מהי סוללת חשמל? מה ההבדל בין סוללת חשמל לסוללה רגילה?
טכנולוגיית הסוללה היא המצאה נהדרת עם היסטוריה נפלאה וארוכה. האנגלית"Battery" של סוללה הופיע לראשונה בשנת 1749. הוא שימש לראשונה על ידי הממציא האמריקאי בנג'מין פרנקלין כאשר השתמש בסדרה של קבלים כדי לבצע ניסויים חשמליים. . הוא השתמש בחומצה גופרתית מדוללת בתור אלקטרוליט כדי לפתור את בעיית הקיטוב של הסוללה ויצר את סוללת האבץ-נחושת הלא מקוטבת הראשונה שיכולה לשמור על זרם מאוזן, הידועה גם בשם"סוללת דניאל."
בשנת 1860, צרפת's Plante המציא סוללה עם עופרת בתור האלקטרודה, שהייתה גם קודמתה של סוללת אחסון; במקביל, Recrans של צרפת' המציאה את סוללת הפחמן-אבץ, והביאה את טכנולוגיית הסוללות לתחום הסוללות היבשות.
השימוש המסחרי בטכנולוגיית הסוללות החל בסוללות יבשות. הוא הומצא על ידי הלרסון הבריטי בשנת 1887 וייצור המוני בארצות הברית בשנת 1896. במקביל, תומס אדיסון המציא בשנת 1890 את סוללת ברזל ניקל נטענת, אשר התממשה גם בשנת 1910. ייצור המוני התמסחר.
מאז, הודות למסחור, טכנולוגיית הסוללות הכניסה עידן של התקדמות מהירה. תומס אדיסון המציא סוללות אלקליין בשנת 1914, שלכט ואקרמן המציאו לוחות סינטרים עבור סוללות ניקל-קדמיום בשנת 1934, ונוימן פיתח ניקל אטום בשנת 1947. סוללות קדמיום, Lew Urry (Energizer) פיתחו סוללות אלקליין קטנות בשנת 1949, בעידן של כניסת סוללות אלקליין.
לאחר הכניסה לשנות ה-70, טכנולוגיית הסוללות הושפעה ממשבר האנרגיה והתפתחה בהדרגה לכיוון הכוח הפיזי. בנוסף להתקדמות המתמשכת של טכנולוגיית התאים הסולאריים שהופיעה בשנת 1954, סוללות ליתיום וסוללות ניקל-מתכת הידריד הומצאו בהדרגה ושיווקו.
מהי סוללת חשמל? ההבדל בינו לבין סוללות רגילות
מקור הכוח של רכבי אנרגיה חדשים מבוסס בדרך כלל בעיקר על סוללות כוח. סוללת החשמל היא למעשה מעין מקור כוח המספק את מקור הכוח לתחבורה. ההבדלים העיקריים בינו לבין סוללות רגילות הם:
1. שונה באופיים
סוללת כוח מתייחסת לסוללה המספקת כוח לתחבורה, בדרך כלל ביחס לסוללה הקטנה המספקת אנרגיה לציוד אלקטרוני נייד; בעוד שסוללה רגילה היא סוג של מתכת ליתיום או סגסוגת ליתיום כחומר האלקטרודה השלילי, תוך שימוש בתמיסת אלקטרוליטים לא מימית הסוללה העיקרית שונה מסוללת ליתיום יון נטענת וסוללת ליתיום יון פולימר.
שנית, קיבולת הסוללה שונה
במקרה של סוללות חדשות, השתמש במד פריקה כדי לבדוק את קיבולת הסוללה. בדרך כלל, הקיבולת של סוללות כוח היא בערך 1000-1500mAh; בעוד שהקיבולת של סוללות רגילות היא מעל 2000mAh, וחלקן יכולות להגיע ל-3400mAh.
שלוש, כוח הפריקה שונה
סוללת חשמל של 4200mAh יכולה לפרוק את הכוח תוך דקות ספורות, אבל סוללות רגילות לא יכולות לעשות את זה בכלל, ולכן קיבולת הפריקה של סוללות רגילות אינה דומה לחלוטין לסוללות חשמל. ההבדל הגדול ביותר בין סוללת חשמל לסוללה רגילה הוא עוצמת הפריקה הגדולה והאנרגיה הספציפית הגבוהה שלה. מכיוון שסוללת החשמל משמשת בעיקר לאספקת אנרגיה לרכב, יש לה עוצמת פריקה גבוהה יותר מאשר סוללות רגילות.
