ალუმინის ბატარეა შესანიშნავი დამატებაა ელექტრო მანქანისთვის. მანქანა ივსება ალუმინის ქიმიური დენის წყაროებით ალუმინის ანოდით

გამოყენება: ჰაერ-ლითონის ბატარეები, როგორც ავტონომიური მცირე ზომის დატენვის დენის წყარო. გამოგონების არსი: ყუთის ტიპის ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედი, ელექტროლიტის კონტეინერის ჩათვლით მის ზედა ნაწილში შევსების ნახვრეტით, სახურავი, ბრტყელი ფორმის მოხმარებადი ლითონის ანოდი მოთავსებული ელექტროლიტის კონტეინერში, გაზის დიფუზიური კათოდი, რომელიც მდებარეობს. ანოდის სამუშაო ზედაპირიდან გარკვეულ მანძილზე და თავისუფლად გარეცხილია გარე გაზიდან, როგორიცაა ჰაერი, გაზის შეგროვების კამერა. ელექტროლიტის კონტეინერის ზედა ნაწილში შევსების ხვრელის ირგვლივ არის უწყვეტი კონუსური გამონაყარი, რომელიც მოქმედებს როგორც ლაბირინთი, ელექტროლიტის კონტეინერის გვერდითი კედლების შუა ნაწილში და მის ქვედა ნაწილში, კეთდება ორი შემზღუდველი გამონაყარი, ელექტროლიტის კონტეინერის ქვედა ნაწილში V არის კამერა შლამის შესაგროვებლად V ლამის მოცულობის თანაფარდობა V: Vsl = 5-15, ანოდის სისქე არის 1-3 მმ ფარგლებში და არის 0.05-0.50 კათოდური უფსკრული. ელექტროლიტის კონტეინერის მოცულობა განისაზღვრება გამონათქვამებით: V = V el + V an; V ელფოსტა =q ელფოსტა QnK 1 ; V en =q ex +q ბირთვი QnK 2, V en - ანოდის მოცულობა, სმ 3;
n არის ციკლების რაოდენობა;
K 2 \u003d (1.97-1.49) - კონსტრუქციული კოეფიციენტი,
ხოლო a სიგრძის, b სიგანისა და c სიმაღლის თანაფარდობაა: 1: 0.38: 2.7; 1:0.35:3.1; 1:0.33:3.9. ჰაერ-ლითონის ბატარეა შეიცავს კორპუსს, გადართვის საფარს, შემოთავაზებული დიზაინის მინიმუმ ერთ ჰაერ-მეტალის გალვანურ უჯრედს. ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედის და მასზე დაფუძნებული ბატარეის მუშაობის მეთოდი მოიცავს განმუხტვას, ანოდებისა და ელექტროლიტების ახალით ჩანაცვლებას და უჯრედების რეცხვას. გამოყენებამდე ანოდები წინასწარ მუშავდება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარში (2-5) მოლ/ლ კონცენტრაციით ნატრიუმის ტრიჰიდრატის მეტასტანატის დამატებით (0,01-0,10) მოლ/ლ კონცენტრაციით. 3 ს.პ. f-ly, 5 ავადმყოფი, 2 tab.

ნივთიერება: გამოგონება ეხება ელექტროქიმიას, ეხება ჰაერ-ლითონის ბატარეების მუშაობის მეთოდს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰაერ-ლითონის ბატარეების, როგორც ავტონომიური მცირე ზომის დატენვის დენის წყაროს გამოყენებისას. ცნობილი გალვანური უჯრედი, მაგალითად, ჰაერ-ლითონის ტიპი. ელემენტი ძირითადად შეიცავს ელექტროლიტის კონტეინერს, საფარს, ელექტროლიტის კონტეინერში მოთავსებულ ბრტყელი ფორმის ლითონის ელექტროდს. ელექტროდის სამუშაო ზედაპირიდან გარკვეულ მანძილზე არის გაზის დიფუზიური კათოდი, რომელიც თავისუფლად ირეცხება გარედან გაზით, კერძოდ ჰაერით. ელექტროლიტის მიმოქცევის გასაუმჯობესებლად და ამით ელექტროქიმიური ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობის გაზრდის მიზნით, ელექტროქიმიური რეაქციის დროს წარმოქმნილი წყალბადი გროვდება ელექტროლიტის კონტეინერში და წნევა, რომელიც ამ შემთხვევაში იზრდება, გამოიყენება ელექტროლიტის გადასაადგილებლად. ამ შემთხვევაში, ელექტროლიტის კონტეინერი შეიცავს გაზის შეგროვების კამერას, რომელშიც გაზის წნევა შეიძლება იმოქმედოს ელექტროლიტზე. მილების სისტემის მეშვეობით გადაადგილებული ელექტროლიტი გადადის ელექტროლიტის ტარის ზედა ნაწილიდან ქვედაში (ევროპატენტი N 0071015 A2 22.06.82 - პროტოტიპი). ცნობილი გალვანური უჯრედის ჰაერ-ლითონის ტიპის მინუსი არის დაბალი სპეციფიკური ელექტროენერგიის მახასიათებლები, დიზაინის სირთულით გამოწვეული ჭარბი წონის გამო. ცნობილი პირველადი ჰაერ-ლითონის ბატარეა, რომელიც შეიცავს კორპუსს, გადამრთველს, მინიმუმ ერთი ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედი (აშშ პატენტი N 4626482, H 01 M 12/6, 1986 - პროტოტიპი). ცნობილი პირველადი ჰაერ-ლითონის ბატარეის მინუსი არის დაბალი სპეციფიკური სიმძლავრის მახასიათებლები. ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედის და მასზე დაფუძნებული ბატარეის მუშაობის ცნობილი მეთოდი გამონადენით, ანოდების და ელექტროლიტების ახალით ჩანაცვლებით, უჯრედის რეცხვით (ASSSR, 621041, H 01 M 10/42, H 01 M 12/ 08). ცნობილი მეთოდის მინუსი არის ბატარეის გამომუშავების ხანგრძლივი პერიოდი მითითებულ რეჟიმში (10-20) წთ. გამოგონების მიზანია გაზარდოს ჰაერ-ლითონის უჯრედების და მათზე დაფუძნებული ბატარეების სპეციფიკური ელექტრული სიმძლავრის მახასიათებლები, გაზარდოს მახასიათებლების სტაბილურობა დროთა განმავლობაში და ასევე შეამციროს რეჟიმში შესვლის დრო (1-3) წუთამდე. ეს მიზანი მიღწეულია იმით, რომ ცნობილ ჰაერ-ლითონის ყუთის ტიპის გალვანურ უჯრედში, მათ შორის ელექტროლიტის კონტეინერი, რომელსაც აქვს ზედა ნაწილში შევსების ხვრელი, საფარი, ელექტროლიტის კონტეინერში მოთავსებული მოხმარებადი ბრტყელი ლითონის ანოდი, გაზის დიფუზიური კათოდი, რომელიც მდებარეობს სამუშაო ზედაპირის ანოდიდან გარკვეულ მანძილზე და თავისუფლად ირეცხება გარედან გაზით, მაგალითად ჰაერით, გაზის შეგროვების კამერით, ზედა ნაწილში შევსების ხვრელის გარშემო არის უწყვეტი კონუსური გამონაყარი, რომელიც მოქმედებს როგორც ლაბირინთი, ელექტროლიტის კონტეინერის გვერდითი კედლების შუა ნაწილში და მის ქვედა ნაწილში კეთდება ორი შემაკავებელი გამონაყარი, ქვედა ნაწილში ელექტროლიტის კონტეინერი (V) ჩამოყალიბდა ლამის შეგროვების კამერა (Vsl) მოცულობების თანაფარდობით V: Vsl. = 5 - 15, ანოდის სისქე (1-3) მმ ფარგლებში არის 0,05-0,50 ინტერკათოდური უფსკრულის მნიშვნელობის, მოცულობის ელექტროლიტის მოცულობა განისაზღვრება გამოხატულებით:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V an (q ex + q ბირთვი) Qnk 2;
სადაც V არის ელექტროლიტის კონტეინერის მოცულობა, სმ 3;
V el - ელექტროლიტის მოცულობა, სმ 3;
V an - ანოდის მოცულობა, სმ 3;
q el - წყლის სპეციფიკური მოხმარება ელექტროლიტიდან, სმ 3 / აჰ;
q ex - ალუმინის სპეციფიკური მოხმარება ელექტროქიმიური რეაქციისთვის, სმ 3/Ah;
Q - ელემენტის მოცულობა ერთი ციკლისთვის, Ah;
n არის ციკლების რაოდენობა;
k 1 = (0.44-1.45) - დიზაინის კოეფიციენტი;

