การผลิตแบตเตอรี่อลูมิเนียมอากาศ เซลล์ลมอะลูมิเนียม แบตเตอรี่เซลล์ลมอะลูมิเนียม และวิธีการใช้งานแบตเตอรี่ รวมแหล่งกระแส
เจ้าของสิทธิบัตร RU 2561566:
การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงาน โดยเฉพาะแหล่งกระแสลมอะลูมิเนียม
แหล่งกระแสเคมีที่เป็นที่รู้จัก (Pat. RU 2127932) ซึ่งทำการเปลี่ยนอิเล็กโทรดอะลูมิเนียมด้วยการเปิดกล่องแบตเตอรี่ ตามด้วยการติดตั้งอิเล็กโทรดใหม่
ข้อเสียของวิธีการที่ทราบกันดีอยู่แล้วในการใส่อิเล็กโทรดลงในแบตเตอรี่คือต้องถอดแบตเตอรี่ออกจากวงจรจ่ายไฟในช่วงการเปลี่ยนอิเล็กโทรด
เป็นที่ทราบกันดีว่าแบตเตอรี่เชื้อเพลิง (แอปพลิเคชัน RU 2011127181) ซึ่งอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองในรูปแบบของเทปจะถูกดึงผ่านกล่องแบตเตอรี่ผ่านผนึกแรงดันและซีลแรงดันขณะที่ผลิตโดยใช้ดรัมที่ตกค้าง ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าอินพุตของอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองเข้าไปในแบตเตอรี่ โดยไม่รบกวนวงจรจ่ายไฟ
ข้อเสียของวิธีการที่ทราบคือซีลแรงดันและซีลแรงดันไม่ได้ขจัดไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงานจากแบตเตอรี่
ผลลัพธ์ทางเทคนิคสิ่งประดิษฐ์ - ให้การแทรกอิเล็กโทรดโดยอัตโนมัติพร้อมพื้นที่ทำงานที่เพิ่มขึ้นของอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองในเซลล์เชื้อเพลิงโดยไม่รบกวนวงจรจ่ายไฟช่วยเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของเซลล์เชื้อเพลิง
ผลลัพธ์ทางเทคนิคที่ระบุได้มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าวิธีการแนะนำอิเล็กโทรดวัสดุสิ้นเปลืองในเซลล์เชื้อเพลิงแบบอากาศ-อลูมิเนียมนั้นรวมถึงการเคลื่อนย้ายอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองตามที่พัฒนาขึ้นภายในตัวเรือนเซลล์เชื้อเพลิง ตามการประดิษฐ์นี้ อิเล็กโทรดแบบบริโภคได้ถูกใช้ในรูปแบบของลวดอลูมิเนียม ซึ่งพันบนร่องเกลียวของแท่งผนังบางที่ทำจากวัสดุอิเล็กทริกไม่ชอบน้ำและปลายด้านหนึ่งสอดเข้าไปในโพรงของเส้นลวดบาง -กำแพง
แท่งผ่านรูในส่วนล่างและอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองจะถูกขยับโดยขันสกรูแกนที่มีผนังบางเข้ากับฝาปิดของตัวเรือนเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของตัวเรือนและทำจากวัสดุที่ไม่ชอบน้ำเพื่อให้แน่ใจว่าอิเล็กโทรไลต์ จะถูกเก็บไว้ภายในเซลล์เชื้อเพลิงและไฮโดรเจนที่กำลังพัฒนาจะถูกลบออกจากตัวเรือนตามพื้นผิวสกรูของฝาครอบที่ไม่ชอบน้ำ
การเคลื่อนที่ของอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองที่พันบนแท่งผนังบางที่มีร่องเกลียวเกิดขึ้นจากการขันเกลียวเข้ากับฝาปิดที่ทำจากวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ (ฟลูออโรเรซิ่น, พีเอส, โพลิเอทิลีน) ในขณะที่อิเล็กโทรไลต์ยังคงอยู่ภายในเซลล์เชื้อเพลิง และไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงานจะถูกลบออกตามพื้นผิวเกลียวของตัวเซลล์เชื้อเพลิง
เครื่องกำเนิดรูปทรงกระบอกสำหรับอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองทำขึ้นในรูปแบบของแท่งผนังบางที่มีร่องเกลียวซึ่งเป็นที่ที่อิเล็กโทรดลวดอลูมิเนียมเป็นแผล แท่งทำจากวัสดุอิเล็กทริกไม่ชอบน้ำ ซึ่งช่วยให้ไม่ทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์ แท่งที่มีอิเล็กโทรดที่ทำจากลวดอลูมิเนียมจะเพิ่มพื้นที่แอกทีฟของอิเล็กโทรดสิ้นเปลือง และปรับปรุงลักษณะพลังงาน (ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ใช้) ของเซลล์เชื้อเพลิงอากาศอลูมิเนียม
สาระสำคัญของการประดิษฐ์นี้แสดงให้เห็นโดยภาพวาด โดยที่:
ในรูป 1 แสดงแหล่งกระแสอากาศอลูมิเนียม
ในรูป 2 - ดู A ในรูป หนึ่ง;
ในรูป 3 คือมุมมอง B ในรูปที่ หนึ่ง.
เซลล์เชื้อเพลิงอากาศอลูมิเนียมประกอบด้วยกล่องโลหะ 1 ที่มีรู 2 สำหรับส่งอากาศไปยังขอบเขตสามเฟส, แคโทดการแพร่กระจายของก๊าซ 3, อิเล็กโทรไลต์ 4, 2 ฝาปิดไม่ชอบน้ำ 5 ซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของเคสโลหะ 1, อิเล็กโทรดในรูปแบบของแท่งผนังบาง 6, ลวดอลูมิเนียม 7 แผลบนร่องเกลียว
เนื่องจากลวดอลูมิเนียม 7 ถูกใช้ไป การกัดกร่อนและการเกิดทู่ของพื้นผิวอิเล็กโทรดจะเกิดขึ้น ซึ่งทำให้ขนาดของกระแสไฟที่ถูกขับออกและการลดทอนของกระบวนการไฟฟ้าเคมีลดลง ในการเปิดใช้งานกระบวนการ จำเป็นต้องขันสกรูแกนที่มีผนังบางที่มีร่องเกลียวซึ่งลวดอลูมิเนียมที่บริโภคได้ถูกพันเข้าไปในแคปที่ไม่ชอบน้ำ 5. ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยผ่านพื้นผิวเกลียวของแคปที่ไม่ชอบน้ำ 5 ในขณะที่อิเล็กโทรไลต์ยังคงอยู่ ภายในตัวเรือนโลหะ 1 ของเซลล์เชื้อเพลิง
วิธีนี้ทำให้กระบวนการเปลี่ยนขั้วบวก (อิเล็กโทรดสิ้นเปลือง) เป็นอัตโนมัติในแหล่งกระแสลมอะลูมิเนียม (HAPS) ได้โดยไม่ขัดจังหวะวงจรจ่ายไฟ รวมทั้งกำจัดไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงาน
วิธีการนำอิเล็กโทรดแบบใช้สิ้นเปลืองเข้าไปในเซลล์เชื้อเพลิงแบบอากาศ-อลูมิเนียม ซึ่งรวมถึงการย้ายอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองเมื่อสึกเข้าไปในตัวเซลล์เชื้อเพลิง โดยมีลักษณะเฉพาะคืออิเล็กโทรดแบบใช้สิ้นเปลืองนั้นถูกใช้ในรูปของลวดอลูมิเนียมซึ่งเป็นแผล บนร่องเกลียวของแกนผนังบางที่ทำจากวัสดุอิเล็กทริกไม่ชอบน้ำและปลายด้านหนึ่งซึ่งสอดเข้าไปในโพรงของแกนที่มีผนังบางผ่านรูในส่วนล่างของมัน และการเคลื่อนที่ของอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองจะดำเนินการโดยการขันสกรู แท่งผนังบางเข้าไปในฝาปิดของตัวเรือนเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของตัวเรือนและทำจากวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ เพื่อให้มั่นใจว่าอิเล็กโทรไลต์จะถูกเก็บไว้ภายในเซลล์เชื้อเพลิงและนำไฮโดรเจนที่หลบหนีออกจากตัวเรือนตามพื้นผิวเกลียวของ ฝาไม่ชอบน้ำ
สิทธิบัตรที่คล้ายกัน:
การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับเครื่องกำเนิดพลังงานเซลล์เชื้อเพลิงที่ออกแบบมาเป็นพิเศษให้เป็นอุปกรณ์สแตนด์บายในกรณีที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟหลัก
การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับเครื่องกำเนิดก๊าซสำหรับเปลี่ยนเชื้อเพลิงเป็นก๊าซที่ขาดออกซิเจนและ/หรือก๊าซที่อุดมด้วยไฮโดรเจน ซึ่งสามารถนำมาใช้ในกระบวนการใดๆ ที่ต้องใช้ก๊าซออกซิเจนและ/หรือก๊าซที่อุดมด้วยไฮโดรเจน อย่างพึงประสงค์ เพื่อสร้างก๊าซชีลด์หรือก๊าซรีดิวซ์สำหรับการเริ่มต้น การปิด หรือการปิดฉุกเฉินของเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ (SOFC) หรือเซลล์อิเล็กโทรลิซิสโซลิดออกไซด์ (SOEC)
สาร: การประดิษฐ์เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการประกอบกองเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ ผลกระทบ: ทำให้มั่นใจได้ถึงความกะทัดรัด ความง่ายในการเปลี่ยนแบตเตอรี่/ระบบ และการปรับปรุงคุณลักษณะของระบบ
การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับโรงไฟฟ้าที่มีเซลล์เชื้อเพลิงโพลีเมอร์ที่เป็นของแข็ง (FC) ซึ่งรับไฟฟ้าจากไฟฟ้า ปฏิกิริยาเคมีก๊าซไฮโดรเจนกับคาร์บอนไดออกไซด์ และปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของคาร์บอนมอนอกไซด์กับออกซิเจนในบรรยากาศ
ระบบเซลล์เชื้อเพลิง (100) มีให้ รวมถึงเซลล์เชื้อเพลิง (1) สำหรับสร้างพลังงานโดยทำปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าระหว่างก๊าซออกซิไดเซอร์ที่จ่ายให้กับอิเล็กโทรดออกซิไดเซอร์ (34) และก๊าซเชื้อเพลิงที่จ่ายให้กับอิเล็กโทรดเชื้อเพลิง (67) ระบบจ่ายก๊าซเชื้อเพลิง (HS) สำหรับการจ่ายก๊าซเชื้อเพลิงไปยังขั้วไฟฟ้าเชื้อเพลิง (67) และตัวควบคุม (40) สำหรับปรับระบบจ่ายก๊าซเชื้อเพลิง (HS) เพื่อจ่ายก๊าซเชื้อเพลิงไปยังขั้วไฟฟ้าเชื้อเพลิง (67) ตัวควบคุม (40) ทำหน้าที่เปลี่ยนแรงดันเมื่อปิดช่องจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงด้านข้าง (67) ตัวควบคุม (40 ) จะเปลี่ยนแรงดันก๊าซเชื้อเพลิงที่ขั้วไฟฟ้าเชื้อเพลิง (67) เป็นระยะๆ ตามโปรไฟล์การเปลี่ยนแปลงแรงดันครั้งแรกเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่สวิงแรงดันครั้งแรก (WP1)
การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับวิธีการผลิตเครื่องแยกเหล็กโลหะสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสัมผัส ไม่เพียงแต่ในระยะเริ่มต้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหลังจากอิทธิพลของสภาวะ อุณหภูมิสูงและ/หรือความชื้นสูงในเซลล์เชื้อเพลิงระหว่าง ระยะเวลานานเวลา.
การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ที่มีความสามารถในการปฏิรูปภายใน เซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์โดยทั่วไปประกอบด้วยแคโทด อิเล็กโทรไลต์ แอโนด และชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สัมผัสกับแอโนด
การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับอัลคาไลไอออนนำเมมเบรนเซรามิกที่มีอย่างน้อยส่วนหนึ่งของพื้นผิวเคลือบด้วยชั้นของไอออนบวกอินทรีย์ที่นำพอลิอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ละลายน้ำและมีความคงตัวทางเคมีในน้ำที่ pH พื้นฐาน
การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับแหล่งกระแสเคมีที่มีแคโทดอากาศแบบกระจายแก๊ส แอโนดของโลหะ และสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในน้ำ สาร: แหล่งกระแสลมของโลหะประกอบด้วยร่างกายที่เต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์ มีขั้วบวกของโลหะอยู่ภายใน แคโทดอากาศแบบกระจายก๊าซซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของขั้วบวกของโลหะ ในเวลาเดียวกัน แคโทดอากาศแบบกระจายแก๊สมีส่วนโค้งตามขวางตรงกลางและแยกออกจากขั้วบวกของโลหะโดยใช้ตัวแยกรูพรุนแบบอิเล็กโทรไลต์ที่ซึมผ่านได้ซึ่งทำจากวัสดุที่มีความต้านทานโอห์มมิกสูง ขั้วบวกโลหะมีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมด้านขนาน คอนจูเกตด้วยลิ่ม และลิ่มวางอยู่บนตัวคั่นที่มีรูพรุนดังกล่าว แหล่งจ่ายกระแสลมโลหะที่เสนอมีความจุจำเพาะเพิ่มขึ้น ลักษณะเฉพาะที่เสถียร และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น เนื่องจากช่วยเพิ่มอัตราส่วนของมวลของส่วนที่ละลายของแอโนดโลหะต่อปริมาตรอิเล็กโทรไลต์ และทำให้เฉพาะ ความเข้มของพลังงานและเวลาทำงานของแหล่งจ่ายกระแสไฟโดยไม่ต้องเปลี่ยนขั้วบวกของโลหะ 10 ป่วย 2 pr.
