เซลล์ลมอะลูมิเนียม แบตเตอรี่เซลล์ลมอะลูมิเนียม และวิธีการใช้งานแบตเตอรี่ แบตเตอรี่อะลูมิเนียมเป็นส่วนเสริมที่ดีเยี่ยมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ปฏิกิริยาเคมีในแบตเตอรี่อะลูมิเนียมแบบลม

เกือบสามสิบปีของการค้นหาวิธีปรับปรุงแบตเตอรี่อะลูมิเนียมไอออนใกล้จะสิ้นสุดแล้ว แบตเตอรี่ก้อนแรกที่มีขั้วบวกอะลูมิเนียมที่สามารถชาร์จได้อย่างรวดเร็วในขณะที่มีราคาถูกและทนทาน ได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

นักวิจัยระบุอย่างมั่นใจว่าลูกหลานของพวกเขาอาจเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน รวมทั้งแบตเตอรี่อัลคาไลน์ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

มันจะไม่ฟุ่มเฟือยที่จะจำว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบางครั้งก็จุดไฟ ศาสตราจารย์วิชาเคมี Hongzhi Dai มั่นใจว่าของเขา แบตเตอรี่ใหม่จะไม่สว่างขึ้นแม้ว่าคุณจะเจาะทะลุก็ตาม เพื่อนร่วมงานของศาสตราจารย์ไดยะอธิบายว่าแบตเตอรี่ใหม่นี้เป็น "แบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออนแบบชาร์จไฟได้เร็วเป็นพิเศษ"

เนื่องจากต้นทุนต่ำ ความปลอดภัยจากอัคคีภัย และความสามารถในการสร้างความจุไฟฟ้าที่สำคัญ อลูมิเนียมจึงดึงดูดความสนใจของนักวิจัยมาเป็นเวลานาน แต่ต้องใช้เวลาหลายปีในการสร้างแบตเตอรี่อะลูมิเนียมไอออนที่ใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์ ซึ่งสามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอแม้หลังจากการชาร์จหลายครั้ง - รอบการคายประจุ

นักวิทยาศาสตร์ต้องเอาชนะอุปสรรคมากมาย รวมถึง: การสลายตัวของวัสดุแคโทด แรงดันปล่อยเซลล์ต่ำ (ประมาณ 0.55 โวลต์) การสูญเสียความจุและวงจรชีวิตไม่เพียงพอ (น้อยกว่า 100 รอบ) การสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว (26 ถึง 85 เปอร์เซ็นต์หลังจาก 100 รอบ)

ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้นำเสนอ แบตเตอรี่ใช้อะลูมิเนียมที่มีความเสถียรสูง ซึ่งใช้ขั้วบวกโลหะอะลูมิเนียมที่จับคู่กับแคโทดโฟมกราไฟท์ 3 มิติ ก่อนหน้านี้ ได้มีการทดลองวัสดุต่างๆ มากมายสำหรับแคโทด และการแก้ปัญหาแทนกราไฟต์ก็พบได้โดยบังเอิญ นักวิทยาศาสตร์จากกลุ่ม Hongzhi Daya ได้ระบุวัสดุกราไฟท์หลายประเภทที่มีประสิทธิภาพสูง

ในการออกแบบการทดลอง ทีมงานของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้วางอะลูมิเนียมแอโนด แคโทดกราไฟท์ และอิเล็กโทรไลต์อิออนเหลวที่ปลอดภัยซึ่งประกอบด้วยสารละลายเกลือเป็นหลักในถุงโพลีเมอร์ที่ยืดหยุ่นได้

ศาสตราจารย์ไดและทีมของเขาบันทึกวิดีโอที่พวกเขาแสดงให้เห็นว่าถึงแม้เปลือกจะถูกเจาะทะลุ แบตเตอรีของพวกเขาก็ยังทำงานต่อไปได้ระยะหนึ่งและจะไม่เกิดไฟไหม้

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของแบตเตอรี่ใหม่คือการชาร์จที่รวดเร็วเป็นพิเศษ โดยปกติแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของสมาร์ทโฟนจะชาร์จใหม่ภายในไม่กี่ชั่วโมง ในขณะที่ต้นแบบ เทคโนโลยีใหม่แสดงให้เห็นถึงความเร็วในการชาร์จที่ไม่เคยมีมาก่อนถึงหนึ่งนาที

ความทนทานของแบตเตอรี่ใหม่นั้นน่าประทับใจเป็นพิเศษ อายุการใช้งานแบตเตอรี่มีมากกว่า 7500 รอบการชาร์จและการคายประจุ และไม่สูญเสียพลังงาน ผู้เขียนรายงานว่านี่เป็นรุ่นแรกของแบตเตอรี่อะลูมิเนียม-ไอออน ที่ชาร์จเร็วเป็นพิเศษ และมีเสถียรภาพหลายพันรอบ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปมีอายุการใช้งานเพียง 1,000 รอบเท่านั้น

คุณลักษณะเด่นของแบตเตอรี่อะลูมิเนียมคือความยืดหยุ่น แบตเตอรี่สามารถงอได้ ซึ่งบ่งบอกถึงศักยภาพในการใช้งานในอุปกรณ์ที่ยืดหยุ่นได้ เหนือสิ่งอื่นใด อลูมิเนียมมีราคาถูกกว่าลิเธียมมาก

ดูเหมือนว่าจะใช้แบตเตอรี่ดังกล่าวเพื่อเก็บพลังงานหมุนเวียนเพื่อสำรองไว้สำหรับการจัดหาในภายหลัง เครือข่ายไฟฟ้าเนื่องจากตามที่นักวิทยาศาสตร์ล่าสุด แบตเตอรี่อลูมิเนียมสามารถชาร์จได้หลายหมื่นครั้ง

ตรงกันข้ามกับเซลล์ AA และ AAA ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่มีแรงดันไฟฟ้า 1.5 โวลต์ แบตเตอรี่อะลูมิเนียมไอออนจะสร้างแรงดันไฟฟ้าได้ประมาณ 2 โวลต์ นักพัฒนาแบตเตอรี่รายใหม่กล่าวว่านี่เป็นประสิทธิภาพสูงสุดที่ทุกคนเคยใช้มาและจะพัฒนาขึ้นในอนาคต

มีความหนาแน่นในการจัดเก็บพลังงานที่ 40 Wh ต่อกิโลกรัม ในขณะที่ตัวเลขนี้สูงถึง 206 Wh ต่อกิโลกรัม อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงวัสดุแคโทด ศาสตราจารย์ Hongzhi Dai เชื่อว่า ในที่สุดจะนำไปสู่ทั้งการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าและการเพิ่มความหนาแน่นในการจัดเก็บพลังงานในแบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออน ไม่ว่าในกรณีใด เทคโนโลยีลิเธียมไอออนก็มีข้อดีหลายประการอยู่แล้ว ที่นี่และราคาถูกรวมกับความปลอดภัยและการชาร์จความเร็วสูงและความยืดหยุ่นและ ระยะยาวบริการ

แหล่งกระแสเคมีที่มีลักษณะเฉพาะที่เสถียรและสูงเป็นหนึ่งในเงื่อนไขที่สำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาการสื่อสาร

ปัจจุบันความต้องการของผู้ใช้ไฟฟ้าสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการสื่อสารครอบคลุมถึงการใช้เซลล์หรือแบตเตอรี่กัลวานิกที่มีราคาแพงเป็นหลัก

แบตเตอรี่เป็นแหล่งจ่ายไฟที่ค่อนข้างอิสระ เนื่องจากจำเป็นต้องชาร์จจากเครือข่ายเป็นระยะ เครื่องชาร์จที่ใช้เพื่อการนี้มี ค่าใช้จ่ายสูงและไม่สามารถให้ระบบการคิดค่าธรรมเนียมที่ดีได้เสมอไป ดังนั้นแบตเตอรี่ Sonnenschein ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี dryfit และมีมวล 0.7 กก. และความจุ 5 Ah ถูกชาร์จเป็นเวลา 10 ชั่วโมงและเมื่อชาร์จจำเป็นต้องสังเกตค่ามาตรฐานของกระแสแรงดัน และเวลาในการชาร์จ การชาร์จจะดำเนินการครั้งแรกที่ กระแสตรงจากนั้นที่แรงดันคงที่ สำหรับสิ่งนี้ราคาแพง อุปกรณ์ชาร์จด้วยการควบคุมซอฟต์แวร์

เซลล์กัลวานิกเป็นเซลล์อิสระโดยสมบูรณ์ แต่มักจะมีพลังงานต่ำและมีความจุจำกัด เมื่อพลังงานที่สะสมในพวกมันหมดลง พวกมันจะถูกกำจัดและก่อให้เกิดมลพิษ สิ่งแวดล้อม. อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับแหล่งที่แห้งคือแหล่งที่สามารถชาร์จซ้ำได้ทางกลไกของโลหะในอากาศ ซึ่งคุณลักษณะด้านพลังงานบางอย่างแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1- พารามิเตอร์ของระบบไฟฟ้าเคมีบางระบบ

ดังที่เห็นได้จากตาราง แหล่งอากาศโลหะเมื่อเปรียบเทียบกับระบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอื่น ๆ มีพารามิเตอร์ด้านพลังงานทางทฤษฎีและทางปฏิบัติสูงสุด

ระบบโลหะในอากาศถูกนำมาใช้ในภายหลังมาก และการพัฒนายังคงเข้มข้นน้อยกว่าแหล่งที่มาของระบบไฟฟ้าเคมีอื่นๆ ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม การทดสอบต้นแบบที่สร้างขึ้นโดยบริษัทในประเทศและต่างประเทศได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการแข่งขันที่เพียงพอ

แสดงให้เห็นว่าอลูมิเนียมและโลหะผสมสังกะสีสามารถทำงานในอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์และน้ำเกลือ แมกนีเซียม - เฉพาะในเกลืออิเล็กโทรไลต์และการละลายอย่างเข้มข้นเกิดขึ้นทั้งระหว่างรุ่นปัจจุบันและในช่วงหยุดชั่วคราว

อะลูมิเนียมละลายในอิเล็กโทรไลต์เกลือต่างจากแมกนีเซียมก็ต่อเมื่อมีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับอิเล็กโทรดสังกะสี

แหล่งกระแสลมอลูมิเนียม (HAIT)

ซึ่งเป็นรากฐาน โลหะผสมอลูมิเนียมสร้างแหล่งกระแสไฟฟ้าที่ชาร์จซ้ำได้ทางกลไกด้วยอิเล็กโทรไลต์จากเกลือทั่วไป แหล่งที่มาเหล่านี้เป็นระบบอิสระอย่างแท้จริงและสามารถใช้เพื่อให้พลังงานไม่เพียง แต่อุปกรณ์สื่อสารเท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่, จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ในครัวเรือนต่างๆ: วิทยุ, โทรทัศน์, เครื่องบดกาแฟ, สว่านไฟฟ้า, โคมไฟ, เครื่องเป่าผมไฟฟ้า, หัวแร้งบัดกรี, ตู้เย็นพลังงานต่ำ , ปั๊มหอยโข่ง ฯลฯ แหล่งกำเนิดอิสระโดยสมบูรณ์ช่วยให้สามารถใช้งานได้ใน สภาพสนาม, ในภูมิภาคที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟจากส่วนกลาง ในสถานที่ที่เกิดภัยพิบัติและภัยธรรมชาติ

HAIT จะถูกชาร์จภายในไม่กี่นาที ซึ่งจำเป็นสำหรับการเติมอิเล็กโทรไลต์และ/หรือเปลี่ยนอิเล็กโทรดอะลูมิเนียม ในการชาร์จ คุณต้องใช้เกลือแกง น้ำ และอะลูมิเนียมแอโนดเท่านั้น ออกซิเจนในอากาศถูกใช้เป็นวัสดุออกฤทธิ์ชนิดหนึ่ง ซึ่งลดลงในแคโทดคาร์บอนและฟลูออโรเรซิ่น แคโทดค่อนข้างถูก มีแหล่งที่มาเป็นเวลานาน ดังนั้นจึงมีผลเพียงเล็กน้อยต่อต้นทุนของพลังงานที่สร้างขึ้น

ค่าไฟฟ้าที่เกิดขึ้นใน HAIT นั้นพิจารณาจากต้นทุนของแอโนดที่ถูกแทนที่เป็นระยะเป็นหลักเท่านั้น ไม่รวมต้นทุนของตัวออกซิไดเซอร์ วัสดุและ กระบวนการทางเทคโนโลยีที่รับประกันประสิทธิภาพของเซลล์กัลวานิกแบบดั้งเดิม ดังนั้นจึงต่ำกว่าต้นทุนพลังงานที่ได้รับจากแหล่งอิสระเช่น เซลล์อัลคาไลน์แมงกานีส-สังกะสีถึง 20 เท่า

ตารางที่ 2- พารามิเตอร์ของแหล่งกระแสลมอลูมิเนียม

ระยะเวลาของการทำงานอย่างต่อเนื่องจะถูกกำหนดโดยปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ใช้ ปริมาตรของอิเล็กโทรไลต์ที่เทลงในเซลล์และมีค่าเท่ากับ 70 - 100 Ah / l ขีด จำกัด ล่างถูกกำหนดโดยความหนืดของอิเล็กโทรไลต์ซึ่งสามารถปลดปล่อยได้ฟรี ขีด จำกัด บนสอดคล้องกับลักษณะเฉพาะของเซลล์ลดลง 10-15% อย่างไรก็ตามเมื่อไปถึงเพื่อขจัดมวลอิเล็กโทรไลต์จำเป็นต้องใช้ อุปกรณ์เครื่องกลซึ่งสามารถทำลายอิเล็กโทรดออกซิเจน (อากาศ)

ความหนืดของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้นเมื่ออิ่มตัวด้วยการแขวนลอยของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปของดินเหนียวหรืออลูมินา เป็นผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยมสำหรับการผลิตอะลูมิเนียมและสามารถคืนสู่การผลิตได้)

การเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์ทำได้ภายในไม่กี่นาที ด้วยส่วนใหม่ของอิเล็กโทรไลต์ HAIT สามารถทำงานได้จนกว่าทรัพยากรแอโนดจะหมด ซึ่งมีความหนา 3 มม. คือ 2.5 Ah/cm2 ของพื้นผิวเรขาคณิต ถ้าแอโนดละลาย จะถูกแทนที่ด้วยแอโนดใหม่ภายในไม่กี่นาที

การปลดปล่อย HAIT ในตัวเองนั้นต่ำมาก แม้จะเก็บด้วยอิเล็กโทรไลต์ แต่เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า HAIT สามารถจัดเก็บได้โดยไม่ต้องใช้อิเล็กโทรไลต์ในช่วงเวลาระหว่างการคายประจุ การปลดปล่อยตัวเองจึงเล็กน้อย อายุการใช้งานของ HAIT ถูกจำกัดด้วยอายุการใช้งานของพลาสติกที่ผลิตขึ้น HAIT ที่ไม่มีอิเล็กโทรไลต์สามารถเก็บไว้ได้นานถึง 15 ปี

ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้บริโภค HAIT สามารถแก้ไขได้โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่า 1 องค์ประกอบมีแรงดันไฟฟ้า 1 V ที่ความหนาแน่นกระแส 20 mA / cm 2 และกระแสที่นำมาจาก HAIT ถูกกำหนดโดยพื้นที่ ของอิเล็กโทรด

การศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดและในอิเล็กโทรไลต์ ดำเนินการที่ MPEI(TU) ทำให้สามารถสร้างแหล่งกระแสอากาศอะลูมิเนียมสองประเภท - น้ำท่วมและจุ่ม (ตารางที่ 2)

เติม HAIT

HAIT ที่เติมประกอบด้วย 4-6 องค์ประกอบ องค์ประกอบของ HAIT ที่เติม (รูปที่ 1) เป็นภาชนะสี่เหลี่ยม (1) ในผนังด้านตรงข้ามที่มีการติดตั้งแคโทด (2) แคโทดประกอบด้วยสองส่วนที่เชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าเป็นอิเล็กโทรดเดียวด้วยบัส (3) ขั้วบวก (4) อยู่ระหว่างแคโทด ซึ่งตำแหน่งนั้นถูกยึดโดยไกด์ (5) การออกแบบองค์ประกอบที่ได้รับการจดสิทธิบัตรโดยผู้เขียน /1/ ช่วยลดผลกระทบด้านลบของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เนื่องจากการจัดระเบียบของการไหลเวียนภายใน เพื่อจุดประสงค์นี้ องค์ประกอบในระนาบตั้งฉากกับระนาบของอิเล็กโทรดจะถูกแบ่งโดยพาร์ติชั่นออกเป็นสามส่วน พาร์ติชั่นยังทำหน้าที่เป็นรางนำสำหรับแอโนด (5) อิเล็กโทรดตั้งอยู่ตรงกลาง ฟองแก๊สที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงานของแอโนดจะเพิ่มสารแขวนลอยของไฮดรอกไซด์พร้อมกับการไหลของอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะจมลงสู่ด้านล่างในอีกสองส่วนของเซลล์

รูปที่ 1- แบบแผนองค์ประกอบ

อากาศถูกส่งไปยังแคโทดใน HAIT (รูปที่ 2) ผ่านช่องว่าง (1) ระหว่างองค์ประกอบ (2) แคโทดปลายได้รับการปกป้องจากอิทธิพลทางกลภายนอกโดยแผงด้านข้าง (3) มั่นใจได้ถึงความรัดกุมของโครงสร้างโดยใช้ฝาครอบที่ถอดออกได้อย่างรวดเร็ว (4) พร้อมปะเก็นซีล (5) ที่ทำจากยางที่มีรูพรุน ความตึงของปะเก็นยางทำได้โดยการกดฝาครอบกับตัว HAIT แล้วยึดในสถานะนี้โดยใช้แคลมป์สปริง (ไม่แสดงในรูป) ก๊าซถูกปล่อยออกมาผ่านวาล์วที่ไม่ชอบน้ำที่มีรูพรุนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ (6) องค์ประกอบ (1) ในแบตเตอรี่เชื่อมต่อแบบอนุกรม เพลทแอโนด (9) ซึ่งได้รับการออกแบบที่ MPEI มีตัวสะสมกระแสไฟที่ยืดหยุ่นพร้อมองค์ประกอบตัวเชื่อมต่อที่ส่วนท้าย คอนเนคเตอร์ ซึ่งเป็นส่วนการผสมพันธุ์ที่เชื่อมต่อกับยูนิตแคโทด ช่วยให้คุณถอดและต่อแอโนดได้อย่างรวดเร็วเมื่อทำการเปลี่ยน เมื่อเชื่อมต่อแอโนดทั้งหมด องค์ประกอบ HAIT จะเชื่อมต่อเป็นอนุกรม อิเล็กโทรดสุดขั้วนั้นเชื่อมต่อกับ HAIT ที่เกิด (10) ด้วยตัวเชื่อมต่อ

1 - ช่องว่างอากาศ, 2 - องค์ประกอบ, 3 - แผงป้องกัน, 4 - ฝาครอบ, 5 - บัสแคโทด, 6 - ปะเก็น, 7 - วาล์ว, 8 - แคโทด, 9 - แอโนด, 10 - โบรอน

รูปที่ 2- เติม HAIT

HAIT ใต้น้ำ

HAIT ใต้น้ำ (รูปที่ 3) เป็น HAIT ที่เทกลับด้าน แคโทด (2) ถูกปรับใช้โดยเลเยอร์ที่ใช้งานออกไปด้านนอก ความจุของเซลล์ซึ่งเทอิเล็กโทรไลต์ถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนโดยพาร์ติชั่นและทำหน้าที่จ่ายอากาศแยกไปยังแคโทดแต่ละอัน มีการติดตั้งขั้วบวก (1) ในช่องว่างที่อากาศถูกส่งไปยังแคโทด HAIT เปิดใช้งานไม่ได้โดยการเทอิเล็กโทรไลต์ แต่โดยการแช่ในอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์จะถูกเติมและจัดเก็บไว้ล่วงหน้าในระหว่างการพักระหว่างการคายประจุในถัง (6) ซึ่งแบ่งออกเป็น 6 ส่วนที่ไม่เชื่อมต่อกัน โมโนบล็อกแบตเตอรี่ 6ST-60TM ใช้เป็นแท็งก์

1 - แอโนด, 4 - ห้องแคโทด, 2 - แคโทด, 5 - แผงด้านบน, 3 - ลื่นไถล, 6 - ถังอิเล็กโทรไลต์

รูปที่ 3- องค์ประกอบอากาศ-อลูมิเนียมใต้น้ำในแผงโมดูล

การออกแบบนี้ทำให้คุณสามารถถอดแยกชิ้นส่วนแบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็ว ถอดโมดูลด้วยอิเล็กโทรด และจัดการในระหว่างการเติมและขนถ่ายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ได้ใช้งานกับแบตเตอรี่ แต่ด้วยภาชนะซึ่งมีมวลของอิเล็กโทรไลต์อยู่ที่ 4.7 กก. โมดูลนี้รวม 6 องค์ประกอบไฟฟ้าเคมี องค์ประกอบถูกแนบมากับแผงด้านบน (5) ของโมดูล มวลของโมดูลที่มีชุดของแอโนดคือ 2 กก. HAIT จากองค์ประกอบ 12, 18 และ 24 ถูกคัดเลือกโดยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของโมดูล ข้อเสียของแหล่งอากาศอลูมิเนียมรวมถึงค่อนข้างสูง ความต้านทานภายใน, ความหนาแน่นของพลังงานต่ำ, ความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้าระหว่างการคายประจุ และแรงดันไฟตกเมื่อเปิดเครื่อง ข้อบกพร่องทั้งหมดเหล่านี้จะถูกปรับระดับเมื่อใช้ แหล่งรวมปัจจุบัน (KIT) ประกอบด้วย HAIT และแบตเตอรี่

รวมแหล่งกระแส

เส้นโค้งการปลดปล่อยของแหล่งกำเนิด "น้ำท่วม" 6VAIT50 (รูปที่ 4) เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วแบบปิดผนึก 2SG10 ที่มีความจุ 10 Ah นั้นมีลักษณะเช่นเดียวกับในกรณีของการจ่ายไฟให้กับโหลดอื่น ๆ โดยแรงดันไฟตกในวินาทีแรกเมื่อ โหลดเชื่อมต่อแล้ว ภายใน 10-15 นาที แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเป็นแรงดันใช้งาน ซึ่งคงที่ตลอดการคายประจุ HAIT ทั้งหมด ความลึกจุ่มถูกกำหนดโดยสถานะของพื้นผิวแอโนดอลูมิเนียมและโพลาไรซ์

รูปที่ 4- เส้นโค้งปล่อย 6VAIT50 เมื่อชาร์จ 2SG10

อย่างที่คุณทราบ กระบวนการชาร์จแบตเตอรี่จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อแรงดันไฟที่แหล่งจ่ายพลังงานสูงกว่าที่แบตเตอรี่เท่านั้น ความล้มเหลวของแรงดันไฟฟ้า HAIT เริ่มต้นทำให้แบตเตอรี่เริ่มคายประจุที่ HAIT และด้วยเหตุนี้ อิเล็กโทรด HAIT จึงเริ่มรั่ว กระบวนการย้อนกลับซึ่งสามารถนำไปสู่การทู่ของแอโนด

เพื่อป้องกันกระบวนการที่ไม่ต้องการ มีการติดตั้งไดโอดในวงจรระหว่าง HAIT กับแบตเตอรี่ ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าของ HAIT ในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่นั้นไม่ได้พิจารณาจากแรงดันแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากแรงดันตกคร่อมไดโอดด้วย:

U VAIT \u003d U ACC + ΔU DIOD (1)

การนำไดโอดเข้าไปในวงจรทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นทั้งที่ HAIT และที่แบตเตอรี่ อิทธิพลของการมีอยู่ของไดโอดในวงจรแสดงในรูปที่ 5 ซึ่งแสดงการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ระหว่าง HAIT กับแบตเตอรี่เมื่อชาร์จแบตเตอรี่สลับกันโดยมีและไม่มีไดโอดในวงจร

ในกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ในกรณีที่ไม่มีไดโอด ความต่างศักย์ไฟฟ้ามีแนวโน้มลดลง กล่าวคือ ลดประสิทธิภาพของ HAIT ในขณะที่มีไดโอด ความแตกต่าง และดังนั้น ประสิทธิภาพของกระบวนการจึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น

รูปที่ 5- แรงดันไฟต่างกัน 6VAIT125 และ 2SG10 เมื่อชาร์จแบบมีและไม่มีไดโอด

รูปที่ 6- การเปลี่ยนแปลงในการปล่อยกระแสไฟของ 6VAIT125 และ 3NKGK11 เมื่อผู้บริโภคได้รับพลังงาน

รูปที่ 7- การเปลี่ยนแปลงพลังงานจำเพาะของ KIT (VAIT - แบตเตอรีตะกั่ว) ด้วยการเพิ่มส่วนแบ่งของโหลดสูงสุด

สิ่งอำนวยความสะดวกด้านการสื่อสารมีลักษณะการใช้พลังงานในโหมดตัวแปรรวมถึงยอดโหลด เราจำลองรูปแบบการบริโภคดังกล่าวเมื่อให้พลังงานแก่ผู้บริโภคด้วยโหลดพื้นฐาน 0.75 A และโหลดสูงสุด 1.8 A จาก KIT ที่ประกอบด้วย 6VAIT125 และ 3NKGK11 ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่สร้างขึ้น (บริโภค) โดยส่วนประกอบของ KIT แสดงในรูปที่ 6.

จะเห็นได้จากรูปที่ในโหมดฐาน HAIT ให้กระแสไฟเพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับโหลดพื้นฐานและชาร์จแบตเตอรี่ ในกรณีของโหลดสูงสุด การสิ้นเปลืองจะมาจากกระแสที่สร้างโดย HAIT และแบตเตอรี่

การวิเคราะห์เชิงทฤษฎีที่ดำเนินการโดยเราแสดงให้เห็นว่าพลังงานจำเพาะของ KIT เป็นการประนีประนอมระหว่างพลังงานจำเพาะของ HAPS กับแบตเตอรี่ และเพิ่มขึ้นตามส่วนแบ่งของพลังงานสูงสุดที่ลดลง (รูปที่ 7) กำลังไฟฟ้าจำเพาะของ KIT สูงกว่ากำลังไฟฟ้าจำเพาะของ HAIT และเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของภาระสูงสุดที่เพิ่มขึ้น

ข้อสรุป

แหล่งพลังงานใหม่ที่ใช้ระบบไฟฟ้าเคมี "อากาศ-อลูมิเนียม" ที่มีสารละลายเกลือทั่วไปเป็นอิเล็กโทรไลต์ โดยมีความจุพลังงานประมาณ 250 Ah และพลังงานจำเพาะมากกว่า 300 Wh/kg ได้ถูกสร้างขึ้น

ค่าใช้จ่ายของแหล่งที่พัฒนาแล้วจะดำเนินการภายในไม่กี่นาทีโดย การเปลี่ยนทางกลอิเล็กโทรไลต์และ/หรือแอโนด การปลดปล่อยตัวเองของแหล่งที่มานั้นไม่สำคัญ ดังนั้นก่อนเปิดใช้งานจะสามารถเก็บไว้ได้ 15 ปี แหล่งที่มาต่างๆ ได้รับการพัฒนาซึ่งแตกต่างกันไปตามวิธีการเปิดใช้งาน

มีการศึกษาการทำงานของแหล่งอากาศอะลูมิเนียมในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่และเป็นส่วนหนึ่งของแหล่งรวม แสดงให้เห็นว่าพลังงานจำเพาะและกำลังจำเพาะของ KIT เป็นค่าประนีประนอมและขึ้นอยู่กับส่วนแบ่งของโหลดสูงสุด

HAIT และ KIT ที่อิงจากสิ่งเหล่านี้นั้นเป็นแบบอิสระอย่างแท้จริงและสามารถใช้เพื่อให้พลังงานไม่เพียง แต่อุปกรณ์สื่อสารเท่านั้น แต่ยังให้พลังงานแก่อุปกรณ์ในครัวเรือนต่างๆ: เครื่องจักรไฟฟ้า, หลอดไฟ, ตู้เย็นที่ใช้พลังงานต่ำ ฯลฯ ความเป็นอิสระของแหล่งกำเนิดช่วยให้สามารถใช้งานได้ ในภาคสนาม ในภูมิภาคที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟจากส่วนกลาง ในสถานที่ที่เกิดภัยพิบัติและภัยธรรมชาติ

บรรณานุกรม

1. สิทธิบัตรสหพันธรัฐรัสเซียหมายเลข 2118014 ธาตุโลหะและอากาศ / Dyachkov E.V. , Kleimenov B.V. , Korovin N.V. , / / ​​​​IPC 6 N 01 M 12/06 2/38. โปรแกรม 06/17/97 พับบ. 08/20/98
2. Korovin N.V. , Kleimenov B.V. , Voligova I.A. & Voligov I.A.// ย่อ อาการที่สอง บนเมเตอร์ใหม่ สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงและระบบแบตเตอรี่สมัยใหม่ 6-10 กรกฎาคม 1997 มอนทรีออล แคนาดา. วี 97-7
3. Korovin N.V. , Kleimenov B.V. Vestnik MPEI (ในการกด)

งานนี้ดำเนินการภายใต้กรอบของโครงการ "การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของการศึกษาระดับอุดมศึกษาในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่สำคัญ"

เจ้าของสิทธิบัตร RU 2561566:

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแหล่งกระแสลมอะลูมิเนียม

แหล่งกระแสเคมีที่เป็นที่รู้จัก (Pat. RU 2127932) ซึ่งทำการเปลี่ยนอิเล็กโทรดอะลูมิเนียมด้วยการเปิดกล่องแบตเตอรี่ ตามด้วยการติดตั้งอิเล็กโทรดใหม่

ข้อเสียของวิธีการที่ทราบกันดีในการใส่อิเล็กโทรดลงในแบตเตอรี่คือต้องถอดแบตเตอรี่ออกจากวงจรจ่ายไฟในช่วงการเปลี่ยนอิเล็กโทรด

เป็นที่ทราบกันดีว่าแบตเตอรี่เชื้อเพลิง (แอปพลิเคชัน RU 2011127181) ซึ่งอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองในรูปแบบของเทปจะถูกดึงผ่านกล่องแบตเตอรี่ผ่านผนึกแรงดันและซีลแรงดันขณะที่ผลิตโดยใช้ดรัมที่ตกค้าง ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าอินพุตของอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองเข้าไปในแบตเตอรี่ โดยไม่รบกวนวงจรจ่ายไฟ

ข้อเสียของวิธีการที่ทราบคือซีลแรงดันและซีลแรงดันไม่ได้ขจัดไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงานจากแบตเตอรี่

ผลทางเทคนิคสิ่งประดิษฐ์ - ให้การแทรกอิเล็กโทรดโดยอัตโนมัติพร้อมพื้นที่ทำงานที่เพิ่มขึ้นของอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองในเซลล์เชื้อเพลิงโดยไม่รบกวนวงจรจ่ายไฟช่วยเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของเซลล์เชื้อเพลิง

ผลลัพธ์ทางเทคนิคที่ระบุได้มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าวิธีการแนะนำอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองลงในเซลล์เชื้อเพลิงแบบอากาศ-อลูมิเนียมนั้นรวมถึงการเคลื่อนย้ายอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองในขณะที่ได้รับการพัฒนาภายในตัวเรือนเซลล์เชื้อเพลิง ตามการประดิษฐ์นี้ อิเล็กโทรดแบบบริโภคได้ถูกใช้ในรูปแบบของลวดอลูมิเนียมซึ่งพันบนร่องเกลียวของแท่งผนังบางที่ทำจากวัสดุอิเล็กทริกไม่ชอบน้ำและปลายด้านหนึ่งสอดเข้าไปในโพรงของเส้นบาง -กำแพง

แท่งทะลุผ่านรูในส่วนล่าง และอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองจะถูกขยับโดยการขันเกลียวแท่งที่มีผนังบางเข้าไปในฝาครอบของตัวเรือนเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของตัวเรือนและทำจากวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ เพื่อให้แน่ใจว่าอิเล็กโทรไลต์ ถูกเก็บไว้ภายในเซลล์เชื้อเพลิง และไฮโดรเจนที่กำลังพัฒนาจะถูกลบออกจากตัวเรือนตามพื้นผิวสกรูของฝาครอบที่ไม่ชอบน้ำ

การเคลื่อนที่ของอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองที่พันบนแท่งผนังบางที่มีร่องเกลียวเกิดขึ้นจากการขันเกลียวให้เป็นแคปที่ทำจากวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ (ฟลูออโรเรซิ่น, พีเอส, โพลิเอทิลีน) ในขณะที่อิเล็กโทรไลต์ยังคงอยู่ภายในเซลล์เชื้อเพลิง และไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงานจะถูกลบออกไปตามพื้นผิวเกลียวของตัวเซลล์เชื้อเพลิง

เครื่องกำเนิดรูปทรงกระบอกสำหรับอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองทำขึ้นในรูปแบบของแท่งผนังบางที่มีร่องเกลียวซึ่งเป็นที่ที่อิเล็กโทรดลวดอลูมิเนียมเป็นแผล แท่งทำจากวัสดุอิเล็กทริกไม่ชอบน้ำ ซึ่งทำให้ไม่สามารถโต้ตอบกับอิเล็กโทรไลต์ แท่งที่มีอิเล็กโทรดที่ทำจากลวดอลูมิเนียมจะเพิ่มพื้นที่แอกทีฟของอิเล็กโทรดสิ้นเปลือง และปรับปรุงลักษณะพลังงาน (ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ใช้) ของเซลล์เชื้อเพลิงอากาศอลูมิเนียม

สาระสำคัญของการประดิษฐ์แสดงโดยภาพวาด โดยที่:

ในรูป 1 แสดงแหล่งกระแสอากาศอลูมิเนียม

ในรูป 2 - ดู A ในรูป หนึ่ง;

ในรูป 3 คือมุมมอง B ในรูปที่ หนึ่ง.

เซลล์เชื้อเพลิงอากาศ-อลูมิเนียมประกอบด้วยกล่องโลหะ 1 ที่มีรู 2 สำหรับส่งอากาศไปยังขอบเขตสามเฟส, แคโทดการแพร่กระจายของก๊าซ 3, อิเล็กโทรไลต์ 4, 2 ฝาปิดไม่ชอบน้ำ 5 ซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของกล่องโลหะ 1, อิเล็กโทรดในรูปแบบของแท่งผนังบาง 6, ลวดอลูมิเนียม 7 แผลบนร่องเกลียว

เนื่องจากลวดอะลูมิเนียม 7 ถูกใช้ไป การกัดกร่อนและการเกิดทู่ของพื้นผิวอิเล็กโทรดจะเกิดขึ้น ซึ่งทำให้ขนาดของกระแสไฟที่ถูกขับออกและการลดทอนของกระบวนการไฟฟ้าเคมีลดลง ในการเปิดใช้งานกระบวนการนี้ จำเป็นต้องขันสกรูแกนที่มีผนังบางที่มีร่องเกลียวซึ่งลวดอลูมิเนียมที่บริโภคได้ถูกพันเข้าไปในแคปที่ไม่ชอบน้ำ 5. ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยผ่านพื้นผิวเกลียวของแคปที่ไม่ชอบน้ำ 5 ในขณะที่อิเล็กโทรไลต์ยังคงอยู่ ภายในตัวเรือนโลหะ 1 ของเซลล์เชื้อเพลิง

วิธีนี้ทำให้กระบวนการเปลี่ยนขั้วบวก (อิเล็กโทรดสิ้นเปลือง) เป็นอัตโนมัติในแหล่งกระแสลมอะลูมิเนียม (HAPS) โดยไม่รบกวนวงจรจ่ายไฟ รวมทั้งกำจัดไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงาน

วิธีการนำอิเล็กโทรดแบบใช้สิ้นเปลืองเข้าไปในเซลล์เชื้อเพลิงแบบอากาศ-อลูมิเนียม ซึ่งรวมถึงการย้ายอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองเมื่อถูกสึกภายในตัวเซลล์เชื้อเพลิง โดยมีลักษณะเฉพาะคืออิเล็กโทรดแบบใช้สิ้นเปลืองนั้นถูกใช้ในรูปของลวดอลูมิเนียมซึ่งเป็นแผล บนร่องเกลียวของแกนผนังบางที่ทำจากวัสดุอิเล็กทริกไม่ชอบน้ำและปลายด้านหนึ่งซึ่งสอดเข้าไปในโพรงของแกนที่มีผนังบางผ่านรูในส่วนล่างของมัน และอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองจะถูกขยับโดยการขันสกรูที่ผนังบาง สอดเข้าไปในฝาปิดของตัวเรือนเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของตัวเรือนและทำจากวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ เพื่อให้มั่นใจว่าอิเล็กโทรไลต์จะถูกเก็บไว้ภายในเซลล์เชื้อเพลิงและนำไฮโดรเจนที่หลบหนีออกจากตัวเรือนไปตามพื้นผิวเกลียวของฝาปิดแบบไม่ชอบน้ำ

สิทธิบัตรที่คล้ายกัน:

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับเครื่องกำเนิดพลังงานเซลล์เชื้อเพลิงที่ออกแบบมาเป็นพิเศษให้เป็นอุปกรณ์สแตนด์บายในกรณีที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟหลัก

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับเครื่องกำเนิดก๊าซสำหรับเปลี่ยนเชื้อเพลิงเป็นก๊าซที่ขาดออกซิเจนและ/หรือก๊าซที่อุดมด้วยไฮโดรเจน ซึ่งสามารถนำมาใช้ในกระบวนการใดๆ ที่ต้องใช้ก๊าซออกซิเจนและ/หรือก๊าซที่อุดมด้วยไฮโดรเจน อย่างพึงประสงค์ เพื่อสร้างก๊าซชีลด์หรือก๊าซรีดิวซ์สำหรับการสตาร์ท การปิด หรือการปิดฉุกเฉินของเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ (SOFC) หรือเซลล์อิเล็กโทรลิซิสโซลิดออกไซด์ (SOEC)

สาร: การประดิษฐ์เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโมดูลการประกอบของกองเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ ผลกระทบ: ทำให้มั่นใจได้ถึงความกะทัดรัด ความง่ายในการเปลี่ยนแบตเตอรี่/ระบบ และการปรับปรุงคุณลักษณะของระบบ

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับโรงไฟฟ้าที่มีเซลล์เชื้อเพลิงโพลีเมอร์ที่เป็นของแข็ง (FC) ซึ่งได้รับกระแสไฟฟ้าจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของก๊าซไฮโดรเจนกับคาร์บอนไดออกไซด์ 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)

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับวิธีการผลิตเครื่องแยกเหล็กโลหะสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสัมผัสไม่เฉพาะในระยะเริ่มแรกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหลังจากอิทธิพลของสภาวะ อุณหภูมิสูงและ/หรือความชื้นสูงในเซลล์เชื้อเพลิงระหว่าง ระยะเวลานานเวลา.

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ที่มีความสามารถในการปฏิรูปภายใน เซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์โดยทั่วไปประกอบด้วยแคโทด อิเล็กโทรไลต์ แอโนด และชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สัมผัสกับแอโนด

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับอัลคาไลไอออนนำเมมเบรนเซรามิกที่มีอย่างน้อยส่วนหนึ่งของพื้นผิวเคลือบด้วยชั้นของไอออนบวกอินทรีย์ที่นำพอลิอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ละลายน้ำและมีความคงตัวทางเคมีในน้ำที่ pH พื้นฐาน

สิ่งประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องกับ แหล่งเคมีกระแสที่มีแคโทดอากาศแบบกระจายแก๊ส แอโนดโลหะ และสารละลายที่เป็นน้ำของอิเล็กโทรไลต์ สาร: แหล่งกระแสลมของโลหะประกอบด้วยร่างกายที่เต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์ มีขั้วบวกของโลหะอยู่ภายใน แคโทดอากาศแบบกระจายก๊าซซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของขั้วบวกของโลหะ ในเวลาเดียวกัน แคโทดอากาศแบบกระจายแก๊สมีส่วนโค้งตามขวางตรงกลางและแยกออกจากขั้วบวกของโลหะโดยใช้ตัวแยกรูพรุนแบบอิเล็กโทรไลต์ที่ซึมผ่านได้ซึ่งทำจากวัสดุที่มีความต้านทานโอห์มมิกสูง ขั้วบวกโลหะมีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมด้านขนาน คอนจูเกตด้วยลิ่ม และลิ่มวางอยู่บนตัวคั่นที่มีรูพรุนที่กล่าวถึง แหล่งกระแสลมโลหะที่เสนอมีความจุจำเพาะเพิ่มขึ้น ลักษณะเฉพาะที่เสถียร และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น เนื่องจากช่วยเพิ่มอัตราส่วนของมวลของส่วนที่ละลายของแอโนดของโลหะต่อปริมาตรอิเล็กโทรไลต์ และทำให้เฉพาะ ความเข้มของพลังงานและเวลาทำงานของแหล่งจ่ายกระแสไฟโดยไม่ต้องเปลี่ยนขั้วบวกของโลหะ 10 ป่วย 2 pr.

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงาน กล่าวคือ วิธีการเปลี่ยนอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองในเซลล์เชื้อเพลิงแบบอากาศ-อลูมิเนียมโดยไม่รบกวนวงจรจ่ายไฟ อิเล็กโทรดสิ้นเปลืองถูกใช้ในรูปแบบของลวดอลูมิเนียมซึ่งพันบนร่องเกลียวของแกนผนังบางที่ทำจากวัสดุอิเล็กทริกไม่ชอบน้ำ ปลายด้านหนึ่งของเส้นลวดถูกสอดเข้าไปในโพรงของแท่งที่มีผนังบางผ่านรูที่ส่วนล่าง อิเล็กโทรดสิ้นเปลืองจะถูกเคลื่อนย้ายโดยการขันเกลียวแท่งที่มีผนังบางเข้ากับฝาปิดของตัวเรือนเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งอยู่ทั้งสองด้านของตัวเรือนและทำจากวัสดุที่ไม่ชอบน้ำ เพื่อให้มั่นใจว่าจะคงสภาพของอิเล็กโทรไลต์ภายในเซลล์เชื้อเพลิงและกำจัดส่วนที่พัฒนาขึ้น ไฮโดรเจนจากตัวเรือนไปตามพื้นผิวเกลียวของฝาครอบที่ไม่ชอบน้ำ ผลกระทบ: เพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของเซลล์เชื้อเพลิง 3 ป่วย

บริษัท Renault ของฝรั่งเศสเสนอให้ใช้แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศจาก Phinergy ในรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต ลองมาดูมุมมองของพวกเขากัน

เรโนลต์ได้ตัดสินใจเดิมพันแบตเตอรี่ชนิดใหม่ที่สามารถเพิ่มระยะการขับขี่ในการชาร์จครั้งเดียวได้ถึงเจ็ดเท่า ในขณะที่ยังคงขนาดและน้ำหนักของแบตเตอรี่ในปัจจุบัน เซลล์อะลูมิเนียม-อากาศ (Al-air) มีความหนาแน่นของพลังงานอย่างมหัศจรรย์ (8000 W / kg เทียบกับ 1,000 W / kg สำหรับแบตเตอรี่แบบเดิม) ซึ่งสร้างขึ้นระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันของอะลูมิเนียมในอากาศ แบตเตอรี่ดังกล่าวประกอบด้วยแคโทดบวกและขั้วบวกลบที่ทำจากอลูมิเนียม และระหว่างอิเล็กโทรดจะมีอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้น้ำเป็นของเหลว

ผู้พัฒนาบริษัท แบตเตอรี่ Phinergyระบุว่ามีความก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนาแบตเตอรี่ดังกล่าว ข้อเสนอของพวกเขาคือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำจากเงิน ซึ่งทำให้สามารถใช้ออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศธรรมดาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ออกซิเจนนี้ผสมกับอิเล็กโทรไลต์เหลว และด้วยเหตุนี้จึงปล่อย พลังงานไฟฟ้าที่มีอยู่ในขั้วบวกอลูมิเนียม 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 แบตเตอรี่ที่คล้ายกันได้รับการทดสอบด้วย เรโนลต์ Zoeแต่ความจุของมันคือ 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

เธอเป็นรายแรกของโลกที่ผลิตแบตเตอรี่อากาศ-อลูมิเนียมที่เหมาะสำหรับใช้ในรถยนต์ แบตเตอรี่ Al-Air 100 กก. มีพลังงานเพียงพอสำหรับการเดินทาง 3,000 กม. ในขนาดกะทัดรัด รถยนต์นั่งส่วนบุคคล. Phinergy สาธิตเทคโนโลยีนี้ด้วย Citroen C1 และแบตเตอรี่รุ่นที่เรียบง่าย (จาน 50 x 500g ในกล่องบรรจุน้ำ) รถเดินทาง 1800 กม. ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง หยุดเพียงเพื่อเติมแหล่งน้ำ - อิเล็กโทรไลต์สิ้นเปลือง ( วีดีโอ).

อลูมิเนียมไม่สามารถแทนที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ (ไม่ชาร์จจากเต้ารับบนผนัง) แต่เป็นส่วนเสริมที่ยอดเยี่ยม 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)

ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่เทสลารุ่น S มีน้ำหนักประมาณ 1,000 กก. และให้ช่วง 500 กม. (ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมในความเป็นจริง 180-480 กม.) สมมุติว่าถ้าคุณลดเหลือ 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 นั่นคือจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม การใช้งานจะเพิ่มปริมาณการใช้ไฟฟ้าโดยรวมในระบบเศรษฐกิจทั้งหมดเท่านั้น แต่ในทางกลับกัน การบริโภคมีการกระจายอย่างเหมาะสมที่สุด โดยปล่อยให้เมืองใหญ่เป็นพื้นที่ห่างไกลที่มีพลังงานราคาถูก ซึ่งมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำและโรงงานโลหะวิทยา

ยังไม่ทราบว่าแบตเตอรี่ดังกล่าวจะมีราคาเท่าใด แม้ว่าตัวอลูมิเนียมเองจะเป็นโลหะราคาถูก แต่แคโทดก็มีเงินราคาแพง Phinergy ไม่ได้เปิดเผยอย่างชัดเจนถึงวิธีการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้รับการจดสิทธิบัตร บางทีนี่อาจเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน

แต่สำหรับข้อบกพร่องทั้งหมด แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศยังคงดูเหมือนเป็นอุปกรณ์เสริมที่สะดวกมากสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า อย่างน้อยเป็นวิธีแก้ปัญหาชั่วคราวสำหรับปีต่อ ๆ ไป (ทศวรรษ?) จนกว่าปัญหาความจุของแบตเตอรี่จะหายไป

ในขณะเดียวกัน Phinergy กำลังทดลองกับ "แบบชาร์จไฟได้"

บ้าน » ซ่อมเครื่องปั่นไฟ » เซลล์ลมอะลูมิเนียม แบตเตอรี่เซลล์ลมอะลูมิเนียม และวิธีการใช้งานแบตเตอรี่ แบตเตอรี่อะลูมิเนียมเป็นส่วนเสริมที่ดีเยี่ยมสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ปฏิกิริยาเคมีในแบตเตอรี่อะลูมิเนียมแบบลม