a:b:c = 1:0.38:2.7;
a:b:c = 1:0.35:3.1;
a:b:c = 1:0.33:3.9. კარგად ცნობილ პირველადი ჰაერ-ლითონის ბატარეაში, რომელიც შეიცავს კორპუსს, გადართვის საფარს, ერთი ან მეტი ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედი, შემოთავაზებული ელემენტი გამოიყენება როგორც ასეთი ელემენტი; ჰაერ-ლითონის უჯრედის და მასზე დაფუძნებული ბატარეის მუშაობის ცნობილი მეთოდით, გამონადენით, ანოდებისა და ელექტროლიტების ახალით ჩანაცვლებით, ელემენტის გარეცხვით, ანოდები წინასწარ მუშავდება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარში კონცენტრაციით. (2-5) მოლ/ლ ნატრიუმის ტრიჰიდრატის მეტასტანის დამატებით (0, 01-0.10) მოლ/ლ კონცენტრაციით. საერთო მახასიათებელია ელექტროლიტის კონტეინერის ყუთის ტიპის ჰაერ-ლითონის გალვანურ უჯრედში არსებობა მის ზედა ნაწილში შევსების ხვრელით, საფარით, ელექტროლიტის კონტეინერში მოთავსებული ბრტყელი ფორმის მოხმარებადი ლითონის ანოდით, გაზის დიფუზიის კათოდით. ანოდის სამუშაო ზედაპირიდან გარკვეულ მანძილზე და თავისუფლად გარეცხილი გარე გაზი, მაგალითად ჰაერი, გაზის შეგროვების კამერა, ყუთის ბატარეაში ყოფნა, გადამრთველის საფარი, ერთი ან მეტი უჯრედი, ბატარეის მუშაობა გამონადენით, ჩანაცვლებით. ანოდები და ელექტროლიტები ახალი ანოდებით, უჯრედის გარეცხვა. გამორჩეული თვისება ის არის, რომ ელექტროლიტის კონტეინერის ზედა ნაწილში შევსების ხვრელის გარშემო არის უწყვეტი კონუსური გამონაყარი, რომელიც მოქმედებს როგორც ლაბირინთი, ელექტროლიტის კონტეინერის გვერდითი კედლების შუა ნაწილში და მის ქვედა ნაწილში, ორი შემზღუდველი. კეთდება ამობურცვები, ელექტროლიტის კონტეინერის ქვედა ნაწილში (V) წარმოიქმნება კამერა ლამის შეგროვებისთვის (Vsl) მოცულობის თანაფარდობით V: Vsl = 5 - 15, ანოდის სისქე (1 - 3) მმ ფარგლებში არის 0.05-. კათოდთაშორისი უფსკრულის 0.50, ელექტროლიტური კამერის მოცულობა განისაზღვრება გამოხატვით:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Qnk 1;
V en \u003d (q ex + q ბირთვი) Qnk 2;
სადაც V არის ელექტროლიტის კონტეინერის მოცულობა, სმ 3;
V el - ელექტროლიტის მოცულობა, სმ 3;
V an - ანოდის მოცულობა, სმ 3;
q el - წყლის სპეციფიკური მოხმარება ელექტროლიტიდან, სმ 3 / აჰ;
q ex - ალუმინის სპეციფიკური მოხმარება ელექტროქიმიური რეაქციისთვის, სმ 3/Ah;
q cor - ალუმინის სპეციფიკური მოხმარება კოროზიისთვის, სმ 3 / Ah;
Q - ელემენტის მოცულობა ერთი ციკლისთვის, Ah;
n არის ციკლების რაოდენობა;
k 1 = (0.44-1.45) - დიზაინის კოეფიციენტი;
k 2 \u003d (1.97-1.49) - დიზაინის კოეფიციენტი;
და სიგრძის (a), სიგანის (ბ) და სიმაღლის (c) თანაფარდობა არის:
a:b:c = 1:0.38:2.7;
a:b:c = 1:0.35:3.1;
a:b:c = 1:0.33:3.9. შემოთავაზებული ელემენტი გამოიყენება ბატარეაში, როგორც ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედი; ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედის და მასზე დაფუძნებული ბატარეის მუშაობისას ანოდები წინასწარ მუშავდება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარში (2-5) მოლ/ლ კონცენტრაციით ტრიჰიდრატ ნატრიუმის მეტასტანატის დამატებით კონცენტრაციით. (0,01-0,10) მოლ/ლ. პრეტენზიული კომბინაცია და განმასხვავებელი ნიშნების კავშირი პატენტის ცნობილ წყაროებში და სამეცნიერო და ტექნიკურ ლიტერატურაში არ არის ნაპოვნი. ამდენად, შემოთავაზებულ ტექნიკურ გადაწყვეტას აქვს სიახლე და გამომგონებელი ნაბიჯი. გამოგონება ინდუსტრიულად გამოიყენება, რადგან შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ეკოლოგიურად სუფთა ავტონომიური ენერგიის წყარო, როგორც შემდეგი სისტემების ნაწილი:
- "პლეერის" ტიპის პორტატული პორტატული მაგნიტოფონი გარე დინამიკის სისტემის საშუალებით ჩაწერისა და დაკვრის ფუნქციებით;
- პორტატული ტელევიზორის მიმღები თხევად კრისტალებზე;
- პორტატული ფანარი;
- ელექტრო ვენტილატორი;
- საბავშვო ვიდეო თამაშები თხევად კრისტალებზე;
- საბავშვო რადიომართვადი ელექტრომობილები;
- პორტატული რადიო;
- ბატარეის დამტენი;
- პორტატული საზომი მოწყობილობა. შემოთავაზებული დენის წყარო უზრუნველყოფს ელექტროენერგიის მაღალ სპეციფიკურ მახასიათებლებს, ინარჩუნებს მათ სტაბილურობას მთელი სიცოცხლის განმავლობაში და ასევე საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ დიზაინის რეჟიმში შესვლის დრო 10-დან 20-დან 1-3 წუთამდე. ინდიკატორების მდგომარეობა საშუალებას გვაძლევს დავასკვნათ, რომ მიზანშეწონილია გამოვიყენოთ მიღებული გეომეტრიული მიმართებები ჰაერ-ალუმინის ბატარეების დიზაინში. გამოგონება ილუსტრირებულია ნახატით, სადაც ნახ. 1 გვიჩვენებს ჰაერ-ალუმინის ელემენტს - ხედი No1, ნახ. 2 - ჰაერ-ალუმინის ელემენტი - ტიპი N 2, ნახ. 3 - ჰაერ-ალუმინის ელემენტი - ხედი No3. ნახ. 4 გვიჩვენებს ჰაერ-ალუმინის უჯრედის ელექტროლიტური ტევადობას და ნახ. 5 - ბატარეა, რომელიც დაფუძნებულია ჰაერ-ალუმინის უჯრედებზე. ჰაერ-ალუმინის გალვანური უჯრედი შედგება ელექტროლიტის კონტეინერისგან 1, რომელსაც აქვს ფანჯრები 3 გარე გვერდითი კედლების გასწვრივ 2, ზედა ნაწილში 4 შევსების ხვრელი 5, გარშემორტყმული უწყვეტი კონუსური გამონაზარდით 6, რომელიც მოქმედებს როგორც ლაბირინთი, ელექტროლიტის კონტეინერის 1 შიგნიდან გვერდითი კედლების შუა ნაწილზე 2 და მის ქვედა ნაწილში არის ორი შემაკავებელი გამონაყარი 7, ელექტროლიტის კონტეინერის ქვედა ნაწილში 1-ის ქვედა ნაწილში ჩამოყალიბებულია კამერა 8 ლამის შესაგროვებლად, რომელიც გროვდება დროს. ოპერაცია. გაზის დიფუზიის კათოდები 9 