แบตเตอรี่ใหม่จาก Phinergy - การปฏิวัติหรือ ... ? แบตเตอรี่ลมอะลูมิเนียมใช้น้ำเกลือชาร์จอะลูมิเนียมเป็นแหล่งพลังงาน

Phenergy สตาร์ทอัพสัญชาติอิสราเอล สาธิต แบตเตอรี่ลมอลูมิเนียมซึ่งสามารถขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าได้ไกลถึง 1,000 ไมล์ (1,609 กม.) ต่างจากแบตเตอรี่ลมโลหะอื่น ๆ ที่เราเคยเขียนถึงในอดีต อากาศอะลูมิเนียม ถ่านไฟฉายใช้อลูมิเนียมเป็นเชื้อเพลิง จึงให้พลังงานเพิ่มขึ้นในปริมาณที่เหมาะสมที่จะแข่งขันกับก๊าซหรือดีเซล Phinergy กล่าวว่าได้ลงนามในสัญญากับผู้ผลิตรถยนต์ระดับโลกเพื่อ "ผลิตจำนวนมาก" แบตเตอรี่ในปี 2560

แบตเตอรี่อากาศโลหะไม่ได้หมายความว่า ความคิดใหม่. แบตเตอรี่ซิงค์แอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องช่วยฟังและมีศักยภาพที่จะช่วยได้ IBM กำลังยุ่งอยู่กับการทำงานกับแบตเตอรี่ลิเธียมอากาศที่มุ่งเป้าไปที่การจัดหาในระยะยาว เช่นเดียวกับ Phinergy ที่ เดือนที่ผ่านมาปรากฎว่าแบตเตอรี่โซเดียมแอร์มีสิทธิ์ในการดำรงชีวิตเช่นกัน ในทั้งสามกรณี อากาศเป็นส่วนประกอบที่ทำให้แบตเตอรี่เป็นที่ต้องการอย่างมาก ในแบตเตอรี่ทั่วไป ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นภายในอย่างหมดจด ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้แบตเตอรี่มีแนวโน้มที่จะหนาแน่นและหนักมาก ในแบตเตอรี่โลหะ-อากาศ พลังงานได้มาจากการออกซิไดซ์โลหะ (ลิเธียม สังกะสี อลูมิเนียม) กับออกซิเจนที่อยู่รอบตัวเรา และไม่มีอยู่ในแบตเตอรี่ ผลลัพธ์ที่ได้คือแบตเตอรี่ที่เบาและเรียบง่ายขึ้น

แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศของ Phinergy นั้นใหม่ด้วยเหตุผลสองประการ: ประการแรก เห็นได้ชัดว่าบริษัทพบวิธีป้องกันก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอะลูมิเนียมที่สึกกร่อน ประการที่สอง แบตเตอรี่ใช้พลังงานจากอะลูมิเนียมเป็นเชื้อเพลิง โดยจะเปลี่ยนอะลูมิเนียมธรรมดาให้เป็นอะลูมิเนียมไดออกไซด์อย่างช้าๆ แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศต้นแบบของ Phinergy ประกอบด้วยแผ่นอะลูมิเนียมอย่างน้อย 50 แผ่น โดยแต่ละแผ่นให้พลังงานได้ไกล 20 ไมล์ หลังจาก 1,000 ไมล์ เพลตจะต้องได้รับการชาร์จด้วยกลไก - คำสละสลวยสำหรับความเรียบง่าย การกำจัดทางกายภาพแผ่นแบตเตอรี่ แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศจะต้องเติมน้ำทุกๆ 200 ไมล์เพื่อฟื้นฟูระดับอิเล็กโทรไลต์

การชาร์จเชิงกลนั้นยอดเยี่ยมและแย่มากทั้งนี้ขึ้นอยู่กับมุมมองของคุณ ในอีกด้านหนึ่ง คุณทำให้รถมีชีวิตอีก 1,000 ไมล์ พูดคร่าวๆ โดยเปลี่ยนแบตเตอรี่ ในทางกลับกันการซื้อแบตเตอรี่ใหม่ทุก ๆ พันไมล์นั้นไม่ประหยัดมากที่จะพูดน้อย ตามหลักการแล้ว ทั้งหมดนี้น่าจะขึ้นอยู่กับราคาแบตเตอรี่ พิจารณา ตลาดวันนี้อลูมิเนียม 1 กิโลกรัมราคา 2 เหรียญและชุดจาน 50 ชิ้นราคา 25 กิโลกรัม จากการคำนวณอย่างง่าย เราได้รับว่า "การเติมเงิน" ของเครื่องจะมีราคา 50 เหรียญ 50 ดอลลาร์สำหรับการขี่ 1,000 ไมล์นั้นค่อนข้างดีเมื่อเทียบกับน้ำมัน 4 ดอลลาร์ต่อแกลลอนสำหรับ 90 ไมล์ อะลูมิเนียมไดออกไซด์สามารถนำกลับมาใช้ใหม่เป็นอะลูมิเนียมได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ไม่ใช่กระบวนการราคาถูก

