянного напряжения. Другие работают только с регулируемым источником тока, способным изменять параметры в зависимости от уровня заряда.

Неправильная зарядка может повредить аккумулятор. В крайнем случае аккумулятор может загореться или его содержимое может взорваться. Есть умные аккумуляторы, оснащенные устройствами контроля напряжения. Основные параметры, которые следует учитывать при использовании реверсивных гальванических батарей:

  • Ожидание жизни. Даже при правильном управлении количество циклов зарядки аккумулятора ограничено. Различные аккумуляторные системы не всегда изнашиваются по одним и тем же причинам. Но в целом срок службы батареи ограничен, прежде всего, количеством полных циклов разряд-заряд и, во-вторых, сроком службы конструкции без привязки к интенсивности использования.

  • Время зарядки. Базовое аккумуляторное устройство не требует зарядки с произвольно высокой скоростью: внутреннее сопротивление гальванического элемента приведет к преобразованию избыточного зарядного тока в тепло, что может необратимо повредить устройство. С физической точки зрения время зарядки ограничено максимальной скоростью диффузии активного материала через электролит. Проще говоря, восстановление полной мощности за один час можно рассматривать как хороший показатель.
  • Глубина слива. Указывается в процентах от номинальной мощности. Характеризует полезную емкость. Рекомендуемый рабочий уровень разряда может различаться для разных типов батарей. Из-за изменений в процессе эксплуатации или старения индикатор максимальной глубины теряет свое первоначальное значение.

Процесс диффузии.

Благодаря процессу диффузии, выравниванию плотности электролита в полости корпуса аккумулятора и в порах активной массы пластин поляризация электрода может сохраняться в аккумуляторе при отключении внешней цепи.

Скорость диффузии напрямую зависит от температуры электролита; чем выше температура, тем быстрее процесс и может сильно варьироваться со временем, от двух часов до дня. Наличие двух составляющих электродного потенциала при переходных режимах привело к разделению ЭДС аккумулятора на равновесную и неравновесную. На баланс ЭДС аккумулятора влияет содержание ионов и концентрация активных веществ в электролите, а также химические и физические свойства активных веществ. Основную роль в величине ЭДС играет плотность электролита, а температура практически не влияет на нее. Зависимость ЭДС от плотности можно выразить формулой:

E = 0,84 + p

Где E – ЭДС аккумуляторной батареи (В)

P – плотность электролита, восстановленная при температуре 25 г. C (г / см3)

ЭДС аккумулятора не равна напряжению аккумулятора, которое зависит от наличия или отсутствия нагрузки на его выводах.

админ25 / 07/2011

Комментарий

Имя *

Место

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются данные вашего комментария.

«Тахометр с механическим управлением

Напряжение батареи »

Метки

Неисправности ВАЗ, ВАЗ Датчики зажигания Форсунки Индикаторы Пусковые цепи Электромобили Блок питания для регистраторов ВАЗ 2110 газель газель ремонт автомобилей

Свежие записи

  • Датчики в автомобиле: виды и назначение
  • Самый большой в мире электромобиль EDumper,
  • Лазерные фары.
  • Достоинства и недостатки галогенных ламп
  • Устройство и принцип работы парктроника

Архивы

Архив Выберите месяц Сентябрь 2019 Август 2019 Июль 2019 Декабрь 2017 Август 2017 Июль 2017 Июнь 2017 Май 2017 Апрель 2017 Март 2017 Декабрь 2016 Ноябрь 2016 Октябрь 2016 Сентябрь 2016 Август 2016 Июль 2016 Июнь 2016 Май 2016 Апрель 2016 Март 2016 Февраль 2016 Ноябрь 2015 Октябрь 2015 Август 2015 Июль 2015 Июнь 2015 Май 2015 Апрель 2015 Март 2015 Февраль 2015 Январь 2015 Декабрь 2014 Ноябрь 2014 Октябрь 2014 Сентябрь 2014 Август 2014 Июль 2014 Июнь 2014 Май 2014 Апрель 2014 Февраль 2014 Январь 2014 Декабрь 2013 Ноябрь 2013 Октябрь 2013 Октябрь 2013 Август 2013 Июнь 2013 Май 2013 Март 2013 Февраль 2013 Январь 2013 Ноябрь 2012 Октябрь 2012 Сентябрь 2012 Август 2012 Июль 2012 Июнь 2012 Май 2012 Апрель 2012 Март 2012 Февраль 2012 Январь 2012 Декабрь 2011 Ноябрь 2011 Октябрь 2011 Сентябрь 2011 Август 2011 Июль 2011 Июнь 2011 Май 2011 Апрель 2011