ჰერმეტულად არის ჩასმული ელექტროლიტის კონტეინერში 1 ჩარჩო 10-ის მე-3 ფანჯრებში. ელექტროლიტის კონტეინერის 1 მჭიდროობა მიიღწევა დალუქვის გამოყენებით, რომელიც ნეიტრალურია ელექტროლიტის წყალხსნართან მიმართებაში. კათოდების 9-ის ელექტრული კავშირი მომხმარებელთან ჰაერ-ალუმინის უჯრედის გამოყენებისას, როგორც ბატარეის გარეთ, ასევე მის ნაწილად, ხორციელდება კათოდური დენის კოლექტორის გამოყენებით 11, რომელიც ფარავს ელექტროლიტის კონტეინერს 1 ორი ჰორიზონტალური დამჭერით 12. რომლებიც ელექტრული კავშირშია ორ ვერტიკალურ დამჭერთან 13. ელექტროლიტის კონტეინერში 1 ბრტყელი ლითონის ანოდი 14 მართკუთხა პროტრუზიით 15 ჩასმულია შევსების ხვრელში 5, რომელიც განკუთვნილია დენის შეგროვებისთვის. პროტრუზიის 15 სიბრტყე ასევე ემსახურება "ანოდი 14 - საფარი 16" ხაზის დალუქვას. შევსების ხვრელი 5 დახურულია და დალუქულია საფარით 16, რომელიც შეიცავს ერთ ნახვრეტს 17 ანოდის 14 მასში გასატარებლად და ერთი ან მეტი ხვრელის 18 წყალბადის ამოსაღებად ელექტროლიტის კონტეინერიდან 1 ჰაერ-ალუმინის უჯრედის მუშაობის დროს საფარი 16. , რომელიც ერთდროულად არის ჰიდროფობიური მემბრანა. კონუსური ფორმის 6 გამონაყარის არსებობა ელექტროლიტის კონტეინერის 4 ზედა ნაწილში შევსების ხვრელის 5-ის გარშემო შესაძლებელს ხდის საფარის 16 დალუქვის თვისებების გაძლიერებას. დიზაინის გეომეტრიული კოეფიციენტები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ გააუმჯობესოთ კონკრეტული ელექტროენერგიის პარამეტრები, შემდეგია:
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
ჰაერ-ალუმინის უჯრედებზე დაფუძნებული ბატარეა შედგება კორპუსისგან 19 შიდა ვერტიკალური ღარებით 20 ჰაერ-ალუმინის უჯრედების შესანახად და ფანჯრები 21 ბატარეაში ჰაერის გარე თავისუფალი ნაკადის ორგანიზებისთვის, საკეტები 22 საფარის დასამაგრებლად 23 გადართვით. სხეული 19, ერთი ან მეტი ელექტროლიტის კონტეინერი 1 დამონტაჟებული კათოდური დენის კოლექტორებით 11, მათში ჩასმული ანოდებით 14 და ზემოდან ჩასმული გადასაფარებლები 16, ორმხრივი დენის გამანაწილებელი დაფა 24, რომელიც შეიცავს, მხარეს გადაბრუნებული ჰაერ-ალუმინის ელემენტებზე , გამტარი ბილიკები 25 ელექტრული კავშირისთვის კათოდებიდან 9 ელექტროლიტის კონტეინერებთან 1 კათოდური დენის კოლექტორებით 11 დენის გამანაწილებელ ორმხრივ დაფამდე 24; ტევადობა 1 ატმოსფეროში გადასაფარებლის მეშვეობით 23, რამდენიმე კონექტორი 29 განლაგებულია ორმხრივი დენის გამანაწილებელი დაფის 24-ის ზედა მხარეს, ხიდი ელექტრული გამტარი ჯუმპერი 30 მომხმარებლისთვის, რომ შეარჩიოს სამუშაო ძაბვა და დაუკავშირდეს ელექტროგამტარ ტრასებს 25 და 31 ორივე მხარეს, რამდენიმე კონექტორი 32, რომელიც მდებარეობს ორმხრივი დენის გამანაწილებელი დაფის 24-ის ზედა მხარეს, რომელიც გამოიყენება მომხმარებლის დასაკავშირებლად, ასევე საფარი 23, რომელიც ფარავს ბატარეას ზემოდან და შეიცავს რამდენიმე ხვრელს 33 კონექტორებისთვის. 32, რამდენიმე ხვრელი 34 კონექტორებისთვის 29, ერთი ან მეტი ხვრელი 35 წყალბადის დრენაჟისთვის, ორი გრძივი ღარი 36 საკეტებისთვის 22, ეტიკეტი 37 გამოყენების მოკლე ინსტრუქციებით. ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედის და მასზე დაფუძნებული ბატარეის, მაგალითად, 3 VA-24 ბატარეის მუშაობის პრინციპი და მუშაობის მეთოდი შემდეგია. ბატარეაში ელექტრო ენერგია წარმოიქმნება ანოდში ალუმინის დაჟანგვის ელექტროქიმიური რეაქციით და კათოდში ჟანგბადის შემცირებით. როგორც ელექტროლიტი, გამოიყენება კაუსტიკური ნატრიუმის (NaOH), ან ნატრიუმის ქლორიდის (NaCI) წყალხსნარი ან ამ ხსნარების ნარევები ინჰიბიტორულ დანამატებთან: Na 2 SnO 3 3H 2 O - ტუტე ელექტროლიტში და NaHCO 3 - მარილში. . რეაქციის დროს, ალუმინის მოხმარებასთან ერთად, ჟანგბადი მოიხმარება ჰაერიდან და წყალი ელექტროლიტიდან, შესაბამისად, ბატარეის მუშაობის დროს, რადგან ისინი მოიხმარენ გამონადენის დროს, ანოდი და ელექტროლიტი პერიოდულად იცვლება ახალით. რეაქციის პროდუქტებია ალუმინის ჰიდროქსიდი Al(OH) 3 და სითბო. ბატარეა მუშაობს ტემპერატურის დიაპაზონში -10 o C-დან +60 o C-მდე დამატებითი გათბობის გარეშე გაყინვის ტემპერატურიდან დაწყებისას. ჰაერ-ალუმინის ბატარეის ერთ-ერთი უარყოფითი ფაქტორი არის ანოდის კოროზია. ეს იწვევს ბატარეის ელექტრული მახასიათებლების დაქვეითებას და მცირე რაოდენობით წყალბადის გამოყოფას. უფრო მეტად, კოროზიის ეფექტი ვლინდება სასტარტო მახასიათებლებში, რის შედეგადაც მითითებული რეჟიმის მიღწევის დროა (10-20) წუთი. ანოდების შემოთავაზებული დამუშავება, რომლებშიც მათი ზედაპირი დაფარულია თუნუქით, შესაძლებელს ხდის შეამციროს კოროზიის დენის სიმკვრივე და მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ჰაერ-ალუმინის ბატარეის მუშაობის რეჟიმი, რის შედეგადაც იზრდება ელექტრული მახასიათებლები და დრო. მიღწევის რეჟიმი მცირდება (1-3) წთ-მდე. ანოდზე დაფარვა ხორციელდება ბატარეის ექსპლუატაციაში ჩართვამდე. ანოდი წინასწარ იშლება და შემდეგ მუშავდება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარში (2-5) მოლ/ლ კონცენტრაციით ნატრიუმის მეტასტანის ტრიჰიდრატის დამატებით (0,01-0,10) მოლ/ლ ოთახის ტემპერატურაზე. 5-60 წუთი. შემოთავაზებული ჰაერ-ალუმინის ბატარეების ტესტის შედეგები და პროტოტიპი წარმოდგენილია ცხრილში. 1 და 2. როგორც ცხრილებიდან ჩანს, შემოთავაზებული ჰაერ-ალუმინის ბატარეა უზრუნველყოფს მაღალი სპეციფიკური და დროში სტაბილური ელექტროენერგიის მახასიათებლებს მოკლე აღდგენის დროით.