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 ในเวลาเดียวกัน มีการติดตั้งแบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศของ Phinergy ไว้ที่ท้ายรถของรถคันนี้

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 ในขณะที่ป้องกันคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในอากาศจากการปนเปื้อนของแบตเตอรี่ นี่คือสิ่งที่รบกวนการทำงานปกติโดยส่วนใหญ่ แบตเตอรี่ลมอลูมิเนียมในระยะเวลาอันยาวนาน อย่างน้อยก็จนถึงตอนนี้

ผู้เชี่ยวชาญของบริษัทก็กำลังพัฒนาเช่นกัน ซึ่งสามารถชาร์จไฟได้ด้วยไฟฟ้า ในกรณีนี้ อิเล็กโทรดโลหะจะไม่แตกตัวเร็วเท่ากับในกรณีของแอนะล็อกอะลูมิเนียม-อากาศ

ไซดอนกล่าวว่าพลังงานจากแผ่นอะลูมิเนียมแผ่นเดียวช่วยให้รถยนต์ไฟฟ้าวิ่งได้ประมาณ 32 กิโลเมตร (ซึ่งจะทำให้เราสันนิษฐานได้ว่าการผลิตพลังงานเฉพาะต่อจานอยู่ที่ประมาณ 7kWh) จึงมีการติดตั้งเพลทดังกล่าว 50 แผ่นในเครื่องสาธิต

แบตเตอรี่ทั้งหมดตามที่ผู้จัดการระดับสูงระบุไว้นั้นมีน้ำหนักเพียง 25 กก. ตามมาด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าพลังงานทั่วไปถึง 100 เท่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนตัวอย่างที่ทันสมัย

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

ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์เทคนิค E. KULAKOV ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์เทคนิค S. SEVRUK ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์เคมี A. FARMAKOVSKAYA

โรงไฟฟ้าบนชิ้นส่วนอากาศอะลูมิเนียมใช้พื้นที่เพียงส่วนหนึ่งของท้ายรถและมีระยะทางสูงสุด 220 กิโลเมตร

หลักการทำงานขององค์ประกอบอากาศอลูมิเนียม

การทำงานของโรงไฟฟ้าในชิ้นส่วนอากาศอลูมิเนียมถูกควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์

เซลล์อิเล็กโทรไลต์เกลืออะลูมิเนียมแบบอากาศขนาดเล็กสามารถแทนที่แบตเตอรี่สี่ก้อน

วิทยาศาสตร์กับชีวิต // ภาพประกอบ

โรงไฟฟ้า EU 92VA-240 สำหรับชิ้นส่วนอากาศอลูมิเนียม

เห็นได้ชัดว่ามนุษยชาติจะไม่ยอมแพ้รถยนต์ เล็กน้อยของ: ที่จอดรถในไม่ช้าที่ดินอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า - ส่วนใหญ่เกิดจากการใช้เครื่องยนต์ขนาดใหญ่ของจีน

ในขณะเดียวกัน รถยนต์ที่วิ่งไปตามถนนปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์จำนวนหลายพันตันสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นแบบเดียวกัน ซึ่งการอยู่ในอากาศในปริมาณที่มากกว่าหนึ่งในสิบของเปอร์เซ็นต์นั้นเป็นอันตรายต่อมนุษย์ และนอกเหนือจากคาร์บอนมอนอกไซด์ - และไนโตรเจนออกไซด์จำนวนมากและสารพิษอื่น ๆ สารก่อภูมิแพ้และสารก่อมะเร็ง - ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้น้ำมันเบนซินที่ไม่สมบูรณ์