สาร: การประดิษฐ์เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงาน กล่าวคือ วิธีการเปลี่ยนอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองในเซลล์เชื้อเพลิงอากาศ-อลูมิเนียมโดยไม่รบกวนวงจรจ่ายไฟ อิเล็กโทรดสิ้นเปลืองถูกใช้ในรูปแบบของลวดอลูมิเนียม ซึ่งพันบนร่องเกลียวของแท่งผนังบางที่ทำจากวัสดุอิเล็กทริกไม่ชอบน้ำ ปลายด้านหนึ่งของเส้นลวดถูกสอดเข้าไปในโพรงของแท่งที่มีผนังบางผ่านรูที่ส่วนล่าง อิเล็กโทรดสิ้นเปลืองจะถูกเคลื่อนย้ายโดยการขันเกลียวแท่งที่มีผนังบางเข้ากับฝาครอบของตัวเรือนเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของตัวเรือนและทำจากวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ เพื่อให้มั่นใจว่าจะคงสภาพของอิเล็กโทรไลต์ภายในเซลล์เชื้อเพลิงและกำจัดวิวัฒนาการ ไฮโดรเจนจากตัวเรือนไปตามพื้นผิวเกลียวของฝาครอบที่ไม่ชอบน้ำ ผลกระทบ: เพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของเซลล์เชื้อเพลิง 3 ป่วย
การใช้งาน: แบตเตอรี่อากาศโลหะเป็นแหล่งกระแสไฟชาร์จใหม่อัตโนมัติขนาดเล็ก สาระสำคัญของการประดิษฐ์: เซลล์กัลวานิกโลหะอากาศแบบกล่องรวมถึงภาชนะอิเล็กโทรไลต์ที่มีรูเติมในส่วนบน, ฝา, แอโนดโลหะบริโภครูปทรงแบนวางในภาชนะอิเล็กโทรไลต์, แคโทดการแพร่กระจายก๊าซตั้งอยู่ ที่ระยะห่างจากพื้นผิวการทำงานของขั้วบวกและถูกชะล้างอย่างอิสระจากก๊าซภายนอก เช่น อากาศ ห้องเก็บก๊าซ ในส่วนบนของภาชนะอิเล็กโทรไลต์รอบ ๆ รูเติม มีการยื่นออกมารูปกรวยอย่างต่อเนื่องซึ่งทำหน้าที่เป็นตราประทับเขาวงกต ในส่วนตรงกลางของผนังด้านข้างของภาชนะอิเล็กโทรไลต์และในส่วนล่างจะมีส่วนที่ยื่นออกมาจำกัดสองอันใน ส่วนล่างของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ V มีห้องสำหรับเก็บกากตะกอน V s อัตราส่วนปริมาตร V: Vsl = 5-15 ความหนาของแอโนดอยู่ภายใน 1-3 มม. และเท่ากับ 0.05-0.50 ของช่องว่างระหว่างแคโทด ปริมาตรของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ถูกกำหนดโดยนิพจน์: V = V el + V an; อีเมล V =q อีเมล QnK 1 ; V en =q ex +q core QnK 2 , V en - ปริมาตรแอโนด cm 3 ;
n คือจำนวนรอบ;
K 2 \u003d (1.97-1.49) - สัมประสิทธิ์เชิงสร้างสรรค์
และอัตราส่วนของความยาว a, ความกว้าง b และความสูง c คือ: 1: 0.38: 2.7; 1:0.35:3.1; 1:0.33:3.9. แบตเตอรี่อากาศ-โลหะประกอบด้วยตัวเรือน ฝาครอบสวิตช์ เซลล์กัลวานิกอากาศโลหะอย่างน้อยหนึ่งเซลล์ของการออกแบบที่เสนอ วิธีการใช้งานเซลล์กัลวานิกโลหะในอากาศและแบตเตอรี่โดยอิงจากเซลล์นั้นรวมถึงการคายประจุ การเปลี่ยนขั้วบวกและอิเล็กโทรไลต์ด้วยเซลล์ใหม่ และการล้างเซลล์ แอโนดก่อนใช้จะได้รับการบำบัดล่วงหน้าในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ในน้ำที่มีความเข้มข้น (2-5) โมล/ลิตร โดยเติมไตรไฮเดรตโซเดียมเมตาแทนเนตที่มีความเข้มข้น (0.01-0.10) โมล/ลิตร 3 วินาที f-ly 5 ป่วย 2 แท็บ
สาร: การประดิษฐ์เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าเคมี เกี่ยวข้องกับวิธีการทำงานของแบตเตอรี่โลหะอากาศ และสามารถใช้ได้เมื่อใช้แบตเตอรี่โลหะอากาศเป็นแหล่งกำเนิดกระแสไฟชาร์จใหม่อัตโนมัติขนาดเล็ก เซลล์กัลวานิกที่รู้จัก เช่น ชนิดอากาศ-โลหะ องค์ประกอบส่วนใหญ่ประกอบด้วยภาชนะอิเล็กโทรไลต์ ฝาปิด อิเล็กโทรดโลหะสิ้นเปลืองรูปทรงแบนที่วางอยู่ในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ ที่ระยะห่างจากพื้นผิวการทำงานของอิเล็กโทรดจะมีแคโทดการแพร่กระจายของแก๊สซึ่งถูกล้างด้วยแก๊สโดยอิสระโดยเฉพาะอากาศจากภายนอก เพื่อปรับปรุงการหมุนเวียนของอิเล็กโทรไลต์และด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มประสิทธิภาพของการแปลงพลังงานไฟฟ้าเคมี ไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีจะถูกสะสมในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ และความดันที่ได้จะถูกนำมาใช้ในการเคลื่อนย้ายอิเล็กโทรไลต์ ในกรณีนี้ ภาชนะอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยห้องเก็บก๊าซ ซึ่งแรงดันแก๊สซึ่งสามารถกระทำต่ออิเล็กโทรไลต์ได้ อิเล็กโทรไลต์ที่ถูกแทนที่ผ่านระบบท่อส่งผ่านจากส่วนบนของภาชนะบรรจุอิเล็กโทรไลต์ไปยังส่วนล่าง (Europatent N 0071015 A2 ลงวันที่ 22.06.82 - ต้นแบบ) ข้อเสียของชนิดอากาศ-โลหะเซลล์กัลวานิกที่รู้จักคือลักษณะเฉพาะของพลังงานไฟฟ้าจำเพาะต่ำ เนื่องจากน้ำหนักส่วนเกินที่เกิดจากความซับซ้อนของการออกแบบ แบตเตอรี่โลหะหลักที่รู้จักซึ่งมีตัวเรือน, ฝาครอบสวิตช์, เซลล์กัลวานิกโลหะอากาศอย่างน้อยหนึ่งเซลล์ (สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา N 4626482, H 01 M 12/6, 1986 - ต้นแบบ) ข้อเสียของแบตเตอรี่แอร์เมทัลหลักที่รู้จักคือคุณลักษณะพลังงานจำเพาะต่ำ วิธีการใช้งานเซลล์กัลวานิกโลหะอากาศและแบตเตอรี่ที่ทราบกันดีอยู่แล้วโดยการคายประจุ แทนที่แอโนดและอิเล็กโทรไลต์ด้วยเซลล์ใหม่ ล้างเซลล์ (AS USSR, 621041, H 01 M 10/42, H 01 M 12/ 08). ข้อเสียของวิธีที่ทราบคือแบตเตอรีเอาต์พุตเป็นเวลานานในโหมดที่กำหนด (10-20) นาที จุดมุ่งหมายของการประดิษฐ์นี้คือการเพิ่มลักษณะเฉพาะของพลังงานไฟฟ้าของเซลล์โลหะอากาศและแบตเตอรี่โดยอิงตามเซลล์เหล่านี้ เพิ่มความเสถียรของลักษณะเฉพาะเมื่อเวลาผ่านไป และลดเวลาในการเข้าสู่โหมดเป็น (1-3) นาที เป้าหมายนี้ทำได้โดยข้อเท็จจริงที่ว่าในเซลล์กัลวานิกชนิดกล่องโลหะอากาศที่รู้จักกันดี รวมถึงภาชนะอิเล็กโทรไลต์ที่มีรูเติมในส่วนบน ฝาปิด แอโนดโลหะแบนที่บริโภคได้ซึ่งวางไว้ในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ แคโทดการแพร่ก๊าซซึ่งอยู่ห่างจากแอโนดพื้นผิวการทำงานเป็นระยะทางหนึ่ง และถูกล้างจากภายนอกด้วยก๊าซอย่างอิสระ เช่น อากาศ ห้องเก็บก๊าซ ส่วนบนรอบรูเติมจะมีส่วนที่ยื่นออกมารูปกรวยต่อเนื่องซึ่งทำหน้าที่เป็นตราประทับเขาวงกต ในส่วนตรงกลางของผนังด้านข้างของภาชนะบรรจุอิเล็กโทรไลต์และในส่วนล่างของมันนั้นมีการยื่นออกมาอย่าง จำกัด สองอันในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ส่วนล่าง (V) จะสร้างห้องสำหรับรวบรวมตะกอน (Vsl) ด้วยอัตราส่วนปริมาตร V: Vsl = 5 - 15 ความหนาของแอโนดภายใน (1-3) มม. คือ 0.05-0.50 ของช่องว่างระหว่างแคโทดความจุอิเล็กโทรไลต์ปริมาตรถูกกำหนดโดยนิพจน์:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Qnk 1 ;