Მოთხოვნა

1. ჰაერ-ლითონური ყუთის ტიპის გალვანური უჯრედი, მათ შორის ელექტროლიტის ჭურჭელი მის ზედა ნაწილში შემავსებელი ხვრელით, ელექტროლიტის კონტეინერში მოთავსებული ბრტყელი ფორმის მოხმარებადი ლითონის ანოდი, სამუშაო ზედაპირიდან გარკვეულ მანძილზე მდებარე გაზის დიფუზიური კათოდი. ანოდიდან და თავისუფლად ირეცხება გარედან გაზით, მაგალითად ჰაერით, გაზის შეგროვების კამერით, რომელიც ხასიათდება იმით, რომ ელექტროლიტის კონტეინერის ზედა ნაწილში შევსების ხვრელის გარშემო არის უწყვეტი კონუსური გამონაყარი, რომელიც მოქმედებს როგორც ლაბირინთი, ელექტროლიტის კონტეინერის გვერდითი კედლების შუა ნაწილი და მის ქვედა ნაწილში კეთდება ორი შემაკავებელი გამონაზარდი, ელექტროლიტის ჭურჭლის V ქვედა ნაწილში წარმოიქმნება V კამერა ლამის შესაგროვებლად V მოცულობის თანაფარდობით: V არის = 5 - 15, ანოდის სისქე 1 - 3 მმ ფარგლებში არის 0.05 - 0.50 კათოდური უფსკრული, ელექტროლიტის კონტეინერის მოცულობა განისაზღვრება გამოხატულებით:
V \u003d V el + V an;
V el = q el Q n k 1;
V en \u003d (q ex + q cor) Q n k 2;
სადაც V არის ელექტროლიტის კონტეინერის მოცულობა, სმ 3;
V el - ელექტროლიტის მოცულობა, სმ 3;
V an - ანოდის მოცულობა, სმ 3;
q el - წყლის სპეციფიკური მოხმარება ელექტროლიტიდან, სმ 3 / აჰ;
q ex - ალუმინის სპეციფიკური მოხმარება ელექტროქიმიური რეაქციისთვის სმ 3/Ah;
q cor - ალუმინის სპეციფიკური მოხმარება კოროზიისთვის, სმ 3 /A სთ;
Q - ელემენტის მოცულობა ერთი ციკლისთვის, Ah;
n არის ციკლების რაოდენობა;
K 1 \u003d (0.44 - 1.45) - დიზაინის კოეფიციენტი;
K 2 \u003d (1.97 - 1.49) - დიზაინის ფაქტორი;
ხოლო a სიგრძის, b სიგანისა და c სიმაღლის თანაფარდობა არის 1: 0.38: 2.7; 1:0.35:3.1; 1:0.33:3.9. 2. პირველადი ჰაერ-ლითონის ბატარეა, რომელიც შეიცავს კორპუსს, საფარს, მინიმუმ ერთ ჰაერ-მეტალის გალვანურ ელემენტს, რომელიც ხასიათდება იმით, რომ ელემენტი 1-ლი პრეტენზიის მიხედვით მიიღება ასეთ ელემენტად. 3. ჰაერ-ლითონის გალვანური უჯრედის და მასზე დაფუძნებული ბატარეის მუშაობის მეთოდი გამონადენით, ანოდებისა და ელექტროლიტების ახალით ჩანაცვლებით, უჯრედის რეცხვით, რომელიც ხასიათდება იმით, რომ ანოდები წინასწარ დამუშავებულია ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარში. კონცენტრაციით (2 - 5) მოლ/ლ ტრიჰიდრატ ნატრიუმის მეტასტანატის დამატებით (0,01 - 0,10) მოლ/ლ კონცენტრაციით.

ფრანგული კომპანია Renault გვთავაზობს მომავალში ელექტრომობილებში Phinergy-ის ალუმინის ჰაერის ბატარეების გამოყენებას. მოდით გადავხედოთ მათ პერსპექტივებს.

რენომ გადაწყვიტა ფსონი დადოს ახალ ტიპის ბატარეაზე, რომელსაც შეუძლია ერთი დამუხტვით მართვის დიაპაზონი შვიდჯერ გაზარდოს. დღევანდელი ბატარეების ზომისა და წონის შენარჩუნებისას. ალუმინის-ჰაერის (Al-air) უჯრედებს აქვთ ენერგიის ფენომენალური სიმკვრივე (8000 W / კგ, ტრადიციული ბატარეებისთვის 1000 W / კგ), რაც გამოიმუშავებს მას ჰაერში ალუმინის დაჟანგვის რეაქციის დროს. ასეთი ბატარეა შეიცავს დადებით კათოდს და უარყოფით ანოდს, რომელიც დამზადებულია ალუმინისგან, ხოლო ელექტროდებს შორის არის თხევადი წყლის ელექტროლიტი.

ბატარეების დეველოპერმა Phinergy-მ განაცხადა, რომ მან დიდი პროგრესი მიაღწია ასეთი ბატარეების შემუშავებაში. მათი შემოთავაზებაა ვერცხლისგან დამზადებული კატალიზატორის გამოყენება, რაც შესაძლებელს ხდის ჩვეულებრივ ჰაერში შემავალი ჟანგბადის ეფექტურად გამოყენებას. ეს ჟანგბადი ერევა თხევად ელექტროლიტს და ამით ათავისუფლებს ელექტრო ენერგიას, რომელიც შეიცავს ალუმინის ანოდს. მთავარი ნიუანსია "ჰაერის კათოდი", რომელიც მოქმედებს როგორც მემბრანა თქვენს ზამთრის ქურთუკში - მხოლოდ O2 გადის და არა ნახშირორჟანგი.