โลกมองหาทางเลือกอื่นแทนรถยนต์ที่มีเครื่องยนต์มานานแล้ว สันดาปภายใน. และของจริงที่สุดคือรถยนต์ไฟฟ้า (ดู "วิทยาศาสตร์และชีวิต" หมายเลข 8, 9, 1978) รถยนต์ไฟฟ้าคันแรกของโลกถูกสร้างขึ้นในฝรั่งเศสและอังกฤษเมื่อต้นยุค 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา ซึ่งเร็วกว่ารถยนต์ที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) อยู่หลายปี และรถม้าขับเคลื่อนด้วยตนเองคันแรกที่ปรากฏขึ้นเช่นในปี 1899 ในรัสเซียนั้นใช้ไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำ

มอเตอร์ฉุดลากในรถยนต์ไฟฟ้าเหล่านี้ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีน้ำหนักมากซึ่งมีความจุพลังงานเพียงประมาณ 20 วัตต์ต่อชั่วโมง (17.2 กิโลแคลอรี) ต่อกิโลกรัม ดังนั้นเพื่อ "ป้อน" เครื่องยนต์ที่มีความจุ 20 กิโลวัตต์ (27 พลังม้า) เป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งชั่วโมง ต้องใช้แบตเตอรี่ตะกั่วที่มีน้ำหนัก 1 ตัน ปริมาณน้ำมันเบนซินเทียบเท่ากับพลังงานสะสมถูกครอบครองโดยถังแก๊สที่มีความจุเพียง 15 ลิตร จึงมีแต่การประดิษฐ์คิดค้น การผลิตน้ำแข็งรถยนต์เริ่มเติบโตอย่างรวดเร็ว และรถยนต์ไฟฟ้าถือเป็นสาขาที่สิ้นสุดของอุตสาหกรรมยานยนต์มานานหลายทศวรรษ และมีเพียงปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นต่อหน้ามนุษย์เท่านั้นที่บังคับให้นักออกแบบกลับมาคิดเรื่องรถยนต์ไฟฟ้า

ในตัวของมันเอง การเปลี่ยนเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นสิ่งที่น่าดึงดูดใจ ด้วยกำลังที่เท่ากัน มอเตอร์ไฟฟ้าจึงมีน้ำหนักเบากว่าและควบคุมได้ง่ายกว่า แต่ถึงตอนนี้ กว่า 100 ปีหลังจากการปรากฏตัวครั้งแรก แบตเตอรี่รถยนต์, ความเข้มของพลังงาน (ซึ่งก็คือพลังงานที่สะสมไว้) ของแม้แต่สิ่งที่ดีที่สุดก็ยังไม่เกิน 50 วัตต์-ชั่วโมง (43 กิโลแคลอรี) ต่อกิโลกรัม และนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไม น้ำหนักเทียบเท่าแบตเตอรี่หลายร้อยกิโลกรัมยังคงอยู่ในถังแก๊ส

หากเราคำนึงถึงความจำเป็นในการชาร์จแบตเตอรี่เป็นเวลาหลายชั่วโมง จำนวนรอบการชาร์จ-คายประจุที่จำกัด และเป็นผลให้ค่อนข้าง ในระยะสั้นการบริการ ตลอดจนปัญหาการทิ้งแบตเตอรี่ที่ใช้แล้ว เราต้องยอมรับว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ยังไม่เหมาะสมกับบทบาทของการขนส่งมวลชน

อย่างไรก็ตาม โมเมนต์บอกว่ามอเตอร์ไฟฟ้ายังสามารถรับพลังงานจากชนิดอื่นได้อีกด้วย แหล่งเคมีปัจจุบัน - เซลล์กัลวานิก ที่มีชื่อเสียงที่สุดของพวกเขา (แบตเตอรี่ที่เรียกว่า) ทำงานในเครื่องรับแบบพกพาและเครื่องบันทึกเสียงในนาฬิกาและไฟฉาย การทำงานของแบตเตอรี่ดังกล่าว เช่นเดียวกับแหล่งกระแสเคมีอื่นๆ ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยารีดอกซ์อย่างใดอย่างหนึ่ง และตามที่ทราบจากหลักสูตรเคมีของโรงเรียนนั้นมาพร้อมกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอะตอมของสารหนึ่ง (ตัวรีดิวซ์) ไปยังอะตอมของอีกตัวหนึ่ง (ตัวออกซิไดซ์) การถ่ายโอนอิเล็กตรอนดังกล่าวสามารถทำได้ผ่านวงจรภายนอก เช่น ผ่านหลอดไฟ ไมโครเซอร์กิต หรือมอเตอร์ และทำให้อิเล็กตรอนทำงาน