V an (q ex + q core) Qnk 2 ;
โดยที่ V คือปริมาตรของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ cm 3;
V el - ปริมาตรของอิเล็กโทรไลต์ cm 3 ;
V an - ปริมาตรของขั้วบวก cm 3;
q el - ปริมาณการใช้น้ำเฉพาะจากอิเล็กโทรไลต์ cm 3 /Ah;
q อดีต - ปริมาณการใช้อลูมิเนียมเฉพาะสำหรับปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี cm 3 /Ah;
Q - ความจุองค์ประกอบสำหรับหนึ่งรอบ Ah;
n คือจำนวนรอบ;
k 1 = (0.44-1.45) - ปัจจัยการออกแบบ
a:b:c = 1:0.38:2.7;
a:b:c = 1:0.35:3.1;
a:b:c = 1:0.33:3.9. ในแบตเตอรี่หลักที่เป็นที่รู้จักกันดีซึ่งมีตัวเรือน ฝาครอบสวิตช์ เซลล์กัลวานิกอากาศและโลหะหนึ่งเซลล์ขึ้นไป องค์ประกอบที่เสนอจะถูกใช้เป็นองค์ประกอบดังกล่าว ในวิธีการใช้งานเซลล์โลหะอากาศและแบตเตอรี่โดยอาศัยการคายประจุ แทนที่แอโนดและอิเล็กโทรไลต์ด้วยเซลล์ใหม่ ล้างองค์ประกอบ แอโนดจะได้รับการบำบัดล่วงหน้าในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ในน้ำที่มีความเข้มข้นของ (2-5) โมล / ลิตรด้วยการเติมไตรไฮเดรตโซเดียมเมตาแทนเนตด้วยความเข้มข้น (0, 01-0.10) โมลต่อลิตร ลักษณะทั่วไปคือการมีอยู่ในกล่องชนิด air-metal galvanic cell ของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ที่มีรูเติมในส่วนบน ฝาปิด แอโนดโลหะบริโภครูปแบนที่วางอยู่ในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ แคโทดแบบกระจายแก๊ส อยู่ห่างจากพื้นผิวการทำงานของขั้วบวกและล้างก๊าซภายนอกอย่างอิสระ เช่น อากาศ ของห้องเก็บก๊าซ การมีอยู่ของแบตเตอรี่ของเคส ฝาครอบสวิตช์ เซลล์หนึ่งเซลล์ขึ้นไป การทำงานของแบตเตอรี่โดยการคายประจุ แทนที่แอโนดและอิเล็กโทรไลต์ด้วยอันใหม่ ล้างเซลล์ ลักษณะเด่นคือที่ส่วนบนของภาชนะอิเล็กโทรไลต์รอบ ๆ รูเติมมีการยื่นออกมารูปกรวยอย่างต่อเนื่องซึ่งทำหน้าที่เป็นผนึกเขาวงกตที่ส่วนตรงกลางของผนังด้านข้างของภาชนะอิเล็กโทรไลต์และในส่วนล่างจะมีข้อ จำกัด สองข้อ ส่วนที่ยื่นออกมาในส่วนล่างของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ (V) ห้องสำหรับเก็บตะกอน (กากตะกอน V) ถูกสร้างขึ้นด้วยอัตราส่วนปริมาตร V: V กากตะกอน = 5 - 15 ความหนาของขั้วบวกภายใน (1 - 3) มม. คือ 0.05-0.50 ของช่องว่างระหว่างแคโทดปริมาตรของห้องอิเล็กโทรไลต์ถูกกำหนดโดยนิพจน์:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Qnk 1 ;
V en \u003d (q ex + q core) Qnk 2;
โดยที่ V คือปริมาตรของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ cm 3;
V el - ปริมาตรของอิเล็กโทรไลต์ cm 3 ;
V an - ปริมาตรของขั้วบวก cm 3;
q el - ปริมาณการใช้น้ำเฉพาะจากอิเล็กโทรไลต์ cm 3 /Ah;
q อดีต - ปริมาณการใช้อลูมิเนียมเฉพาะสำหรับปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี cm 3 /Ah;
q cor - ปริมาณการใช้อลูมิเนียมเฉพาะสำหรับการกัดกร่อน cm 3 /Ah;
Q - ความจุองค์ประกอบสำหรับหนึ่งรอบ Ah;
n คือจำนวนรอบ;
k 1 = (0.44-1.45) - ปัจจัยการออกแบบ
k 2 \u003d (1.97-1.49) - ค่าสัมประสิทธิ์การออกแบบ
และอัตราส่วนของความยาว (a) ความกว้าง (b) และความสูง (c) คือ:
a:b:c = 1:0.38:2.7;
a:b:c = 1:0.35:3.1;
a:b:c = 1:0.33:3.9. องค์ประกอบที่เสนอใช้ในแบตเตอรี่เป็นเซลล์กัลวานิกในอากาศ เมื่อใช้งานเซลล์กัลวานิกในอากาศและแบตเตอรี่ที่ใช้ แอโนดจะได้รับการบำบัดล่วงหน้าในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่เป็นน้ำที่มีความเข้มข้น (2-5) โมล/ลิตร โดยเติมไตรไฮเดรตโซเดียมเมตาแทนเนตด้วยความเข้มข้น ของ (0.01-0.10) โมล/ลิตร อ้างสิทธิ์ทั้งหมดและความสัมพันธ์ จุดเด่นไม่พบในแหล่งสิทธิบัตรและวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นที่รู้จัก ดังนั้น การแก้ปัญหาทางเทคนิคที่นำเสนอจึงมีขั้นตอนที่แปลกใหม่และสร้างสรรค์ สิ่งประดิษฐ์นี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมได้ เนื่องจาก สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานอิสระที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยเป็นส่วนหนึ่งของระบบต่อไปนี้:
- เครื่องบันทึกเทปแบบพกพาแบบพกพาประเภท "เครื่องเล่น" พร้อมฟังก์ชั่นบันทึกและเล่นผ่านภายนอก ระบบเสียง;
- เครื่องรับโทรทัศน์แบบพกพาบนผลึกเหลว
- ไฟฉายแบบพกพา;
- พัดลมไฟฟ้า
- วิดีโอเกมสำหรับเด็กบนผลึกเหลว
- รถยนต์ไฟฟ้าควบคุมด้วยวิทยุสำหรับเด็ก
- วิทยุพกพา
- ที่ชาร์จสำหรับแบตเตอรี่
- แบบพกพา เครื่องมือวัด. แหล่งจ่ายกระแสไฟที่เสนอให้คุณสมบัติเฉพาะของพลังงานไฟฟ้าสูง รักษาเสถียรภาพตลอดอายุการใช้งาน และยังช่วยให้คุณลดเวลาในการเข้าสู่โหมดการออกแบบจาก 10 - 20 เป็น 1-3 นาที สถานะของตัวบ่งชี้ช่วยให้เราสามารถสรุปได้ว่าเป็นการสมควรที่จะใช้ความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตที่ได้รับในการออกแบบอากาศ แบตเตอรี่อลูมิเนียม. การประดิษฐ์ถูกแสดงโดยภาพวาด ซึ่งในรูปที่ 1 แสดงองค์ประกอบอากาศอลูมิเนียม - มุมมองที่ 1 ในรูปที่ 2 - องค์ประกอบอากาศอลูมิเนียม - ประเภท N 2 ในรูปที่ 3 - องค์ประกอบอากาศอลูมิเนียม - มุมมองหมายเลข 3 ในรูปที่ 4 แสดงความจุอิเล็กโทรไลต์ของเซลล์อากาศ-อะลูมิเนียม และรูปที่ 5 - แบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับเซลล์อากาศอลูมิเนียม