რა განსხვავებაა ტრადიციული ბატარეებისგან? ამ უკანასკნელებს აქვთ მთლიანად დახურული უჯრედები, ხოლო Al-air ელემენტებს სჭირდებათ გარე ელემენტი რეაქციის „გამოსაწვევად“. მნიშვნელოვანი პლიუსია ის ფაქტი, რომ Al-air ბატარეა მოქმედებს როგორც დიზელის გენერატორი - ის ენერგიას გამოიმუშავებს მხოლოდ მაშინ, როცა ჩართავთ. და როცა ასეთ ბატარეას "ჰაერს ახურებთ", მისი მთელი დამუხტვა რჩება ადგილზე და დროთა განმავლობაში არ ქრება, როგორც ჩვეულებრივი ბატარეების შემთხვევაში.

Al-air ბატარეები იყენებენ ალუმინის ელექტროდს ექსპლუატაციის დროს, მაგრამ მისი შეცვლა შესაძლებელია, როგორც კარტრიჯი პრინტერში. დამუხტვა უნდა განხორციელდეს ყოველ 400 კმ-ზე, ის შედგება ახალი ელექტროლიტის დამატებაში, რაც ბევრად უფრო ადვილია, ვიდრე ჩვეულებრივი ბატარეის დატენვის მოლოდინი.

Phinergy-მ უკვე შექმნა ელექტრო Citroen C1, რომელიც აღჭურვილია 100 კვტ/სთ სიმძლავრის 25 კგ ბატარეით. იგი იძლევა ენერგიის რეზერვს 960 კმ. 50 კვტ სიმძლავრის ძრავით (დაახლოებით 67 ცხენის ძალა), მანქანა აღწევს 130 კმ/სთ სიჩქარეს, აჩქარებს ასობით 14 წამში. მსგავსი ბატარეა ასევე ტესტირება ხდება Renault Zoe-ზე, მაგრამ მისი სიმძლავრეა 22 კვტ/სთ, მანქანის მაქსიმალური სიჩქარეა 135 კმ/სთ, 13,5 წამი „ასამდე“, მაგრამ მხოლოდ 210 კმ ენერგიის რეზერვი.

ახალი ბატარეები უფრო მსუბუქია, ლითიუმ-იონური ბატარეების ფასის ნახევარი და, მომავალში, უფრო ადვილია მუშაობა, ვიდრე ახლანდელი. და ჯერჯერობით მათი ერთადერთი პრობლემა არის ალუმინის ელექტროდი, რომლის დამზადება და შეცვლა რთულია. როგორც კი ეს პრობლემა მოგვარდება, ჩვენ შეგვიძლია უსაფრთხოდ ველოდოთ ელექტრომობილების პოპულარობის კიდევ უფრო დიდ ტალღას!

• 2015 წლის 20 იანვარი

ფუჯი პიგმენტიაჩვენა ჰაერ-ალუმინის ბატარეის ინოვაციური ტიპი, რომლის დამუხტვა შესაძლებელია მარილიანი წყლის გამოყენებით. ბატარეა შეიცვალა ისე, რომ უზრუნველყოს ბატარეის ხანგრძლივობა მინიმუმ 14 დღე.

კერამიკული და ნახშირბადის მასალები შევიდა ჰაერ-ალუმინის ბატარეის სტრუქტურაში, როგორც შიდა ფენა. ანოდის კოროზიის ეფექტი და უცხო მინარევების დაგროვება აღიკვეთა. შედეგად, მიღწეულია უფრო ხანგრძლივი მუშაობის დრო.

ალუმინის ჰაერის ბატარეას ოპერაციული ძაბვით 0.7 - 0.8 V, რომელიც აწარმოებს 400 - 800 mA დენს თითო უჯრედზე, აქვს თეორიული ენერგიის დონე ერთეულზე დაახლოებით 8100 Wh / კგ. ეს არის მეორე ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი სხვადასხვა ტიპის ბატარეებისთვის. ლითიუმ-იონურ ბატარეებში ენერგიის თეორიული დონე ერთეული მოცულობისთვის არის 120–200 Wh/kg. ეს ნიშნავს, რომ ალუმინის-ჰაერის ბატარეები თეორიულად შეიძლება აღემატებოდეს ლითიუმ-იონის ანალოგიების ამ მაჩვენებელს 40-ჯერ მეტჯერ.

მიუხედავად იმისა, რომ კომერციულად ხელმისაწვდომი მრავალჯერადი დატენვადი ლითიუმ-იონური ბატარეები დღეს ფართოდ გამოიყენება მობილურ ტელეფონებში, ლეპტოპებსა და სხვა ელექტრონულ მოწყობილობებში, მათი ენერგიის სიმკვრივე ჯერ კიდევ არასაკმარისია ელექტრო მანქანებში სამრეწველო დონეზე გამოსაყენებლად. დღემდე მეცნიერებმა შეიმუშავეს ჰაერ-ლითონის ბატარეების ტექნოლოგია მაქსიმალური ენერგეტიკული ტევადობით. მკვლევარებმა შეისწავლეს ლითონის ჰაერის ბატარეები ლითიუმის, რკინის, ალუმინის, მაგნიუმის და თუთიის საფუძველზე. ლითონებს შორის, ალუმინი საინტერესოა, როგორც ანოდი, მისი მაღალი სპეციფიკური ტევადობის და მაღალი სტანდარტის ელექტროდის პოტენციალის გამო. გარდა ამისა, ალუმინი არის იაფი და ყველაზე გადამუშავებული ლითონი მსოფლიოში.

ბატარეის ინოვაციურმა ტიპმა უნდა გადალახოს ასეთი გადაწყვეტილებების კომერციალიზაციის მთავარი ბარიერი, კერძოდ, ელექტროქიმიური რეაქციების დროს ალუმინის კოროზიის მაღალი დონე. გარდა ამისა, ელექტროდებზე გროვდება გვერდითი მასალები Al2O3 და Al(OH)3, რაც აუარესებს რეაქციების მიმდინარეობას.

ფუჯი პიგმენტიგანაცხადა, რომ ახალი ტიპის ალუმინის ჰაერის ბატარეები შეიძლება დამზადდეს და იმუშაოს ნორმალურ გარემო პირობებში, რადგან უჯრედები სტაბილური იყო, განსხვავებით ლითიუმ-იონური ბატარეებისგან, რომლებსაც შეუძლიათ ანთება და აფეთქება. ბატარეის სტრუქტურის ასაწყობად გამოყენებული ყველა მასალა (ელექტროდი, ელექტროლიტი) უსაფრთხო და იაფია წარმოებაში.

ასევე წაიკითხეთ:

სტაბილური და მაღალი სპეციფიკური მახასიათებლების მქონე ქიმიური დენის წყაროები კომუნიკაციების განვითარების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პირობაა.

დღეისათვის ელექტროენერგიის მომხმარებლების საჭიროება საკომუნიკაციო საშუალებებით დაფარულია ძირითადად ძვირადღირებული გალვანური უჯრედების ან ბატარეების გამოყენებით.