Рубрики

  • Аккумуляторная батарея
  • Видео
  • Генератор
  • Датчики
  • Диагностика
  • Включить
  • Новости
  • Оборудование
  • Устройства
  • Ремонт
  • Свеча
  • Стартер
  • Схемы
  • Устройства
  • Электромобиль
  • Источник питания

Мы в соцсетях

Электрик @ Все права защищены. При копировании материалов сайта необходимо указать ссылку на сайт.

Устройство и принцип работы

Батарея – это устройство, преобразующее энергию химических реакций в электрическую. Хотя термин «батарея» обозначает набор из двух или более электрохимических элементов, способных выполнять такое преобразование, он широко применяется к одному элементу этого типа.

Каждая из этих ячеек имеет катод (положительный электрод) и анод (отрицательный). Эти электроды разделены электролитом, который обеспечивает обмен ионами между ними. Материалы электродов и состав электролита выбираются таким образом, чтобы обеспечить достаточную электродвижущую силу между клеммами батареи.

Поскольку электроды содержат ограниченный потенциал химической энергии, батарея будет разряжена во время работы. Тип гальванического элемента, который адаптируется к перезарядке после частичной или полной разрядки, называется аккумуляторными батареями. Сборка таких связанных между собой ячеек – аккумуляторная батарея. Работа от батареи предполагает циклическую смену двух состояний:

  • Зарядка: аккумулятор работает как приемник электроэнергии, внутри элементов электрическая энергия преобразуется в химические изменения.
  • Разряд: устройство работает как источник электрического тока, преобразуя энергию химических реакций в электрическую.

Области применения

Очень высокая емкость ванадиевых окислительно-восстановительных аккумуляторов делает их идеальными для использования в системах хранения энергии. Например, помогая сбалансировать производство таких источников энергии, как ветер или солнце, или помогая генераторам поглощать большие всплески энергии, когда это необходимо, или путем уравновешивания спроса и предложения энергии в отдаленных районах.

Ограниченные характеристики саморазряда ванадиевых окислительно-восстановительных аккумуляторов делают их полезными в отраслях, где аккумуляторы необходимо хранить в течение длительных периодов времени с минимальным обслуживанием и доступностью. Это привело к их использованию в некоторых типах военной электроники, например, в датчиках системы добычи полезных ископаемых GATOR. Их полный цикл и способность к нулевой зарядке делают их подходящими для солнечной энергетики и тех отраслей, где батареи должны начинать день пустыми и заряжаться в зависимости от нагрузки и времени. Например, литий-ионные батареи часто повреждаются, когда они разряжены ниже 20% своего объема, поэтому они обычно работают в диапазоне от 20 до 100%, что означает, что они могут использовать только 20% своего объема, номинальной емкости.

Их чрезвычайно быстрое время отклика также делает их практически незаменимыми для источников бесперебойного питания, где они могут использоваться вместо свинцово-кислотных аккумуляторов и даже дизельных генераторов. Их быстрое время отклика также делает их пригодными для управления частотой. В настоящее время ни ИБП, ни меры по управлению частотой не являются эффективными сами по себе, но батареи, вероятно, найдут применение в этих отраслях, если они будут капитализированы из различных источников финансирования. Кроме того, эти возможности делают ванадиевые окислительно-восстановительные батареи эффективными «едиными» решениями для небольших сетей, которые полагаются на надежную работу, регулирование частоты и переключение нагрузки (например, широкое проникновение возобновляемых источников энергии, сильно изменяющиеся нагрузки или стремление оптимизировать эффективность генератора сдвигая время отклика).