เซลล์กัลวานิกอากาศอลูมิเนียมประกอบด้วยภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ซึ่งมีหน้าต่าง 3 ตามผนังด้านนอก 2 รูเติม 5 ในส่วนบน 4 ล้อมรอบด้วยส่วนที่ยื่นออกมารูปกรวยต่อเนื่อง 6 ซึ่งทำหน้าที่เป็นผนึกเขาวงกตด้วย ข้างในของภาชนะบรรจุอิเล็กโทรไลต์ 1 ที่ส่วนตรงกลางของผนังด้านข้าง 2 และในส่วนล่างของมันมีส่วนที่ยื่นออกมาอย่างจำกัด 2 อัน 7 ในส่วนล่างของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ห้อง 8 ถูกสร้างขึ้นสำหรับเก็บกากตะกอนซึ่งสะสมระหว่างการทำงาน แคโทดสำหรับการแพร่กระจายแก๊ส 9 ถูกสอดเข้าไปในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ในหน้าต่าง 3 ของเฟรม 10 อย่างผนึกแน่น ความหนาแน่นของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ทำได้โดยใช้วัสดุยาแนวที่เป็นกลางเมื่อเทียบกับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในน้ำ การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของแคโทด 9 กับผู้บริโภคเมื่อใช้เซลล์อากาศอะลูมิเนียมทั้งนอกแบตเตอรี่และเป็นส่วนหนึ่งของแบตเตอรี่นั้นดำเนินการโดยใช้ตัวเก็บประจุกระแสไฟแคโทด 11 ครอบคลุมภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ด้วยแคลมป์แนวนอนสองตัว 12 ซึ่งเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้ากับที่หนีบแนวตั้งสองอัน 13. ลงในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ขั้วบวกโลหะแบน 14 ที่มีส่วนที่ยื่นออกมาเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า 15 ถูกสอดเข้าไปในรูเติม 5 ซึ่งออกแบบมาเพื่อดำเนินการเก็บกระแส ระนาบของส่วนที่ยื่นออกมา 15 ยังทำหน้าที่ปิดผนึกตามแนว "ขั้วบวก 14 - ฝาครอบ 16" รูเติม 5 ปิดและปิดผนึกด้วยฝาปิด 16 ที่มีหนึ่งรู 17 สำหรับส่งขั้วบวก 14 ผ่านเข้าไป และหนึ่งรูหรือมากกว่า 18 สำหรับกำจัดไฮโดรเจนออกจากภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ระหว่างการทำงานของเซลล์อากาศอลูมิเนียมผ่านฝาครอบ 16 ซึ่งเป็นเมมเบรนแบบไม่ชอบน้ำ การปรากฏตัวในส่วนบนของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 4 ตามเส้นรอบวงรอบรูเติม 5 ของส่วนที่ยื่นออกมาของรูปทรงกรวย 6 ทำให้สามารถเพิ่มคุณสมบัติการปิดผนึกของฝา 16 อัตราส่วนทางเรขาคณิตของการออกแบบซึ่งทำให้ สามารถปรับปรุงพารามิเตอร์กำลังไฟฟ้าเฉพาะได้ดังนี้:
H1 / (H2 + H3 + H4) \u003d 1.05-1.20
H3/H2=H3/H4= 5-15
H5/H1= 1.1-1.5
H6/H3=1-1.1
L2/LI = 1-1.1
L3/LI= 1.1-1.5
L5/L6= 0.05-0.50
2xL4/L6= 0.95-0.75
แบตเตอรีที่ใช้เซลล์ลม-อะลูมิเนียม ประกอบด้วยตัวเครื่อง 19 ร่องแนวตั้งภายใน 20 สำหรับยึดเซลล์ลมอะลูมิเนียม และหน้าต่าง 21 สำหรับจัดอากาศภายนอกเข้าสู่แบตเตอรี ตัวล็อค 22 สำหรับติดฝาครอบพร้อมสวิตช์ 23 ตัว ร่างกาย 19 ภาชนะอิเล็กโทรไลต์หนึ่งหรือหลายภาชนะ 1 ที่มีตัวสะสมกระแสแคโทดติดตั้งอยู่ 11 โดยที่ขั้วบวก 14 ใส่เข้าไปและปิดฝาครอบ 16 อันที่ด้านบนเป็นแผงจ่ายกระแสไฟสองด้าน 24 ที่บรรจุอยู่ด้านข้างหันไปทางองค์ประกอบอากาศอลูมิเนียม , รางนำไฟฟ้า 25 สำหรับการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าจากแคโทด 9 ถึงภาชนะบรรจุอิเล็กโทรไลต์ 1 ผ่านตัวสะสมกระแสแคโทด 11 ถึงบอร์ดสองด้านที่แจกจ่ายกระแส 24; ความจุ 1 สู่ชั้นบรรยากาศผ่านฝาครอบ 23 ขั้วต่อหลายตัว 29 อยู่ที่ด้านบนของแผงจ่ายกระแสไฟสองด้าน 24 ต่อด้วยจัมเปอร์นำไฟฟ้า 30 เพื่อให้ผู้บริโภคเลือกแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานและเชื่อมต่อกับรางนำไฟฟ้า 25 และ 31 ทั้งสองด้าน ขั้วต่อหลายตัว 32 ที่ด้านบนของแผงจ่ายกระแสไฟสองด้าน 24 ใช้สำหรับต่อกับผู้บริโภค รวมทั้งฝาครอบ 23 ครอบแบตเตอรี่จากด้านบน และมีหลายรู 33 สำหรับขั้วต่อ 32 , รูหลายรู 34 สำหรับขั้วต่อ 29, รูหนึ่งรูหรือมากกว่า 35 สำหรับการระบายน้ำไฮโดรเจน, ร่องตามยาวสองร่อง 36 สำหรับตัวล็อค 22, ป้าย 37 พร้อม คำแนะนำสั้น ๆสำหรับการดำเนินงาน หลักการทำงานและวิธีการทำงานของเซลล์กัลวานิกอากาศโลหะและแบตเตอรี่ที่อิงตามเซลล์นั้น เช่น แบตเตอรี่ VA-24 3 ก้อน มีดังนี้ พลังงานไฟฟ้าในแบตเตอรี่เกิดจากปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีของอะลูมิเนียมออกซิเดชันที่ขั้วบวกและการลดออกซิเจนที่ขั้วลบ ในฐานะที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ สารละลายที่เป็นน้ำของโซเดียมโซดาไฟ (NaOH) หรือโซเดียมคลอไรด์ (NaCI) หรือของผสมของสารละลายเหล่านี้กับสารยับยั้งจะใช้: Na 2 SnO 3 3H 2 O - ในอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์และ NaHCO 3 - ในเกลือ . ในกระบวนการทำปฏิกิริยา ควบคู่ไปกับการใช้อะลูมิเนียม ออกซิเจนจะถูกใช้จากอากาศและน้ำจากอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้น ในระหว่างการทำงานของแบตเตอรี่ เนื่องจากถูกใช้ไปในระหว่างกระบวนการคายประจุ แอโนดและอิเล็กโทรไลต์จะถูกแทนที่ด้วยอันใหม่เป็นระยะ ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา ได้แก่ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ Al(OH) 3 และความร้อน แบตเตอรี่ทำงานในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -10 o C ถึง +60 o C โดยไม่มีความร้อนเพิ่มเติมเมื่อเริ่มต้นจากอุณหภูมิที่เย็นจัด ปัจจัยลบประการหนึ่งของแบตเตอรี่อากาศอะลูมิเนียมคือการกัดกร่อนของขั้วบวก ส่งผลให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงและปล่อยไฮโดรเจนออกมาเล็กน้อย ในระดับที่มากขึ้นผลกระทบของการกัดกร่อนจะปรากฏในลักษณะเริ่มต้นซึ่งเป็นผลมาจากเวลาที่จะไปถึงโหมดที่ระบุคือ (10-20) นาที การบำบัดด้วยขั้วบวกที่เสนอซึ่งพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยดีบุกทำให้สามารถลดความหนาแน่นของกระแสการกัดกร่อนและปรับปรุงโหมดการทำงานของแบตเตอรี่อากาศอลูมิเนียมได้อย่างมีนัยสำคัญส่งผลให้เพิ่มขึ้น ลักษณะไฟฟ้าและเวลาเข้าสู่โหมดจะลดลงเหลือ (1-3) นาที การเคลือบบนขั้วบวกจะดำเนินการก่อนนำแบตเตอรี่ไปใช้งาน ขั้วบวกถูกขจัดออกในขั้นต้นแล้วบำบัดในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่เป็นน้ำที่มีความเข้มข้น (2-5) โมล/ลิตร โดยเติมไตรไฮเดรตโซเดียมเมตาแทนเนตที่มีความเข้มข้น (0.01-0.10) โมลต่อลิตรที่อุณหภูมิห้องสำหรับ 5-60 นาที ผลการทดสอบแบตเตอรี่อากาศอะลูมิเนียมที่เสนอและต้นแบบแสดงไว้ในตาราง 1 และ 2 ดังที่เห็นได้จากตาราง แบตเตอรี่แบบลม-อะลูมิเนียมที่เสนอให้มีลักษณะเฉพาะของพลังงานไฟฟ้าที่มีความจำเพาะสูงและตรงต่อเวลา โดยมีระยะเวลาฟื้นตัวสั้น