ด้วยเหตุนี้ปฏิกิริยารีดอกซ์จึงเกิดขึ้นในสองขั้นตอน - มันถูกแบ่งออกเป็นสองปฏิกิริยาครึ่งที่เกิดขึ้นพร้อมกัน แต่ใน ที่ต่างๆ. ที่ขั้วบวกตัวรีดิวซ์จะปล่อยอิเลคตรอนนั่นคือมันถูกออกซิไดซ์และที่แคโทดตัวออกซิไดเซอร์จะรับอิเล็กตรอนเหล่านี้นั่นคือมันจะลดลง อิเล็กตรอนเองที่ไหลจากแคโทดไปยังแอโนดผ่านวงจรภายนอกเพียงแค่ทำ งานที่มีประโยชน์. แน่นอนว่ากระบวนการนี้ไม่สิ้นสุด เนื่องจากทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ค่อยๆ ถูกบริโภคจนกลายเป็นสารใหม่ และด้วยเหตุนี้จึงต้องทิ้งแหล่งปัจจุบัน จริงอยู่ เป็นไปได้ที่จะเอาผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในนั้นออกจากแหล่งกำเนิดอย่างต่อเนื่องหรือเป็นครั้งคราว และในทางกลับกัน ให้ป้อนรีเอเจนต์ใหม่เข้าไปมากขึ้นเรื่อยๆ ในกรณีนี้พวกเขาเล่นบทบาทของเชื้อเพลิงและนั่นคือสาเหตุที่องค์ประกอบดังกล่าวเรียกว่าเชื้อเพลิง (ดู "วิทยาศาสตร์และชีวิต" ฉบับที่ 9, 1990)

ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายกระแสดังกล่าวถูกกำหนดโดยหลักจากการเลือกตัวทำปฏิกิริยาและโหมดการทำงานของมันให้ดีเพียงใด ไม่มีปัญหาเฉพาะกับการเลือกตัวออกซิไดซ์ เนื่องจากอากาศรอบตัวเราประกอบด้วยออกซิเจนที่ดีเยี่ยมมากกว่า 20% สำหรับตัวรีดิวซ์ (นั่นคือเชื้อเพลิง) สถานการณ์ที่ค่อนข้างซับซ้อน: คุณต้องพกติดตัวไปด้วย ดังนั้นเมื่อเลือกมัน ก่อนอื่นต้องดำเนินการจากสิ่งที่เรียกว่าตัวบ่งชี้มวลพลังงาน - พลังงานที่มีประโยชน์ที่ปล่อยออกมาในระหว่างการออกซิเดชันของหน่วยมวล

ไฮโดรเจนมีคุณสมบัติที่ดีที่สุดในแง่นี้ รองลงมาคือโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ ตามด้วยอะลูมิเนียม แต่ก๊าซไฮโดรเจนติดไฟและระเบิดได้ และภายใต้แรงดันสูงก็สามารถซึมผ่านโลหะได้ สามารถทำให้เป็นของเหลวได้ก็ต่อเมื่อ อุณหภูมิต่ำและการจัดเก็บก็ลำบาก โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธยังติดไฟได้ นอกจากนี้ ยังสามารถออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศและละลายในน้ำ

อลูมิเนียมไม่มีข้อเสียเหล่านี้ ปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์หนาแน่นเสมอสำหรับกิจกรรมทางเคมีทั้งหมดนั้นแทบจะไม่ออกซิไดซ์ในอากาศ อะลูมิเนียมมีราคาถูกและปลอดสารพิษ และการเก็บรักษาก็ไม่สร้างปัญหาใดๆ งานในการนำมันเข้าสู่แหล่งปัจจุบันก็ค่อนข้างละลายได้เช่นกัน: แผ่นขั้วบวกทำจากโลหะเชื้อเพลิงซึ่งจะถูกแทนที่เป็นระยะเมื่อละลาย