ბატარეები ელექტრომომარაგების შედარებით ავტონომიური წყაროა, რადგან მათ პერიოდულად უნდა დატენოთ ქსელიდან. ამ მიზნით გამოყენებული დამტენები ძვირია და ყოველთვის ვერ უზრუნველყოფენ დამუხტვის ხელსაყრელ რეჟიმს. ასე რომ, Sonnenschein-ის ბატარეა, რომელიც დამზადებულია dryfit ტექნოლოგიით და აქვს 0,7 კგ მასა და 5 აჰ ტევადობა, იტენება 10 საათის განმავლობაში, ხოლო დატენვისას საჭიროა დაიცვან დენის, ძაბვის სტანდარტული მნიშვნელობები. და დატენვის დრო. დამუხტვა ხორციელდება ჯერ მუდმივი დენით, შემდეგ მუდმივი ძაბვით. ამისთვის გამოიყენება ძვირადღირებული პროგრამით კონტროლირებადი დამტენები.

გალვანური უჯრედები სრულიად ავტონომიურია, მაგრამ მათ ჩვეულებრივ აქვთ დაბალი სიმძლავრე და შეზღუდული სიმძლავრე. როდესაც მათში დაგროვილი ენერგია ამოიწურება, ისინი განადგურდებიან, აბინძურებენ გარემოს. მშრალი წყაროების ალტერნატივა არის ჰაერ-ლითონის მექანიკურად დამუხტული წყაროები, რომელთა ენერგეტიკული მახასიათებლების ზოგიერთი ნაწილი მოცემულია ცხრილში 1.

ცხრილი 1- ზოგიერთი ელექტროქიმიური სისტემის პარამეტრები

როგორც ცხრილიდან ჩანს, ჰაერ-ლითონის წყაროებს, სხვა ფართოდ გამოყენებულ სისტემებთან შედარებით, აქვთ ყველაზე მაღალი თეორიული და პრაქტიკული ენერგიის პარამეტრები.

ჰაერ-ლითონის სისტემები გაცილებით გვიან დაინერგა და მათი განვითარება ჯერ კიდევ ნაკლებად ინტენსიურია, ვიდრე სხვა ელექტროქიმიური სისტემების ამჟამინდელი წყაროები. თუმცა, შიდა და უცხოური ფირმების მიერ შექმნილი პროტოტიპების ტესტებმა აჩვენა მათი საკმარისი კონკურენტუნარიანობა.

ნაჩვენებია, რომ ალუმინის და თუთიის შენადნობებს შეუძლიათ იმუშაონ ტუტე და მარილიან ელექტროლიტებში. მაგნიუმი - მხოლოდ მარილის ელექტროლიტებში და მისი ინტენსიური დაშლა ხდება როგორც მიმდინარე წარმოებისას, ასევე პაუზების დროს.

მაგნიუმისგან განსხვავებით, ალუმინი იხსნება მარილის ელექტროლიტებში მხოლოდ მაშინ, როდესაც წარმოიქმნება დენი. თუთიის ელექტროდისთვის ყველაზე პერსპექტიული ტუტე ელექტროლიტებია.

ჰაერ-ალუმინის დენის წყაროები (HAIT)

ალუმინის შენადნობების საფუძველზე შეიქმნა მექანიკურად დატენვადი დენის წყაროები ელექტროლიტით, რომელიც დაფუძნებულია ჩვეულებრივ მარილს. ეს წყაროები აბსოლუტურად ავტონომიურია და შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ საკომუნიკაციო აღჭურვილობის, არამედ ბატარეების დასატენად, სხვადასხვა საყოფაცხოვრებო ტექნიკის დასატენად: რადიოები, ტელევიზორები, ყავის საფქვავები, ელექტრო საბურღი, ნათურები, ელექტრო თმის საშრობი, შედუღების უთოები, დაბალი სიმძლავრის მაცივრები. , ცენტრიდანული ტუმბოები და ა.შ. წყაროს აბსოლუტური ავტონომია საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ ის მინდორში, რეგიონებში, რომლებსაც არ აქვთ ცენტრალიზებული ელექტრომომარაგება, კატასტროფების და სტიქიური უბედურებების ადგილებში.

HAIT იტენება რამდენიმე წუთში, რაც აუცილებელია ელექტროლიტის შესავსებად და/ან ალუმინის ელექტროდების ჩანაცვლებისთვის. დასატენად საჭიროა მხოლოდ სუფრის მარილი, წყალი და ალუმინის ანოდების მარაგი. ჰაერის ჟანგბადი გამოიყენება როგორც ერთ-ერთი აქტიური მასალა, რომელიც მცირდება ნახშირბადის და ფტორპლასტიკური კათოდებზე. კათოდები საკმაოდ იაფია, იძლევა წყაროს დიდი ხნის განმავლობაში და, შესაბამისად, მცირე გავლენას ახდენს გამომუშავებული ენერგიის ღირებულებაზე.

HAIT-ში მიღებული ელექტროენერგიის ღირებულება განისაზღვრება ძირითადად მხოლოდ პერიოდულად შეცვლილი ანოდების ღირებულებით, იგი არ მოიცავს ოქსიდიზატორის, მასალების და ტექნოლოგიური პროცესების ღირებულებას, რომლებიც უზრუნველყოფენ ტრადიციული გალვანური უჯრედების მუშაობას და, შესაბამისად, ის 20-ჯერ დაბალია. ვიდრე ისეთი ავტონომიური წყაროებიდან მიღებული ენერგიის ღირებულება, როგორიცაა ტუტე მანგანუმ-თუთიის ელემენტები.

ცხრილი 2- ჰაერ-ალუმინის დენის წყაროების პარამეტრები

უწყვეტი მუშაობის ხანგრძლივობა განისაზღვრება მოხმარებული დენის რაოდენობით, უჯრედში ჩასხმული ელექტროლიტის მოცულობით და არის 70 - 100 აჰ/ლ. ქვედა ზღვარი განისაზღვრება ელექტროლიტის სიბლანტეზე, რომლის დროსაც შესაძლებელია მისი თავისუფალი გამონადენი. ზედა ზღვარი შეესაბამება უჯრედის მახასიათებლების 10-15%-ით შემცირებას, თუმცა მის მიღწევისას ელექტროლიტური მასის მოსაშორებლად საჭიროა მექანიკური მოწყობილობების გამოყენება, რომლებსაც შეუძლიათ ჟანგბადის (ჰაერის) ელექტროდის დაზიანება.

ელექტროლიტის სიბლანტე იზრდება, რადგან ის გაჯერებულია ალუმინის ჰიდროქსიდის სუსპენზიით. (ალუმინის ჰიდროქსიდი ბუნებრივად გვხვდება თიხის ან ალუმინის სახით, არის შესანიშნავი პროდუქტი ალუმინის წარმოებისთვის და შეიძლება დაბრუნდეს წარმოებაში).

ელექტროლიტების ჩანაცვლება ხდება რამდენიმე წუთში. ელექტროლიტის ახალი ნაწილებით, HAIT-ს შეუძლია იმუშაოს ანოდის რესურსის ამოწურვამდე, რომელიც 3 მმ სისქით არის გეომეტრიული ზედაპირის 2,5 Ah/cm 2. თუ ანოდები დაიშალა, ისინი რამდენიმე წუთში იცვლება ახლით.

HAIT-ის თვითგამონადენი ძალიან დაბალია, მაშინაც კი, როდესაც ინახება ელექტროლიტთან ერთად. მაგრამ იმის გამო, რომ HAIT შეიძლება ინახებოდეს ელექტროლიტის გარეშე გამონადენებს შორის ინტერვალში, მისი თვითგამონადენი უმნიშვნელოა. HAIT-ის მომსახურების ვადა შემოიფარგლება იმ პლასტმასის ხანგრძლივობით, საიდანაც იგი მზადდება.HAIT ელექტროლიტის გარეშე შეიძლება ინახებოდეს 15 წლამდე.

მომხმარებლის მოთხოვნებიდან გამომდინარე, HAIT შეიძლება შეიცვალოს, იმის გათვალისწინებით, რომ 1 ელემენტს აქვს ძაბვა 1 ვ დენის სიმკვრივით 20 mA/cm 2, ხოლო HAIT-დან აღებული დენი განისაზღვრება ელექტროდების ფართობი.

MPEI(TU) ელექტროდებზე და ელექტროლიტში მიმდინარე პროცესების შესწავლამ შესაძლებელი გახადა ჰაერ-ალუმინის დენის ორი ტიპის წყაროს შექმნა - დატბორილი და ჩაძირული (ცხრილი 2).

შევსებული HAIT

შევსებული HAIT შედგება 4-6 ელემენტისგან. შევსებული HAIT-ის ელემენტი (ნახ. 1) არის მართკუთხა კონტეინერი (1), რომლის მოპირდაპირე კედლებში დამონტაჟებულია კათოდი (2). კათოდი შედგება ორი ნაწილისგან, რომლებიც ელექტრონულად არის დაკავშირებული ერთ ელექტროდში ავტობუსით (3). ანოდი (4) მდებარეობს კათოდებს შორის, რომლის პოზიცია ფიქსირდება გიდები (5). ელემენტის დიზაინი, დაპატენტებული ავტორების მიერ /1/, საშუალებას იძლევა შემცირდეს საბოლოო პროდუქტის სახით წარმოქმნილი ალუმინის ჰიდროქსიდის უარყოფითი გავლენა შიდა მიმოქცევის ორგანიზების გამო. ამ მიზნით, ელექტროდების სიბრტყის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში ელემენტი იყოფა ტიხრებით სამ ნაწილად. ტიხრები ასევე მოქმედებს როგორც ანოდის (5) სახელმძღვანელო რელსები. ელექტროდები განლაგებულია შუა განყოფილებაში. ანოდის მუშაობის დროს გამოთავისუფლებული გაზის ბუშტები ამაღლებს ჰიდროქსიდის სუსპენზიას ელექტროლიტების ნაკადთან ერთად, რომელიც ძირში ჩადის უჯრედის დანარჩენ ორ ნაწილში.

სურათი 1- ელემენტის სქემა

ჰაერი მიეწოდება კათოდებს HAIT-ში (ნახ. 2) ელემენტებს შორის არსებული ხარვეზების (1) მეშვეობით (2). ბოლო კათოდები დაცულია გარე მექანიკური გავლენისგან გვერდითი პანელებით (3). სტრუქტურის შებოჭილობა უზრუნველყოფილია სწრაფად მოსახსნელი საფარის გამოყენებით (4) ფოროვანი რეზინისგან დამზადებული დალუქვის შუასადებებით (5). რეზინის შუასადებების შებოჭილობა მიიღწევა საფარის დაჭერით HAIT სხეულზე და ამ მდგომარეობაში დამაგრებით ზამბარის სამაგრების დახმარებით (სურათზე არ არის ნაჩვენები). გაზი გამოიყოფა სპეციალურად შექმნილი ფოროვანი ჰიდროფობიური სარქველების მეშვეობით (6). ელემენტები (1) ბატარეაში დაკავშირებულია სერიაში. ფირფიტის ანოდებს (9), რომელთა დიზაინი შემუშავებულია MPEI-ში, აქვთ მოქნილი დენის კოლექტორები ბოლოში დამაკავშირებელი ელემენტით. კონექტორი, რომლის შეჯვარების ნაწილი დაკავშირებულია კათოდური ერთეულით, საშუალებას გაძლევთ სწრაფად გამორთოთ და მიამაგროთ ანოდი მისი გამოცვლისას. როდესაც ყველა ანოდი დაკავშირებულია, HAIT ელემენტები უკავშირდება სერიას. ექსტრემალური ელექტროდები დაკავშირებულია HAIT დაბადებულებთან (10) ასევე კონექტორების საშუალებით.

1 - საჰაერო უფსკრული, 2 - ელემენტი, 3 - დამცავი პანელი, 4 - საფარი, 5 - კათოდური ავტობუსი, 6 - შუასადებები, 7 - სარქველი, 8 - კათოდი, 9 - ანოდი, 10 - ბორი

სურათი 2- აავსო ჰაიტი

წყალქვეშა HAIT

Submersible HAIT (ნახ. 3) არის შიგნიდან ამობრუნებული ჩამოსხმული HAIT. კათოდები (2) განლაგებულია აქტიური შრის მიერ გარეთ. უჯრედის სიმძლავრე, რომელშიც ელექტროლიტი ჩაისხა, ორად იყოფა დანაყოფით და ემსახურება თითოეული კათოდის ცალკე ჰაერის მიწოდებას. ანოდი (1) დამონტაჟებულია უფსკრულიდან, რომლის მეშვეობითაც ჰაერი მიეწოდებოდა კათოდებს. HAIT აქტიურდება არა ელექტროლიტის ჩამოსხმით, არამედ ელექტროლიტში ჩაძირვით. ელექტროლიტი წინასწარ ივსება და ინახება ავზში (6) გამონადენებს შორის, რომელიც დაყოფილია 6 შეუერთებელ განყოფილებად. სატანკოდ გამოიყენება 6ST-60TM ბატარეის მონობლოკი.

1 - ანოდი, 4 - კათოდური კამერა, 2 - კათოდი, 5 - ზედა პანელი, 3 - სრიალი, 6 - ელექტროლიტური ავზი

სურათი 3- წყალქვეშა ჰაერ-ალუმინის ელემენტი მოდულის პანელში

ეს დიზაინი საშუალებას გაძლევთ სწრაფად დაშალოთ ბატარეა, ამოიღოთ მოდული ელექტროდებით და მანიპულიროთ ელექტროლიტის შევსების და გადმოტვირთვის დროს არა ბატარეით, არამედ კონტეინერით, რომლის მასა ელექტროლიტით არის 4,7 კგ. მოდული აერთიანებს 6 ელექტროქიმიურ ელემენტს. ელემენტები მიმაგრებულია მოდულის ზედა პანელზე (5). მოდულის მასა ანოდების ნაკრებით არის 2 კგ. 12, 18 და 24 ელემენტების HAIT დაკომპლექტდა მოდულების სერიული შეერთებით. ჰაერ-ალუმინის წყაროს ნაკლოვანებებს შორისაა საკმაოდ მაღალი შიდა წინააღმდეგობა, დაბალი სიმძლავრის სიმკვრივე, ძაბვის არასტაბილურობა გამონადენის დროს და ძაბვის ვარდნა ჩართვისას. ყველა ეს ხარვეზი გასწორებულია კომბინირებული დენის წყაროს (CPS) გამოყენებისას, რომელიც შედგება HAIT-ისა და ბატარეისგან.