เรียกร้อง
1. เซลล์กัลวานิกชนิดกล่องโลหะอากาศ รวมทั้งภาชนะอิเล็กโทรไลต์ที่มีรูเติมในส่วนบน แอโนดโลหะบริโภครูปแบนที่วางอยู่ในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ แคโทดการแพร่ก๊าซซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวการทำงานพอสมควร ของแอโนดและก๊าซถูกชะล้างจากภายนอกอย่างอิสระ เช่น อากาศ ห้องเก็บก๊าซ ซึ่งมีลักษณะเด่นตรงที่ส่วนบนของภาชนะอิเล็กโทรไลต์รอบๆ รูเติม มีการยื่นออกมารูปกรวยอย่างต่อเนื่องซึ่งทำหน้าที่เป็นผนึกเขาวงกตใน ส่วนตรงกลางของผนังด้านข้างของภาชนะอิเล็กโทรไลต์และในส่วนล่างนั้นมีการยื่นออกมาอย่าง จำกัด สองอันในส่วนล่างของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ V ห้อง V ถูกสร้างขึ้นเพื่อรวบรวมกากตะกอนที่มีอัตราส่วนปริมาตร V: V คือ = 5 - 15 ความหนาของขั้วบวกภายใน 1 - 3 มม. คือ 0.05 - 0.50 ของช่องว่างระหว่างแคโทดปริมาตรของภาชนะอิเล็กโทรไลต์จะถูกกำหนดโดยนิพจน์:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Q n k 1 ;
V en \u003d (q อดีต + q คอร์) Q n k 2;
โดยที่ V คือปริมาตรของภาชนะอิเล็กโทรไลต์ cm 3;
V el - ปริมาตรของอิเล็กโทรไลต์ cm 3 ;
V an - ปริมาตรของขั้วบวก cm 3;
q el - ปริมาณการใช้น้ำเฉพาะจากอิเล็กโทรไลต์ cm 3 /Ah;
q อดีต - การบริโภคอลูมิเนียมเฉพาะสำหรับปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี cm 3 /Ah;
q cor - ปริมาณการใช้อลูมิเนียมเฉพาะสำหรับการกัดกร่อน cm 3 /A h;
Q - ความจุองค์ประกอบสำหรับหนึ่งรอบ Ah;
n คือจำนวนรอบ;
K 1 \u003d (0.44 - 1.45) - ค่าสัมประสิทธิ์การออกแบบ
K 2 \u003d (1.97 - 1.49) - ปัจจัยการออกแบบ
และอัตราส่วนของความยาว a, ความกว้าง b และความสูง c คือ 1: 0.38: 2.7; 1:0.35:3.1; 1:0.33:3.9. 2. แบตเตอรี่อากาศ-เมทัลหลักที่มีตัวเรือน ฝาปิด เซลล์กัลวานิกโลหะอากาศอย่างน้อยหนึ่งเซลล์ มีลักษณะเฉพาะที่องค์ประกอบตามข้อถือสิทธิข้อที่ 1 ถือเป็นองค์ประกอบดังกล่าว 3. วิธีการใช้งานเซลล์กัลวานิกโลหะในอากาศและแบตเตอรี่โดยการคายประจุ แทนที่แอโนดและอิเล็กโทรไลต์ด้วยเซลล์ใหม่ ล้างเซลล์ โดยมีลักษณะเฉพาะที่แอโนดได้รับการบำบัดล่วงหน้าในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่เป็นน้ำ ด้วยความเข้มข้น (2 - 5) mol / l ด้วยการเติม trihydrate sodium metastannate ที่มีความเข้มข้น (0.01 - 0.10) mol / l
ภาษาฝรั่งเศส เรโนลต์เสนอให้ใช้แบตเตอรี่อลูมิเนียม-อากาศจากบริษัท Phinergy ในรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต ลองมาดูมุมมองของพวกเขากัน
เรโนลต์ได้ตัดสินใจเดิมพันแบตเตอรี่ชนิดใหม่ที่สามารถเพิ่มระยะการขับขี่ในการชาร์จครั้งเดียวได้ถึงเจ็ดเท่า ในขณะที่ยังคงขนาดและน้ำหนักของแบตเตอรี่ในปัจจุบัน เซลล์อะลูมิเนียม-อากาศ (Al-air) มีความหนาแน่นของพลังงานอย่างมหัศจรรย์ (8000 W / kg เทียบกับ 1,000 W / kg สำหรับแบตเตอรี่แบบเดิม) ซึ่งสร้างขึ้นระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันของอะลูมิเนียมในอากาศ แบตเตอรี่ดังกล่าวประกอบด้วยแคโทดบวกและขั้วบวกลบที่ทำจากอลูมิเนียม และระหว่างอิเล็กโทรดจะมีอิเล็กโทรไลต์แบบน้ำเป็นของเหลว
ผู้พัฒนาแบตเตอรี่ Phinergy กล่าวว่ามีความก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนาแบตเตอรี่ดังกล่าว ข้อเสนอของพวกเขาคือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำจากเงิน ซึ่งทำให้สามารถใช้ออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศธรรมดาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ออกซิเจนนี้ผสมกับอิเล็กโทรไลต์เหลว และด้วยเหตุนี้จึงปล่อย พลังงานไฟฟ้าซึ่งมีอยู่ใน แอโนดอลูมิเนียม. ความแตกต่างหลัก ๆ คือ "แคโทดอากาศ" ซึ่งทำหน้าที่เหมือนเมมเบรนในแจ็คเก็ตฤดูหนาวของคุณ - มีเพียง O2 เท่านั้นที่ผ่านไป ไม่ใช่คาร์บอนไดออกไซด์
แตกต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไปอย่างไร? หลังมีเซลล์ปิดสนิท ในขณะที่องค์ประกอบอัลแอร์ต้องการ องค์ประกอบภายนอก, "เริ่มต้น" ปฏิกิริยา ข้อดีที่สำคัญคือแบตเตอรี่ Al-air ทำหน้าที่เหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล ซึ่งจะผลิตพลังงานเมื่อคุณเปิดเครื่องเท่านั้น และเมื่อคุณ "ปิดอากาศ" ให้กับแบตเตอรี่ดังกล่าว ประจุทั้งหมดของแบตเตอรี่จะยังคงอยู่กับที่และไม่หายไปเมื่อเวลาผ่านไป เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ทั่วไป
แบตเตอรี่อัลแอร์ใช้อิเล็กโทรดอะลูมิเนียมระหว่างการทำงาน แต่สามารถเปลี่ยนได้ เช่น คาร์ทริดจ์ในเครื่องพิมพ์ ต้องทำการชาร์จทุกๆ 400 กม. ซึ่งจะประกอบด้วยการเพิ่มอิเล็กโทรไลต์ใหม่ ซึ่งง่ายกว่าการรอให้แบตเตอรี่ชาร์จปกติมาก
Phinergy ได้สร้าง Citroen C1 ไฟฟ้าซึ่งติดตั้งแบตเตอรี่ 25 กก. ที่มีความจุ 100 kWh สำรองพลังงานได้ 960 กม. ด้วยมอเตอร์ขนาด 50 กิโลวัตต์ (ประมาณ 67 พลังม้า) รถพัฒนาความเร็ว 130 กม. / ชม. เร่งเป็นร้อยใน 14 วินาที มีการทดสอบแบตเตอรี่ที่คล้ายกันใน Renault Zoe แต่ความจุของมันคือ 22 kWh ความเร็วสูงสุดของรถคือ 135 km / h 13.5 วินาทีเป็น "ร้อย" แต่สำรองพลังงานเพียง 210 กม.