และสุดท้ายอิเล็กโทรไลต์ ในองค์ประกอบนี้ อาจเป็นสารละลายที่เป็นน้ำ เช่น กรด ด่าง หรือน้ำเกลือ เนื่องจากอะลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและด่าง และเมื่อฟิล์มออกไซด์แตกก็จะละลายในน้ำ แต่ควรใช้อัลคาไลน์อิเล็กโทรไลต์: ง่ายกว่าที่จะทำปฏิกิริยาครึ่งหลัง - ลดออกซิเจน ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดก็จะลดลงเช่นกัน แต่เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินั่มราคาแพงเท่านั้น ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง เราสามารถใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกกว่ามาก - โคบอลต์หรือนิกเกิลออกไซด์หรือถ่านกัมมันต์ซึ่งถูกนำเข้าสู่แคโทดที่มีรูพรุนโดยตรง สำหรับเกลืออิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์นั้นมีค่าการนำไฟฟ้าที่ต่ำกว่า และแหล่งกระแสไฟฟ้าที่ผลิตบนพื้นฐานของอิเล็กโทรไลต์นั้นใช้พลังงานน้อยกว่าประมาณ 1.5 เท่า ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้อัลคาไลน์อิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่รถยนต์อันทรงพลัง

อย่างไรก็ตาม มันก็มีข้อเสียเช่นกัน ซึ่งหลักๆ ก็คือการกัดกร่อนของแอโนด ควบคู่ไปกับปฏิกิริยาหลักที่สร้างกระแสและละลายอะลูมิเนียม แปลงเป็นโซเดียมอะลูมิเนตพร้อมวิวัฒนาการของไฮโดรเจนพร้อมกัน จริงอยู่ ปฏิกิริยาข้างเคียงนี้เกิดขึ้นด้วยความเร็วที่จับต้องได้มากหรือน้อยก็ต่อเมื่อไม่มีโหลดจากภายนอก ซึ่งเป็นเหตุให้แหล่งกระแสลมอะลูมิเนียมไม่สามารถชาร์จได้เป็นเวลานานในโหมดสแตนด์บาย ต่างจากแบตเตอรี่และแบตเตอรี่ จะต้องระบายสารละลายอัลคาไลในกรณีนี้ออก แต่ในทางกลับกัน ด้วยกระแสโหลดปกติ ปฏิกิริยาข้างเคียงแทบจะมองไม่เห็นและมีค่าสัมประสิทธิ์ ประโยชน์ใช้สอยอลูมิเนียมถึง 98% อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์เองจะไม่กลายเป็นของเสีย: หลังจากกรองผลึกอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จากนั้น อิเล็กโทรไลต์นี้สามารถเทลงในเซลล์ได้อีกครั้ง

มีข้อเสียเปรียบอีกประการหนึ่งในการใช้อัลคาไลน์อิเล็กโทรไลต์ในแหล่งกระแสลมอะลูมิเนียม: มีการใช้น้ำค่อนข้างมากระหว่างการทำงาน ซึ่งจะเพิ่มความเข้มข้นของด่างในอิเล็กโทรไลต์และอาจค่อยๆ เปลี่ยนแปลง ลักษณะไฟฟ้าธาตุ. อย่างไรก็ตาม มีความเข้มข้นหลายระดับซึ่งลักษณะเหล่านี้แทบไม่เปลี่ยนแปลง และถ้าคุณทำงาน มันก็เพียงพอแล้วที่จะเติมน้ำลงในอิเล็กโทรไลต์เป็นครั้งคราว ของเสียในความหมายปกติของคำนั้นไม่ได้เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของแหล่งกระแสลมอะลูมิเนียม ท้ายที่สุด อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่ได้จากการสลายตัวของโซเดียมอะลูมิเนตเป็นเพียงดินเหนียวสีขาว กล่าวคือ ผลิตภัณฑ์นี้ไม่เพียงแต่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังมีค่ามากในฐานะวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ

ยกตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียมนั้นมักจะถูกผลิตขึ้น ขั้นแรกโดยการให้ความร้อนเพื่อให้ได้อลูมินา จากนั้นจึงนำอะลูมิเนียมที่หลอมเหลวนี้ไปหลอมด้วยไฟฟ้า ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะจัดวงจรการประหยัดทรัพยากรแบบปิดสำหรับการทำงานของแหล่งกระแสลมอะลูมิเนียม

แต่อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ก็มีมูลค่าทางการค้าที่เป็นอิสระเช่นกัน: มันเป็นสิ่งจำเป็นในการผลิตพลาสติกและสายเคเบิล, เคลือบเงา, สี, แว่นตา, สารตกตะกอนสำหรับการทำน้ำให้บริสุทธิ์, กระดาษ, พรมสังเคราะห์และเสื่อน้ำมัน มันถูกใช้ในวิศวกรรมวิทยุและอุตสาหกรรมยา ในการผลิตตัวดูดซับและตัวเร่งปฏิกิริยาทุกชนิด ในการผลิตเครื่องสำอางและแม้แต่เครื่องประดับ แท้จริงแล้ว อัญมณีเทียมจำนวนมาก - ทับทิม แซฟไฟร์ อเล็กซานไดรต์ - ทำขึ้นจากอะลูมิเนียมออกไซด์ (คอรันดัม) โดยมีสิ่งเจือปนเล็กน้อยของโครเมียม ไททาเนียม หรือเบริลเลียมตามลำดับ