ארבע, יישומים שונים
הסוללות המספקות כוח נהיגה לרכבים חשמליים נקראות סוללות כוח, כולל סוללות עופרת מסורתיות, סוללות ניקל-מתכת הידריד, וסוללת הליתיום-יון המתהווה, המחולקות לסוללות כוח מסוג כוח (רכב היברידי) ו סוללות כוח מסוג אנרגיה (רכבים חשמליים טהורים); סוללות ליתיום המשמשות במוצרי צריכה אלקטרוניים כגון טלפונים ניידים ומחשבים ניידים מכונה בדרך כלל סוללות ליתיום כדי להבדיל בינן לבין סוללות חשמל המשמשות בכלי רכב חשמליים.
הסוגים העיקריים הנוכחיים של סוללות חשמל
טכנולוגיית סוללות עופרת-חומצה, טכנולוגיית סוללות ניקל-מימן, טכנולוגיית תאי דלק וטכנולוגיית סוללות ליתיום הן עדיין הטכנולוגיות המרכזיות בשוק.
סוללות עופרת-חומצה
לסוללת עופרת יש את היסטוריית היישומים הארוכה ביותר ואת הטכנולוגיה הבוגרת ביותר. זוהי הסוללה עם העלות והמחיר הנמוכים ביותר, והיא השיגה ייצור המוני. ביניהם, סוללת עופרת חומצה אטומה (VRLA) המווסתת על ידי שסתומים הפכה פעם לסוללת חשמל חשובה לרכב, ששימשה ב-EV ו-HEV שפותחו על ידי חברות רכב אירופאיות ואמריקאיות רבות, כמו סאטורן ו-EVI שפותחו על ידי GM ב שנות ה-80 וה-90, בהתאמה. מכוניות חשמליות וכו'.
עם זאת, לסוללות עופרת יש אנרגיה ספציפית נמוכה, חיי סוללה קצרים, קצב פריקה עצמית גבוה וחיי מחזור נמוכים; עופרת חומר הגלם העיקרי שלהם כבד, וזיהום סביבתי של מתכות כבדות עלול להתרחש במהלך הייצור והמחזור. לכן, כיום, סוללות עופרת משמשות בעיקר למכשירי הצתה בעת התנעת מכוניות, וציוד קטן כמו אופניים חשמליים.
סוללות NiMH
לסוללות Ni/MH יש עמידות טובה בפני טעינת יתר ופריקת יתר. אין בעיה של זיהום מתכות כבדות, ולא תהיה עלייה או ירידה באלקטרוליטים במהלך תהליך העבודה, מה שיכול להגיע לעיצוב אטום וללא תחזוקה. בהשוואה לסוללות עופרת וסוללות ניקל-קדמיום, לסוללות ניקל-מימן יש אנרגיה ספציפית גבוהה יותר, הספק ספציפי וחיי מחזור.
החיסרון הוא שלסוללה יש אפקט זיכרון גרוע, ועם התקדמות מחזור הטעינה והפריקה, סגסוגת אחסון המימן מאבדת בהדרגה את יכולתה הקטליטית, והלחץ הפנימי של הסוללה יגדל בהדרגה, מה שמשפיע על השימוש בסוללה. סוֹלְלָה. בנוסף, המחיר היקר של מתכת ניקל מוביל גם לעלויות גבוהות יותר.
מבחינת חומרי מפתח, סוללות ניקל-מתכת הידריד מורכבות בעיקר מאלקטרודה חיובית, אלקטרודה שלילית, מפריד ואלקטרוליט. האלקטרודה החיובית היא אלקטרודת ניקל (Ni(OH)2); האלקטרודה השלילית משתמשת בדרך כלל בהידריד מתכת (MH); האלקטרוליט הוא בעיקר נוזלי, והמרכיב העיקרי הוא מימן. תחמוצת אשלגן (KOH). כיום, מוקד המחקר של סוללת ניקל-מימן הוא בעיקר על חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים, והמחקר והפיתוח הטכנולוגי שלה בוגרים יחסית.
מצברי Ni-MH לרכב יוצרו והופקו בשימוש המוני, והם הסוג הנפוץ ביותר של מצברי רכב בפיתוח כלי רכב היברידיים. הנציגה האופיינית ביותר היא טויוטה פריוס, שהיא כיום הרכב ההיברידי הגדול ביותר בייצור המוני. PEVE, מיזם משותף בין טויוטה ופנסוניק, היא כיום היצרנית הגדולה בעולם של סוללות ניקל-מימן&מס' 39;
כעת, כשסוללות ניקל-מתכת הידריד נסוגו משורות סוללות החשמל המרכזיות, מדוע טויוטה נצמדת למחנה סוללות ניקל-מתכת הידריד?