แบตเตอรี่ใหม่มีน้ำหนักเบากว่า ราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพียงครึ่งเดียว และใช้งานได้ง่ายกว่าแบตเตอรี่ปัจจุบันในอนาคต และจนถึงตอนนี้ ปัญหาเดียวของพวกเขาคือขั้วไฟฟ้าอะลูมิเนียม ซึ่งผลิตและเปลี่ยนได้ยาก ทันทีที่ปัญหานี้ได้รับการแก้ไข เราสามารถคาดหวังกระแสความนิยมของรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยยิ่งขึ้นไปอีก!
- , 20 ม.ค. 2015
แฟน ๆ ของรถยนต์ไฟฟ้าใฝ่ฝันถึงแบตเตอรี่ที่จะให้เพื่อนสี่ล้อของพวกเขาสามารถเอาชนะมากกว่าหนึ่งและครึ่งพันกิโลเมตรด้วยการชาร์จครั้งเดียว บริษัทสตาร์ทอัพสัญชาติอิสราเอล Phinergy เชื่อว่าแบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศที่พัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญของบริษัทจะทำหน้าที่นี้ได้ดีเยี่ยม
Aviv Sidon CEO ของ Phinergy เพิ่งประกาศความร่วมมือกับ ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่. คาดว่าเงินทุนเพิ่มเติมจะช่วยให้บริษัทสามารถจัดตั้ง การผลิตจำนวนมากปฏิวัติแบตเตอรี่ภายในปี 2560
ในวิดีโอ ( ท้ายบทความ) Elliot Gotkin นักข่าวของ Bloomberg ขับรถไปรอบ ๆ หลังพวงมาลัยของรถยนต์ขนาดเล็กที่ได้รับการดัดแปลงเป็นรถยนต์ไฟฟ้า พร้อมกันนี้ ที่ท้ายรถ อะลูมิเนียม-แอร์ ถ่านไฟฉาย.
รถยนต์ไฟฟ้า Citroen C1 ที่มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเดินทางได้ไม่เกิน 160 กม. ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง แต่แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศของ Phinergy ช่วยให้สามารถวิ่งได้อีก 1,600 กม.
ในวิดีโอ วิศวกรสามารถเห็นการเติมถังพิเศษภายในรถสาธิตด้วยน้ำกลั่น คาดเดาได้ ออนบอร์ดคอมพิวเตอร์ช่วงการเดินทางอัตโนมัติที่แสดงบนจอแสดงผล โทรศัพท์มือถือพีเนอร์จี ซีอีโอ
น้ำทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับอิเล็กโทรไลต์ที่อิออนผ่านและปล่อยพลังงานออกมาในกระบวนการ ไฟฟ้าใช้เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าของรถยนต์ ตามที่วิศวกรของสตาร์ทอัพกล่าวว่าถังเก็บน้ำของผู้สาธิตจำเป็นต้องเติม "ทุกสองสามร้อยกิโลเมตร"
แผ่นอะลูมิเนียมใช้เป็นขั้วบวกในแบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศ และ อากาศภายนอกทำหน้าที่เป็นแคโทด ส่วนประกอบอลูมิเนียมของระบบจะถูกทำลายอย่างช้าๆ เนื่องจากโมเลกุลของโลหะรวมกับออกซิเจนและปล่อยพลังงาน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อะตอมอะลูมิเนียมสี่อะตอม โมเลกุลออกซิเจน 3 โมเลกุล และโมเลกุลของน้ำ 6 โมเลกุลรวมกันเพื่อสร้างโมเลกุลของอลูมินาไฮเดรต 4 โมเลกุลเพื่อปลดปล่อยพลังงาน
ในอดีต แบตเตอรี่ลมอะลูมิเนียมถูกใช้เพื่อความต้องการของกองทัพเท่านั้น เนื่องจากจำเป็นต้องถอดอะลูมิเนียมออกไซด์ออกเป็นระยะและเปลี่ยนแผ่นอะลูมิเนียมแอโนด
Phinergy กล่าวว่าวัสดุแคโทดที่ได้รับการจดสิทธิบัตรช่วยให้ออกซิเจนจากอากาศภายนอกเข้าสู่เซลล์แบตเตอรี่ได้อย่างอิสระ ขณะที่ป้องกันคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในอากาศจากการปนเปื้อนของแบตเตอรี่ นี่คือสิ่งที่รบกวนการทำงานปกติโดยส่วนใหญ่ แบตเตอรี่ลมอลูมิเนียมในระยะเวลาอันยาวนาน อย่างน้อยก็จนถึงตอนนี้
ผู้เชี่ยวชาญของบริษัทก็กำลังพัฒนาเช่นกัน ซึ่งสามารถชาร์จไฟได้ด้วยไฟฟ้า ในกรณีนี้ อิเล็กโทรดโลหะจะไม่แตกตัวเร็วเท่ากับในกรณีของแอนะล็อกอะลูมิเนียม-อากาศ
Sidon กล่าวว่าพลังงานจากแผ่นอะลูมิเนียมแผ่นเดียวช่วยให้รถยนต์ไฟฟ้าวิ่งได้ประมาณ 32 กิโลเมตร (ซึ่งจะทำให้เราสันนิษฐานได้ว่าการผลิตพลังงานเฉพาะต่อจานอยู่ที่ประมาณ 7kWh) จึงมีการติดตั้งเพลทดังกล่าว 50 แผ่นในเครื่องสาธิต
แบตเตอรี่ทั้งหมดตามที่ผู้จัดการระดับสูงระบุไว้นั้นมีน้ำหนักเพียง 25 กก. ด้วยเหตุนี้ความหนาแน่นของพลังงานจึงสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิมถึง 100 เท่าที่มีดีไซน์ทันสมัย
มีแนวโน้มว่าในกรณี รูปแบบการผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าอาจมีน้ำหนักมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด การเพิ่มมวลจะนำไปสู่การเตรียมแบตเตอรี่ด้วยระบบปรับอากาศและ ฝาครอบป้องกันซึ่งไม่ได้สังเกตในต้นแบบ (ตัดสินโดยวิดีโอ)
ในกรณีใด ๆ การถือกำเนิดของแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าแบตเตอรี่สมัยใหม่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน,จะเป็นข่าวดีสำหรับค่ายรถที่ลงเดิมพัน รถยนต์ไฟฟ้า— เนื่องจากช่วยขจัดปัญหาใดๆ ที่เกิดจากรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันที่มีขอบเขตจำกัด
ก่อนเราเป็นอย่างมาก ต้นแบบที่น่าสนใจแต่คำถามมากมายยังไม่ได้รับคำตอบ แบตเตอรีอะลูมิเนียม-อากาศจะถูกนำไปใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นเป็นจำนวนมากอย่างไร? ขั้นตอนการเปลี่ยนแผ่นอลูมิเนียมจะยากแค่ไหน? จะต้องเปลี่ยนบ่อยแค่ไหน? (หลังจาก 1,500 กม. หลังจาก 5,000 กม. หรือน้อยกว่านั้น)