ต้นทุนของแหล่งจ่ายกระแสลมอะลูมิเนียม "เสีย" นั้นค่อนข้างพอๆ กับต้นทุนของอะลูมิเนียมดั้งเดิม และมวลของพวกมันนั้นมากกว่ามวลของอะลูมิเนียมดั้งเดิมถึงสามเท่า

เหตุใดถึงแม้จะมีข้อดีทั้งหมดที่ระบุไว้ของแหล่งจ่ายออกซิเจนอลูมิเนียมในปัจจุบัน แต่ก็ไม่ได้พัฒนาอย่างจริงจังมาเป็นเวลานาน - จนถึงปลายยุค 70? เพียงเพราะพวกเขาไม่ต้องการเทคโนโลยี และด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของผู้บริโภคที่ใช้พลังงานอย่างอิสระ เช่น การบินและอวกาศ ยุทโธปกรณ์ทางทหาร และ การขนส่งทางบก, สถานการณ์มีการเปลี่ยนแปลง.

การพัฒนาองค์ประกอบแอโนด-อิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมที่สุดพร้อมคุณสมบัติด้านพลังงานสูงที่อัตราการกัดกร่อนต่ำได้เริ่มต้นขึ้น เลือกแคโทดอากาศราคาไม่แพงพร้อมกิจกรรมทางเคมีไฟฟ้าสูงสุดและอายุการใช้งานที่ยาวนาน โหมดที่เหมาะสมถูกคำนวณทั้งสำหรับการทำงานระยะยาวและสำหรับระยะเวลาการทำงานสั้น

แบบแผนของโรงไฟฟ้ายังได้รับการพัฒนาซึ่งประกอบด้วยระบบเสริมจำนวนหนึ่ง - จัดหาอากาศ, น้ำ, การไหลเวียนของอิเล็กโทรไลต์และการทำให้บริสุทธิ์, การควบคุมความร้อน ฯลฯ แต่ละคนค่อนข้างซับซ้อนในตัวเองและสำหรับ การทำงานปกติของโรงไฟฟ้าโดยรวมที่ใช้ ระบบไมโครโปรเซสเซอร์การควบคุม ซึ่งกำหนดอัลกอริธึมการทำงานและการโต้ตอบสำหรับระบบอื่นๆ ทั้งหมด ตัวอย่างของการก่อสร้างหนึ่งในการติดตั้งแอร์อะลูมิเนียมสมัยใหม่แสดงในรูป (หน้า 63): เส้นหนาระบุการไหลของของไหล (ท่อ) และเส้นบาง ๆ ระบุการเชื่อมโยงข้อมูล (สัญญาณของเซ็นเซอร์และคำสั่งควบคุม

ที่ ปีที่แล้วสถาบันการบินแห่งรัฐมอสโก (Technical University) - MAI ร่วมกับศูนย์วิจัยและผลิตแหล่งปัจจุบัน " พลังงานทดแทน"- NPK IT "Alten" สร้างโรงไฟฟ้าที่ใช้งานได้ทั้งหมดโดยอิงจากองค์ประกอบอากาศอลูมิเนียม รวมถึงหน่วยทดลอง 92VA-240 สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ความเข้มของพลังงานและเป็นผลให้ระยะทางของรถยนต์ไฟฟ้าไม่มี การชาร์จใหม่นั้นสูงกว่าการใช้แบตเตอรี่หลายเท่า ทั้งแบบดั้งเดิม (นิกเกิล-แคดเมียม) และที่พัฒนาขึ้นใหม่ (โซเดียม ซัลเฟอร์) ลักษณะเฉพาะบางประการของรถยนต์ไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้านี้จะแสดงบนแถบสีที่อยู่ติดกันเมื่อเปรียบเทียบกับ ลักษณะของรถยนต์และรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบนี้จำเป็นต้องมี ความจริงก็คือสำหรับรถยนต์นั้น จะพิจารณาเฉพาะมวลของเชื้อเพลิง (น้ำมันเบนซิน) และสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าทั้งสองคัน - มวลของแหล่งกระแสไฟฟ้าเป็น ทั้งหมด ในเรื่องนี้ควรสังเกตว่ามอเตอร์ไฟฟ้ามีน้ำหนักที่ต่ำกว่ามากซึ่งใช้พลังงานอย่างประหยัดกว่าหลายเท่า หากเราพิจารณาทั้งหมดนี้ปรากฎว่าของจริง w รถปัจจุบันจะเล็กกว่า 2-3 เท่า แต่ก็ยังใหญ่พอ