יש לומר שהיתרון הגדול ביותר של סוללות Ni-MH: עמידות סופר!
פעם ערכה תקשורת הרכב האמריקאית המפורסמת מבחן השוואתי על פריוס מהדור הראשון שהיה בשימוש במשך עשר שנים. מתוצאות הבדיקה עולה כי לאחר 10 שנים של נסיעה של 330,000 קילומטרים עבור דגם הפריוס מהדור הראשון עם סוללות ניקל-מתכת הידריד, בהשוואה לנתוני המכונית החדשה, גם ביצועי צריכת הדלק וגם ביצועי הכוח נשארים באותה רמה. המערכת ההיברידית וחבילת הסוללות Ni-MH עדיין פועלות כרגיל.
בנוסף, גם לאחר ריצה של 330,000 קילומטרים בעשר שנות שימוש, הדור הראשון של הפריוס הזה מעולם לא נתקל בבעיות עם ערכת הסוללות של ניקל-מתכת הידריד. לפני עשר שנים, אנשים הטילו ספק במצב שהירידה בקיבולת הסוללה תשפיע מאוד על צריכת הדלק וביצועי החשמל. זה'גם לא הופיע. מנקודת מבט זו, ליפנים שתמיד היו קפדניים ושמרנים יש סיבות ייחודיות משלהם לאהבתם לסוללות ניקל-מימן.
תא הדלק
תא דלק הוא מכשיר לייצור חשמל הממיר ישירות אנרגיה כימית בדלק ובמחמצן לאנרגיה חשמלית. דלק ואוויר מוזנים לתא הדלק בנפרד, ומייצר חשמל. מבחוץ יש לו אלקטרודות חיוביות ושליליות ואלקטרוליטים וכו', כמו סוללה, אבל למעשה הוא לא יכול"לאחסן" אבל"תחנת כוח".
בהשוואה לסוללות כימיות רגילות, תאי דלק יכולים להשלים דלק, בדרך כלל מימן. תאי דלק מסוימים יכולים להשתמש במתאן ובבנזין כדלק, אך הם מוגבלים בדרך כלל ליישומים תעשייתיים כגון תחנות כוח ומלגזות. העיקרון הבסיסי של תא דלק מימן הוא תגובה הפוכה של אלקטרוליזה של מים. מימן וחמצן מסופקים לאנודה ולקתודה בהתאמה. לאחר שהמימן מתפזר החוצה דרך האנודה ומגיב עם האלקטרוליט, אלקטרונים משתחררים לקתודה באמצעות עומס חיצוני.
עקרון העבודה של תא דלק מימן הוא: שליחת גז מימן ללוח האנודה (אלקטרודה שלילית) של תא הדלק. לאחר פעולת הזרז (פלטינה), מופרד אלקטרון באטום המימן, ויון המימן (פרוטון) שאיבד את האלקטרון עובר דרך הפרוטון. קרום החליפין מגיע ללוחית הקתודה (אלקטרודה חיובית) של תא הדלק, ואלקטרונים אינם יכולים לעבור דרך קרום החלפת פרוטונים. אלקטרון זה יכול לעבור רק דרך המעגל החיצוני כדי להגיע לצלחת הקתודה של תא הדלק, ובכך ליצור זרם במעגל החיצוני.
לאחר שהאלקטרונים מגיעים ללוחית הקתודה, הם מתחברים מחדש עם אטומי חמצן ויוני מימן ליצירת מים. מכיוון שניתן להשיג את החמצן המסופק ללוח הקתודה מהאוויר, כל עוד צלחת האנודה מסופקת ברציפות עם מימן, לצלחת הקתודה מסופק אוויר, ואדי המים נלקחים בזמן, אנרגיה חשמלית יכולה להיות רציפה. מסופק.
החשמל שמייצר תא הדלק מסופק למנוע החשמלי באמצעות ממירים, בקרים והתקנים אחרים, ולאחר מכן מונעים את הגלגלים להסתובב דרך מערכת ההילוכים, ציר ההנעה וכו', כדי שהרכב יוכל לנסוע על הכביש. בהשוואה לרכבים מסורתיים, יעילות המרת האנרגיה של רכבי תאי דלק גבוהה עד 60 עד 80%, שהם פי 2 עד 3 מזו של מנועי בעירה פנימית.
הדלק של תא הדלק הוא מימן וחמצן, והמוצר הוא מים נקיים. הוא אינו מייצר פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני, ואינו פולט גופרית וחלקיקים. לכן, רכבי תאי דלק מימן הם באמת כלי רכב אפס פליטה ואפס זיהום, ודלק מימן הוא מקור האנרגיה המושלם לרכב!