Крупнейшие рабочие ванадиевые редокс-батареи

Подстанция «Минами Хаякита»:

  • Дата запуска: декабрь 2015 г
  • Энергия: 60 МВт * ч
  • Мощность: 15 МВт
  • Время работы: 4 часа
  • Страна: Япония

Вонюши, провинция Ляонин

  • Дата запуска: N / A
  • Энергия: 10 МВт * ч
  • Мощность: 5 МВт
  • Время работы: 2 часа
  • Страна: Китай

Ветряная электростанция Томамаэ

  • Дата запуска: 2005 г
  • Энергия: 6 МВт * ч
  • Мощность: 4 МВт
  • Время работы: 1 час 30 минут
  • Страна: Япония

Проект Чжанбэй

  • Дата запуска 2016
  • Энергия: 8 МВтч
  • Мощность: 2 МВт
  • Время работы: 4 часа.
  • Страна: Китай

Проект “СноПУД МЕСА 2»

  • Дата запуска: март 2017 г
  • Энергия: 8 МВтч
  • Мощность: 2 МВт
  • Время работы: 4 часа.
  • Страна: США

Подстанция в Эскондидо

  • Дата запуска: 2017 г
  • Энергия: 8 МВтч
  • Мощность: 2 МВт
  • Время работы: 4 часа.
  • Страна: США

Подстанция в Пуллмане, Вашингтон

  • Дата запуска: апрель 2015 г
  • Энергия: 4 МВт * ч
  • Мощность: 1 МВт
  • Время работы: 4 часа
  • Страна: США

К 2018 году ожидается завершение разработки ванадиевой батареи окислительно-восстановительного потенциала в Китае. Его мощность составит 800 МВт * ч, мощность – 200 МВт, время работы – 4 часа.

Термины

  • Последовательно – элементы следуют один за другим.
  • Электродвижущая сила (ЭДС) – это напряжение, генерируемое батареей, или магнитная сила в соответствии с законом Фарадея.
  • Параллельно: электрические компоненты расположены так, что ток течет по двум или более путям.

Если используются несколько источников напряжения, их можно подключать последовательно или параллельно. В последовательной версии они настроены в одном направлении, внутреннее сопротивление больше, а электродвижущая сила складывается алгебраически. Подобные типы распространены в фонариках, игрушках и множестве других приборов. Ячейки размещены последовательно, чтобы увеличить общую ЭДС.

Последовательное подключение двух источников напряжения в одном направлении. На схеме изображен фонарь с двумя ячейками и лампой

Аккумулятор – многократное подключение вольт-ячеек. Но у последовательного соединения есть недостаток, так как добавляются внутренние резисторы. Иногда это создает проблемы. Допустим, у вас есть две батареи на 6 В, которые вы вставляете вместо обычных 12 В. В результате вы добавили не только ЭДС, но и внутреннее сопротивление каждой батареи.

Если ячейки находятся в оппозиции (одна позади другой), общая ЭДС уменьшится.

Это два источника напряжения, соединенных последовательно с противоположными выбросами. Ток течет в направлении более высокой ЭДС и ограничивается суммой внутренних сопротивлений. Примером может служить зарядное устройство. У него должна быть более высокая ЭДС, чем у аккумулятора

Если два источника с электродвижущей силой подключены параллельно и подключены к сопротивлению нагрузки, общая ЭДС остается такой же, как и у отдельных источников. Однако общее внутреннее сопротивление уменьшится. Оказывается, параллельная версия может генерировать больше тока.

Два источника напряжения с одной ЭДС объединены параллельно. Они образуют ЭДС, но имеют меньшее общее сопротивление, чем по отдельности. Подобные комбинации используются, если необходимо получить больше тока

Обзор
  • Различные типы токов
  • Источники электромагнитных полей
Параллельное и последовательное соединение резисторов
  • Последовательное соединение резисторов
  • Параллельное соединение резисторов
  • Комбинированные схемы
  • Зарядка аккумулятора: ЭДС в последовательном и параллельном соединениях
  • ЭДС и, конечно же, напряжение
Правила Кирхгофа
  • Введение и значение
  • Присоединяйтесь к правилу
  • Правило стресса
  • Заявка
Вольтметры и амперметры
  • Вольтметры и амперметры
  • Нулевые измерения
RC-схемы
  • Последовательная связь резисторов и конденсаторов
  • Импеданс
  • Фазовый угол и коэффициент мощности

Исторический обзор

Разработка первого электрохимического элемента приписывается итальянскому физику Алессандро Вольта. Он провел серию экспериментов с электрохимическими явлениями в течение 1790-х годов и около 1800 года создал первую батарею, которую его современники назвали «гальванический столб». Устройство состояло из чередующихся дисков из цинка и серебра, разделенных слоями бумаги или ткани, смоченными в растворе гидроксида натрия.

