Kako deluje tehnologija akumulatorja avtomobila?
Svinec in kislina sta dve stvari, ki jih večina ljudi dovolj dobro pozna, da se jim izogne. Svinec je težka kovina, ki lahko povzroči celoten seznam težav z zdravjem, kisla pa tudi kisla. Preprosto omemba besede prinaša podobe zmečkanja zelenih tekočin in neumnih znanstvenikov, ki se ukvarjajo s svetovno dominacijo.
Ampak kot čokolada in arašidovo maslo, svinčev in kislina ne bi šla skupaj, ampak delata. Brez svinca in kisline ne bi imeli avtomobilskih baterij in brez avtomobilskih baterij ne bi imeli nobenih sodobnih dodatkov ali osnovnih potreb, kot so žarometi, ki zahtevajo delovanje električnega sistema. Torej, kako sta se ta dva smrtonosna snov združila, da bi oblikovali trdne temelje avtomobilskih elektronskih sistemov? Odgovor je, da izposoja fraza, je osnovno.
Znanost o shranjevanju električne energije
Električne baterije so preprosto shranjevalne posode, ki so sposobne držati električni naboj, nato pa jih izprazniti v breme. Nekatere baterije lahko proizvedejo električni tok iz osnovnih komponent takoj, ko so sestavljeni. Te baterije se imenujejo primarne baterije , in običajno se odstranijo, ko je polnjenje izčrpano. Avtomobilske baterije se prilegajo v drugo kategorijo električnega akumulatorja, ki jo lahko znova napolnite, ponovno napolnite in ponovno napolnite. Te sekundarne baterije uporabljajo reverzibilno kemično reakcijo, ki se razlikuje od ene vrste polnilne baterije do druge.
V smislu, da lahko večina ljudi zlahka razume, AA ali AAA baterije, ki jih kupite v trgovini, držite v daljinskem upravljalniku, nato pa se vrnite, ko umrejo, primarne baterije. Ti so sestavljeni, običajno iz cink-ogljika ali celic cinka in manganovega dioksida, in so sposobni zagotavljati tok brez polnjenja. Ko umrejo, jih vrzite ali pa jih odstranite pravilno, če vam je ljubše.
Seveda lahko iste AA ali AAA baterije kupite v obliki, ki jo je mogoče polniti, ki stane več. Te akumulatorske baterije običajno uporabljajo nikelj-kadmij ali nikelj-kovinske hidridne celice. Za razliko od tradicionalnih "alkalnih" baterij, NiCd in NiMH baterije ne morejo zagotoviti toka do obremenitve ob montaži. Namesto tega se električni tok nanaša na celice, kar povzroči kemično reakcijo v bateriji. Nato držite baterijo v daljinskem upravljalniku in ko umre, ga postavite v polnilnik in uporaba toka obrne kemični proces, ki se je zgodil med praznjenjem.
Avtomobilske baterije, ki uporabljajo svinec in žveplovo kislino namesto oksihhidroksida niklja in zlitine, ki absorbira vodik, so podobne baterijam NiMH v delovanju. Ko se na baterijo napolni električni tok, pride do kemične reakcije in se shrani električni naboj. Ko je baterija priključena na breme, se ta reakcija obrne, tok pa se zagotovi obremenitvi.
Ohranjanje energije s svincem in kislino
Če uporabljate svinec in kislino za shranjevanje električnega naboja zvokov arhaično, je. Prva svinčeva baterija je bila izumljena v 1850-ih in baterija v vašem avtomobilu uporablja enaka osnovna načela. Modeli in materiali so se razvili v preteklih letih, vendar je v igri tudi ista osnovna ideja.
Ko se izprazni svinčev akumulator, elektrolit postane zelo razredčena raztopina žveplove kisline, kar pomeni, da je večinoma navaden H20, v njem pa plava okoli njega H2SO4. Svinčeve plošče, ki so absorbirale žveplovo kislino, postanejo primarno svinčev sulfat. Ko se električni tok nanaša na baterijo, se ta proces obrne. Vodilne sulfatne plošče se večinoma obrnejo nazaj v svinec in razredčena raztopina žveplove kisline postane bolj koncentrirana.
To ni strašno učinkovit način hranjenja električne energije, glede na to, kako velike in velike so celice primerjane s količino energije, ki jo hranijo, vendar so svinčeve akumulatorje še danes v uporabi iz dveh razlogov. Prva je stvar ekonomije; baterije iz svinčeve kisline so veliko cenejše za proizvodnjo kot katera koli druga možnost. Drugi razlog je, da svinčeve akumulatorske baterije omogočajo ogromne količine toka na zahtevo hkrati, zaradi česar so edinstveno primerni za uporabo kot izhodne baterije.
Kako plitka je vaš cikel?
Tradicionalne avtomobilske baterije se včasih imenujejo SLI baterije , pri katerih "SLI" pomeni zagon, osvetlitev in vžig. Ta kratica ponazarja glavne namene avtomobilske baterije zelo dobro, saj je glavna naloga katere koli akumulatorske baterije zaganjati zaganjalni motor, luči in vžig pred zagonom motorja. Po zagonu motorja alternator zagotavlja vso potrebno električno energijo in baterijo ponovno napolnite.
Ta vrsta uporabe je plitka vrsta delovnega cikla, saj zagotavlja kratko porušitev velike količine toka, in to so avtomobilske baterije posebej namenjene. S tem v mislih sodobne avtomobilske baterije vsebujejo zelo tanke plošče svinca, kar omogoča maksimalno količino izpostavljenosti elektrolitu in zagotavlja čim večjo amperažo za kratek čas. Ta zasnova je potrebna zaradi velikih trenutnih zahtev zagonskih motorjev.
V nasprotju z začetnimi baterijami so akumulatorji globokega cikla še ena vrsta svinčeve akumulatorske baterije, ki je zasnovana za "globlji" cikel. Konfiguracija plošč je drugačna, zato niso primerna za zagotavljanje velikih količin toka na zahtevo. Namesto tega so namenjeni zagotavljanju manj električne energije za daljše časovno obdobje. Cikel je "globlji", ker je daljši, namesto da bi bil celoten izpust večji. Za razliko od začetnih baterij, ki se po vsaki uporabi samodejno napolnijo , lahko akumulatorje globokega cikla počasi izpraznite - na varno raven - preden se ponovno napolnijo. Kot pri zagonu baterij, akumulatorji s pogonskim kislinam globokega cikla ne bi smeli spuščati pod priporočeno raven, da bi se izognili trajnim poškodbam.
Različni paket, ista tehnologija
Čeprav je osnovna tehnologija za akumulatorji iz svinčeve kisline ostala bolj ali manj enaka, je napredek v materialih in tehnikah povzročil številne razlike. Akumulatorji z globokim ciklusom seveda uporabljajo različno ploščo, ki omogoča globlje delovanje cikla. Druge razlike so še bolj pomembne.
Največji napredek v tehnologiji svinčevih akumulatorjev je verjetno bila baterija s svinčeno kislino (VRLA), ki jo regulira ventil. Še vedno uporabljajo svinec in žveplovo kislino, vendar nimajo "poplavljenih" vlažnih celic. Namesto tega za elektrolit uporabljajo gelske celice ali absorbirane steklene mat (AGM). Kemični proces je enak na osnovni ravni, vendar teh baterij ni izpostavljeno izpraznitvi, kot so poplavljene celične baterije, tudi če niso izpostavljeni uhajanju.
Čeprav ima baterija VRLA številne prednosti, je veliko dražja od tradicionalnih poplavljenih celičnih baterij. Torej, medtem ko tehnologija še naprej marsikdaj naprej, je verjetno, da se boste še vedno vozili s sodobno tehnologijo 1860-ih pod svojim pokrovom že nekaj časa - razen če greste električno. Ampak to je popolnoma drugačna stvar glede baterij.