การติดตั้ง 92VA-240 ยังมีข้อดีอื่นๆ - ใช้งานได้จริง - การชาร์จแบตเตอรี่อากาศแบบอะลูมิเนียมไม่จำเป็นต้องใช้เต้ารับไฟฟ้าเลย แต่จะเดือดลงไปที่ การเปลี่ยนทางกลของอะลูมิเนียมแอโนดที่ใช้แล้วกับอันใหม่ ซึ่งใช้เวลาไม่เกิน 15 นาที ง่ายกว่าและเร็วกว่าคือการเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์เพื่อขจัดคราบอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ออกจากอิเล็กโทรไลต์ ที่สถานี "เติม" อิเล็กโทรไลต์ที่ใช้แล้วจะถูกสร้างใหม่และใช้เพื่อเติมรถยนต์ไฟฟ้า และอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่แยกออกจากอิเล็กโทรดจะถูกส่งไปแปรรูป

นอกจากโรงไฟฟ้าเคลื่อนที่ไฟฟ้าที่ใช้เซลล์อากาศอะลูมิเนียมแล้ว ผู้เชี่ยวชาญคนเดียวกันยังได้สร้างโรงไฟฟ้าขนาดเล็กจำนวนหนึ่ง (ดู "วิทยาศาสตร์และชีวิต" ครั้งที่ 3, 1997) การติดตั้งเหล่านี้แต่ละครั้งสามารถชาร์จด้วยกลไกอย่างน้อย 100 ครั้ง และตัวเลขนี้พิจารณาจากอายุการใช้งานของแคโทดอากาศที่มีรูพรุนเป็นหลัก และอายุการเก็บรักษาของการติดตั้งเหล่านี้ในสภาวะที่ไม่ได้บรรจุไม่ได้ถูกจำกัดเลย เนื่องจากไม่มีการสูญเสียความจุระหว่างการจัดเก็บ - ไม่มีการคายประจุเอง

ในแหล่งกระแสลมอะลูมิเนียมที่มีกำลังไฟฟ้าขนาดเล็ก ไม่เพียงแต่เป็นด่างเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เกลือแกงธรรมดาในการเตรียมอิเล็กโทรไลต์ได้ด้วย: กระบวนการในอิเล็กโทรไลต์ทั้งสองดำเนินไปในทำนองเดียวกัน จริงอยู่ที่ความเข้มของพลังงานของแหล่งเกลือนั้นน้อยกว่าแหล่งอัลคาไลน์ 1.5 เท่า แต่ก็สร้างปัญหาให้กับผู้ใช้น้อยกว่ามาก อิเล็กโทรไลต์ในนั้นปลอดภัยอย่างสมบูรณ์และแม้แต่เด็กก็สามารถเชื่อถือได้ในการทำงานด้วย

แหล่งกระแสลมอะลูมิเนียมสำหรับการจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ในครัวเรือนที่ใช้พลังงานต่ำมีการผลิตเป็นจำนวนมากและราคาก็ไม่แพงมาก สำหรับโรงไฟฟ้ายานยนต์รุ่น 92VA-240 นั้นยังคงมีอยู่ในชุดนำร่องเท่านั้น หนึ่งในตัวอย่างทดลองที่มีกำลังไฟ 6 กิโลวัตต์ (ที่แรงดันไฟฟ้า 110 V) และความจุ 240 แอมแปร์-ชั่วโมง ราคาประมาณ 120,000 รูเบิลในปี 2541 ตามการคำนวณเบื้องต้น หลังจากการเปิดตัวของการผลิตจำนวนมาก ค่าใช้จ่ายนี้จะลดลงอย่างน้อย 90,000 รูเบิล ซึ่งจะทำให้สามารถผลิตรถยนต์ไฟฟ้าได้ในราคาที่ไม่สูงกว่ารถยนต์ที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในมากนัก สำหรับค่าใช้จ่ายในการดำเนินการรถยนต์ไฟฟ้านั้น ตอนนี้ก็ค่อนข้างจะเทียบได้กับค่าใช้จ่ายในการดำเนินการรถยนต์

สิ่งเดียวที่ต้องทำคือทำการประเมินที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นและทดสอบเพิ่มเติม จากนั้นจึงเริ่มดำเนินการทดลองด้วยผลลัพธ์ที่เป็นบวก

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 ซึ่งความดันก๊าซซึ่งสามารถกระทำต่ออิเล็กโทรไลต์ได้ 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). ข้อเสียของวิธีที่รู้จักคือ เป็นเวลานานเอาต์พุตแบตเตอรี่ไปยังโหมดที่กำหนด (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) - ค่าสัมประสิทธิ์การออกแบบ

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) - ค่าสัมประสิทธิ์การออกแบบ
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. องค์ประกอบที่เสนอนี้ใช้ในแบตเตอรี่เป็นเซลล์กัลวานิกในอากาศ 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. แหล่งจ่ายกระแสไฟที่เสนอมีลักษณะเฉพาะของพลังงานไฟฟ้าสูง ทำให้มีความเสถียรตลอดอายุการใช้งาน และยังช่วยให้คุณลดเวลาในการเข้าสู่โหมดการออกแบบจาก 10 - 20 เป็น 1-3 นาที สถานะของตัวบ่งชี้ช่วยให้เราสามารถสรุปได้ว่าเป็นการสมควรที่จะใช้ความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตที่ได้รับในการออกแบบแบตเตอรี่อากาศอลูมิเนียม 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 แคโทดสำหรับการแพร่กระจายของแก๊ส 9 ถูกสอดเข้าไปในภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ในหน้าต่าง 3 ของเฟรม 10 อย่างผนึกแน่น ความหนาแน่นของคอนเทนเนอร์อิเล็กโทรไลต์ 1 ทำได้โดยใช้วัสดุยาแนวที่เป็นกลางเมื่อเทียบกับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในน้ำ การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของแคโทด 9 กับผู้บริโภคเมื่อใช้เซลล์อากาศอลูมิเนียมทั้งนอกแบตเตอรี่และเป็นส่วนหนึ่งของมันจะดำเนินการโดยใช้ตัวเก็บประจุกระแสไฟแคโทด 11 ครอบคลุมภาชนะอิเล็กโทรไลต์ 1 ด้วยที่หนีบแนวนอนสองอัน 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 ซึ่งเป็นเมมเบรนที่ไม่ชอบน้ำ 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 พลังงานไฟฟ้าในแบตเตอรี่จะถูกสร้างขึ้นระหว่างปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีของอะลูมิเนียมออกซิเดชันที่ขั้วบวกและการลดออกซิเจนที่ขั้วลบ 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 การบำบัดด้วยขั้วบวกที่เสนอซึ่งพื้นผิวเคลือบด้วยดีบุกทำให้สามารถลดความหนาแน่นของกระแสการกัดกร่อนและปรับปรุงโหมดการทำงานของแบตเตอรี่อากาศอลูมิเนียมอย่างมีนัยสำคัญซึ่งเป็นผลมาจากลักษณะทางไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นและเวลาในการ ถึงระบอบการปกครองจะลดลงเหลือ (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 แคโทดแพร่ก๊าซซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวการทำงานพอสมควร ของแอโนดและก๊าซถูกชะล้างจากภายนอกอย่างอิสระ เช่น อากาศ ห้องเก็บก๊าซ ซึ่งมีลักษณะเด่นตรงที่ส่วนบนของภาชนะอิเล็กโทรไลต์รอบๆ รูเติม มีการยื่นออกมารูปกรวยอย่างต่อเนื่องซึ่งทำหน้าที่เป็นผนึกเขาวงกตใน ส่วนตรงกลางของผนังด้านข้างของภาชนะอิเล็กโทรไลต์และในส่วนล่างของมันนั้นมีการยื่นออกมาอย่าง 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 - ปริมาณการใช้อลูมิเนียมเฉพาะสำหรับปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี 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

บ้าน » ระบบกำลังเครื่องยนต์ » แบตเตอรี่ใหม่จาก Phinergy - การปฏิวัติหรือ ... ? แบตเตอรี่ลมอะลูมิเนียมใช้น้ำเกลือชาร์จอะลูมิเนียมเป็นแหล่งพลังงาน