კომბინირებული მიმდინარე წყაროები

"დატბორილი" წყაროს 6VAIT50 (ნახ. 4) გამონადენის მრუდი 10 Ah ტევადობის დალუქული ტყვიის ბატარეის 2SG10 დამუხტვისას ხასიათდება, როგორც სხვა დატვირთვების კვების შემთხვევაში, ძაბვის დაწევით პირველ წამებში, როდესაც დატვირთვა დაკავშირებულია. 10-15 წუთში ძაბვა იზრდება სამუშაო ძაბვამდე, რომელიც რჩება მუდმივი მთელი HAIT გამონადენის განმავლობაში. ჩაძირვის სიღრმე განისაზღვრება ალუმინის ანოდის ზედაპირის მდგომარეობით და მისი პოლარიზაციის მიხედვით.

სურათი 4- გამონადენის მრუდი 6VAIT50 2SG10-ის დატენვისას

მოგეხსენებათ, ბატარეის დატენვის პროცესი ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ძაბვა წყაროზე, რომელიც ენერგიას იძლევა, უფრო მაღალია, ვიდრე ბატარეაზე. HAIT-ის საწყისი ძაბვის უკმარისობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ ბატარეა იწყებს განმუხტვას HAIT-ზე და, შესაბამისად, საპირისპირო პროცესები იწყება HAIT-ის ელექტროდებზე, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ანოდების პასივიზაცია.

არასასურველი პროცესების თავიდან ასაცილებლად, HAIT-სა და ბატარეას შორის წრეში დამონტაჟებულია დიოდი. ამ შემთხვევაში, ბატარეის დატენვის დროს HAIT გამონადენის ძაბვა განისაზღვრება არა მხოლოდ ბატარეის ძაბვით, არამედ დიოდზე ძაბვის ვარდნით:

U VAIT \u003d U ACC + ΔU DIOD (1)

დიოდის შეყვანა წრედში იწვევს ძაბვის ზრდას როგორც HAIT-ზე, ასევე ბატარეაზე. წრეში დიოდის არსებობის გავლენა ილუსტრირებულია ნახ. 5, რომელიც გვიჩვენებს ძაბვის სხვაობის ცვლილებას HAIT-სა და ბატარეას შორის, როდესაც ბატარეა დამუხტავს მონაცვლეობით წრეში დიოდით და მის გარეშე.

ბატარეის დატენვის პროცესში დიოდის არარსებობის შემთხვევაში, ძაბვის სხვაობა მცირდება, ე.ი. HAIT-ის ეფექტურობის შემცირება, ხოლო დიოდის არსებობისას განსხვავება და, შესაბამისად, პროცესის ეფექტურობა იზრდება.

სურათი 5- ძაბვის სხვაობა 6VAIT125 და 2SG10 დიოდით და მის გარეშე დატენვისას

სურათი 6- 6VAIT125-ისა და 3NKGK11-ის გამონადენის დენების შეცვლა, როდესაც მომხმარებელი იკვებება

სურათი 7- KIT-ის სპეციფიკური ენერგიის ცვლილება (VAIT - ტყვიის ბატარეა) პიკური დატვირთვის წილის ზრდით.

საკომუნიკაციო საშუალებები ხასიათდება ენერგიის მოხმარებით ცვლადი, მათ შორის პიკური, დატვირთვის რეჟიმში. ჩვენ მოვახდინეთ მოხმარების ასეთი მოდელის სიმულაცია, როდესაც მომხმარებელს ვკვებავთ საბაზისო დატვირთვით 0,75 A და პიკური დატვირთვით 1,8 A KIT-დან, რომელიც შედგება 6VAIT125 და 3NKGK11-ისგან. KIT-ის კომპონენტების მიერ წარმოქმნილი (მოხმარებული) დენების ცვლილების ბუნება ნაჩვენებია ნახ. 6.

ნახატიდან ჩანს, რომ საბაზო რეჟიმში, HAIT უზრუნველყოფს საკმარისი დენის გამომუშავებას საბაზისო დატვირთვისა და ბატარეის დასატენად. პიკური დატვირთვის შემთხვევაში მოხმარება უზრუნველყოფილია HAIT-ის და ბატარეის მიერ წარმოქმნილი დენით.

ჩვენ მიერ ჩატარებულმა თეორიულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ KIT-ის სპეციფიკური ენერგია არის კომპრომისი HAPS-ისა და ბატარეის სპეციფიკურ ენერგიას შორის და იზრდება პიკური ენერგიის წილის შემცირებით (ნახ. 7). KIT-ის სპეციფიკური სიმძლავრე უფრო მაღალია, ვიდრე HAIT-ის სპეციფიკური სიმძლავრე და იზრდება პიკური დატვირთვის პროპორციის მატებასთან ერთად.

დასკვნები

შეიქმნა ენერგიის ახალი წყაროები, რომელიც დაფუძნებულია "ჰაერ-ალუმინის" ელექტროქიმიურ სისტემაზე, საერთო მარილის ხსნარით, როგორც ელექტროლიტი, ენერგეტიკული სიმძლავრით დაახლოებით 250 Ah და სპეციფიკური ენერგიით 300 Wh/kg-ზე მეტი.

შემუშავებული წყაროების დამუხტვა ხორციელდება რამდენიმე წუთში ელექტროლიტის და/ან ანოდების მექანიკური ჩანაცვლებით. წყაროების თვითგამოშვება უმნიშვნელოა და ამიტომ, გააქტიურებამდე, მათი შენახვა შესაძლებელია 15 წლის განმავლობაში. შემუშავებულია წყაროების ვარიანტები, რომლებიც განსხვავდებიან გააქტიურების გზით.

შესწავლილია ჰაერ-ალუმინის წყაროების მოქმედება ბატარეის დატენვისას და როგორც კომბინირებული წყაროს ნაწილი. ნაჩვენებია, რომ ნაკრების სპეციფიკური ენერგია და სპეციფიკური სიმძლავრე კომპრომისული მნიშვნელობებია და დამოკიდებულია პიკური დატვირთვის წილზე.

მათზე დაფუძნებული HAIT და KIT აბსოლუტურად ავტონომიურია და შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ საკომუნიკაციო აღჭურვილობის, არამედ სხვადასხვა საყოფაცხოვრებო აღჭურვილობის კვებისათვის: ელექტრო მანქანები, ნათურები, დაბალი სიმძლავრის მაცივრები და ა.შ. წყაროს აბსოლუტური ავტონომია საშუალებას იძლევა გამოიყენოს იგი. მინდორში, რეგიონებში, რომლებსაც არ აქვთ ცენტრალიზებული ელექტრომომარაგება, კატასტროფების და სტიქიური უბედურებების ადგილებში.

ბიბლიოგრაფია

1. რუსეთის ფედერაციის პატენტი №2118014. ლითონ-ჰაერის ელემენტი. / Dyachkov E.V., Kleimenov B.V., Korovin N.V., / / ​​IPC 6 N 01 M 12/06. 2/38. პროგ. 17.06.97 პუბლიკ. 20.08.98
2. კოროვინი ნ.ვ., კლეიმენოვი ბ.ვ., ვოლიგოვა ი.ა. & Voligov I.A.// Abstr. მეორე სიმპტომი. ნიუ მატერზე. საწვავის უჯრედისა და თანამედროვე ბატარეის სისტემებისთვის. 6-10 ივლისი. 1997 წელი მონრეალი. კანადა. v 97-7.
3. კოროვინი ნ.ვ., კლეიმენოვი ბ.ვ. Vestnik MPEI (გამოცემაში).

მუშაობა განხორციელდა პროგრამის „უმაღლესი განათლების სამეცნიერო კვლევა მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების პრიორიტეტულ მიმართულებებში“ ფარგლებში.