สื่อการตลาดที่มีอยู่ในขั้นตอนนี้ไม่ได้อธิบายว่าคาร์บอนฟุตพริ้นท์สะสมของแบตเตอรี่โลหะ-อากาศ (ตั้งแต่วัตถุดิบถูกดึงออกมาจนถึงแบตเตอรี่ที่ติดตั้งในรถยนต์) จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับลิเธียมไอออนสมัยใหม่
ประเด็นนี้น่าจะสมควรได้รับการศึกษาอย่างละเอียด และ งานวิจัยต้องทำให้เสร็จก่อนการยอมรับเป็นจำนวนมาก เทคโนโลยีใหม่เนื่องจากการสกัดและแปรรูปแร่อะลูมิเนียมและการสร้างโลหะที่ใช้งานได้จึงเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานมาก
อย่างไรก็ตาม สถานการณ์อื่นไม่ได้ตัดออกไป แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเพิ่มแบตเตอรี่โลหะ-อากาศได้ แต่จะใช้สำหรับการเดินทางระยะไกลเท่านั้น นี่อาจเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจมากสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้า แม้ว่าแบตเตอรี่ชนิดใหม่จะมีปริมาณคาร์บอนฟุตพริ้นท์สูงกว่า
ขึ้นอยู่กับวัสดุ
เธอเป็นรายแรกของโลกที่ผลิตแบตเตอรี่อากาศ-อลูมิเนียมที่เหมาะสำหรับใช้ในรถยนต์ แบตเตอรี่ Al-Air 100 กก. มีพลังงานเพียงพอสำหรับการเดินทาง 3,000 กม. ในขนาดกะทัดรัด รถโดยสาร. Phinergy ได้สาธิตเทคโนโลยีนี้ด้วย Citroen C1 และแบตเตอรี่รุ่นที่เรียบง่าย (จาน 50 x 500g ในกล่องที่เต็มไปด้วยน้ำ) รถเดินทาง 1800 กม. ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง หยุดเพียงเพื่อเติมแหล่งน้ำ - อิเล็กโทรไลต์สิ้นเปลือง ( วีดีโอ).
อลูมิเนียมจะไม่เข้ามาแทนที่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน(ไม่ได้ชาร์จจากเต้ารับ) แต่มันเติมเต็มได้อย่างสมบูรณ์แบบ ท้ายที่สุดแล้ว 95% ของการเดินทางของรถในระยะทางสั้นๆ ซึ่งมีแบตเตอรี่มาตรฐานเพียงพอ แบตเตอรี่สำรองช่วยสำรองในกรณีที่แบตเตอรี่หมดหรือหากคุณต้องการเดินทางไกล
แบตเตอรี่ลมอะลูมิเนียมสร้างกระแสโดยทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโลหะกับออกซิเจนจากอากาศโดยรอบ แผ่นอลูมิเนียม-แอโนด เซลล์เคลือบทั้งสองด้านด้วยวัสดุที่มีรูพรุนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาสีเงินที่กรอง CO 2 องค์ประกอบโลหะค่อยๆ ลดลงเป็น Al(OH) 3
สูตรทางเคมีสำหรับปฏิกิริยามีลักษณะดังนี้:
4 อัล + 3 O 2 + 6 H 2 O \u003d 4 อัล (OH) 3 + 2.71 V
นี่ไม่ใช่สิ่งแปลกใหม่ที่น่าตื่นเต้น แต่เป็นเทคโนโลยีที่รู้จักกันดี มีการใช้โดยกองทัพมานานแล้ว เนื่องจากองค์ประกอบดังกล่าวให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงเป็นพิเศษ แต่ก่อนหน้านี้ วิศวกรไม่สามารถแก้ปัญหาด้วยการกรอง CO 2 และคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกี่ยวข้องได้ Phinergy อ้างว่าได้แก้ปัญหานี้แล้ว และในปี 2560 สามารถผลิตแบตเตอรี่อลูมิเนียมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าได้ (และไม่ใช่แค่สำหรับพวกเขาเท่านั้น)
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน รุ่นเทสลา S มีน้ำหนักประมาณ 1,000 กก. และมีระยะทาง 500 กม. (ในสภาวะที่เหมาะสมในความเป็นจริง 180-480 กม.) สมมติว่าถ้าคุณลดเหลือ 900 กก. และเพิ่มแบตเตอรี่อลูมิเนียม มวลของรถจะไม่เปลี่ยนแปลง ช่วงของแบตเตอรี่จะลดลง 10-20% แต่ ไมล์สะสมสูงสุดโดยไม่ต้องชาร์จจะเพิ่มขึ้นถึง 3180-3480 กม.! คุณสามารถขับรถจากมอสโกไปปารีสและสิ่งอื่นจะยังคงอยู่
ในทางที่คล้ายกับแนวคิด รถไฮบริดแต่ไม่ต้องการเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีราคาแพงและเทอะทะ
ข้อเสียของเทคโนโลยีนั้นชัดเจน - แบตเตอรี่อลูมิเนียม - อากาศจะต้องเปลี่ยนใน ศูนย์บริการ. อาจจะปีละครั้งหรือมากกว่านั้น อย่างไรก็ตาม นี่เป็นขั้นตอนที่ค่อนข้างเป็นกิจวัตร เทสลามอเตอร์ปีที่แล้วแสดงให้เห็นว่า รุ่นแบตเตอรี่ S เปลี่ยนใน 90 วินาที ( วิดีโอมือสมัครเล่น).
ข้อเสียอื่น ๆ คือการใช้พลังงานในการผลิตและอาจมีราคาสูง การผลิตและรีไซเคิลแบตเตอรี่อะลูมิเนียมต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก นั่นคือจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อมการใช้งานจะเพิ่มปริมาณการใช้ไฟฟ้าโดยรวมในระบบเศรษฐกิจทั้งหมดเท่านั้น แต่ในทางกลับกัน การบริโภคมีการกระจายอย่างเหมาะสมที่สุด โดยปล่อยให้เมืองใหญ่เป็นพื้นที่ห่างไกลที่มีพลังงานราคาถูก ซึ่งมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำและโรงงานโลหะวิทยา
ยังไม่ทราบว่าแบตเตอรี่ดังกล่าวจะมีราคาเท่าใด แม้ว่าตัวอลูมิเนียมเองจะเป็นโลหะราคาถูก แต่แคโทดก็มีเงินราคาแพง Phinergy ไม่ได้เปิดเผยอย่างชัดเจนถึงวิธีการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้รับการจดสิทธิบัตร บางทีนี่อาจเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน
แต่สำหรับข้อบกพร่องทั้งหมด แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศยังคงดูเหมือนเป็นอุปกรณ์เสริมที่สะดวกมากสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า อย่างน้อยเป็นวิธีแก้ปัญหาชั่วคราวสำหรับปีต่อ ๆ ไป (ทศวรรษ?) จนกว่าปัญหาความจุของแบตเตอรี่จะหายไป
ในขณะเดียวกัน Phinergy กำลังทดลองกับ "แบบชาร์จไฟได้"