Эти эксперименты легли в основу работы Майкла Фарадея по количественным законам электрохимии. Он описал принцип работы аккумуляторной батареи, и на основе труда ученого были созданы первые коммерческие электрические элементы. Дальнейшая эволюция выглядела так:

  • в 1836 году британский химик Джон Дэниел представил улучшенную модель ячейки, состоящую из медных и цинковых электродов, погруженных в соляную кислоту. Ячейка Даниэля была способна выдавать постоянное напряжение несравненно более эффективно, чем устройства Вольты.

  • 1839 г. Дальнейшие успехи произошли благодаря физику Гроуву с его двухжидкостной ячейкой, состоящей из цинка, погруженной в разбавленную серную кислоту, расположенной в пористом контейнере. Последний отделял серную кислоту от сосуда с азотной кислотой, внутри которого был помещен платиновый катод. Азотная кислота действует как окислитель, предотвращая потерю напряжения из-за накопления водорода на катоде. Немецкий химик Роберт Бунзен заменил платину недорогим углеродом в элементе Grove, что способствовало широкому распространению этого типа батарей.
  • В 1859 году Гастон Планте изобрел свинцовый элемент, предшественник современных автомобильных аккумуляторов. Устройство Планте могло генерировать необычно высокий ток, но использовалось только для лабораторных экспериментов в течение почти двух десятилетий.
  • 1895-1905 гг. Изобретение щелочных элементов типа никель-кадмий и никель-железо. Это позволило создать системы со значительным количеством циклов заряда-разряда.
  • С 1930-х годов началась разработка серебряно-цинковых и ртутно-цинковых щелочных батарей, которые обеспечивали высокую удельную энергию на единицу веса и объема.
  • С середины 20-го века прогресс в технологии производства и появление новых материалов привели к созданию еще более мощных и компактных батарей. Наиболее заметным было появление на рынке никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов.

Зарядка аккумуляторов

Основная статья: Зарядное устройство для аккумулятора

Когда химическая энергия иссякает, напряжение и ток падают, аккумулятор перестает работать. Вы можете заряжать аккумулятор (аккумулятор) от любого источника постоянного тока с более высоким напряжением с ограничением тока. Чаще всего используется ток заряда (в амперах), пропорциональный 1/10 номинальной емкости аккумулятора (в ампер-часах).

Однако, основываясь на техническом описании, распространяемом производителями широко используемых электрических батарей (NiMH, NiCd), можно предположить, что этот метод зарядки, обычно называемый стандартным, рассчитывается на основе продолжительности восьмичасового рабочего дня когда разряженный аккумулятор в конце рабочего дня подключается к настенному зарядному устройству перед началом нового рабочего дня. Использование данного режима зарядки для данных типов аккумуляторов при систематическом использовании позволяет поддерживать баланс качества и затрат при эксплуатации изделия. Поэтому, по рекомендации производителя, этот режим можно использовать только для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов.

Многие типы батарей имеют различные ограничения, которые необходимо учитывать во время зарядки и последующего использования, например, никель-металлгидридные батареи чувствительны к перезарядке, литиевые батареи чувствительны к перезарядке, напряжению и температуре. Батареи NiCd и NiMH обладают так называемым эффектом памяти, который заключается в уменьшении емкости при зарядке не полностью разряженного аккумулятора. Кроме того, у этих типов аккумуляторов наблюдается заметный саморазряд, то есть они постепенно теряют заряд без подключения к нагрузке. Плата за обслуживание может использоваться для борьбы с этим эффектом.

Методы заряда аккумуляторов

Для зарядки аккумуляторов используются несколько методов; Как правило, способ зарядки зависит от типа аккумулятора.

Медленный заряд постоянным током

Заряд постоянного тока пропорционален условной номинальной емкости 0,1-0,2 Ом примерно в течение 15-7 часов соответственно.

Самый долгий и безопасный способ зарядки. Подходит для большинства типов аккумуляторов.

Быстрая зарядка

Заряжайте постоянным током пропорционально 1/3 Ом в течение 3-5 часов.

Ускоренный заряд или “дельта-В

Заряд с начальным зарядным током, пропорциональным значению номинальной емкости аккумулятора, при котором напряжение аккумулятора постоянно измеряется и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время зарядки около полутора часов. Батарея может перегреться и даже выйти из строя.

Обратимый заряд

Он осуществляется путем чередования длинных импульсов заряда с короткими импульсами разряда. Обратимый метод больше подходит для зарядки NiCd и NiMH аккумуляторов, которые характеризуются т.н. «Эффект памяти».

Источник – https://mr-build.ru/newteplo/eds-batarei.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: