Исследование химических и энергетических свойств никель-цинковых аккумуляторов | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 февраля, печатный экземпляр отправим 5 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научные руководители: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Юный учёный №3 (3) ноябрь 2015 г.

Дата публикации: 04.11.2015

Статья просмотрена: 14 раз

Библиографическое описание:

Елагин Д. А., Корягина Л. В., Шкурапет Н. И. Исследование химических и энергетических свойств никель-цинковых аккумуляторов // Юный ученый. — 2015. — №3. — С. 136-138. — URL https://moluch.ru/young/archive/3/209/ (дата обращения: 24.01.2020).

 

Сегодня бурно развиваются технологии аккумуляторных батарей. Это связано с развитием различных отраслей промышленности и технологий, таких, как энергосберегающие технологии, портативная электроника, автономный электротранспорт, альтернативные источники энергии. Все эти отрасли требуют сохранения электрической энергии в том или ином масштабе. Для этого применяются вторичные химические источники тока, т. е. аккумуляторы.

С точки зрения эффективности лидерами являются литий-ионные аккумуляторы, но у них есть ряд существенных недостатков. Прежде всего, это причины экономического характера. Литий достаточно дорогой металл. Кроме того, литиевые аккумуляторы требуют специальных мер пожарной безопасности как активной, так и пассивной. Литиевые аккумуляторы оптимально работают в относительно узком диапазоне температур. Это приводит к тому, что в менее критических приложениях имеет смысл использовать более дешевые альтернативы [1]. Классической альтернативой является свинцовые кислотные, щелочные никель-железные, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы. Недостатком свинцовых аккумуляторов является их большая масса. Щелочные никель-железные батареи имеют малую емкость и высокий саморазряд. Никель-кадмиевые аккумуляторы опасны для окружающей среды из-за высокой токсичности кадмия. Никель-металлогидридные аккумуляторы требуют точного соблюдения режима заряда и разряда, иначе значительно теряют емкость.

Альтернативой являются никель-цинковые аккумуляторы. Этот тип аккумулятора известен с 1920-х годов, но его ресурс был небольшой [2]. В настоящее время эта проблема частично решена. Такой аккумулятор достаточно дешевый при массовом производстве, умеренно чувствительный к режиму работы, безопасный для окружающей среды и может быть достаточно легко переработан.

Серьезной общей проблемой является несоответствие заявленных и реальных параметров аккумулятора. Довольно часто недобросовестные производители просто используют в разы меньшее количество реагентов, поэтому такой аккумулятор имеет очень малую емкость [1]. Для классических типов аккумуляторов эта задача решается за счет использования интеллектуальных зарядно-разрядных устройств и весовым контролем, некачественный аккумулятор намного легче. Для никель-цинковых аккумуляторов таких устройств не существует, и нет никаких данных о реальном количестве реагентов. Поэтому целью работы является измерение реальной емкости никель-цинкового аккумулятора, измерение коэффициента отдачи тока и измерение количества вещества электродов.

Для успешного достижения цели были решены следующие задачи:

  1.                Разработано зарядно-разрядное устройство (рис.2), которое позволило получить кривые заряда и разряда никель-цинкового аккумулятора.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема зарядного устройства. Микрокомпьютер на схеме не показан. Для проведения исследования разряда стабилизаторы с обвязкой заменялись на резистор 5.4 Ом, 2 Вт.

circuit

Рис. 1. Принципиальная схема зарядного устройства

 

2014-11-16 19

Рис. 2. Общий вид зарядно–разрядного устройства

 

  1.                Подобрана методика измерения содержания никеля и цинка в аккумуляторе.
  2.                Проведен количественный анализ содержания аккумулятора.

Объектом исследования являлись никель-цинковые аккумуляторы габарита АА производства Pkcell, Китай.

В ходе работы была проанализирована литература по химии, физике и электронике по исследованию аккумуляторов. По его результатам была разработана схема прибора. Прибор был изготовлен и применен для экспериментального определения свойств аккумуляторов. Были получены результаты химического анализа, подтверждающие теоретические расчеты, но энергетические параметры исследованных аккумуляторов не соответствуют заявленным. Новизна работы заключается в выборе достаточно малоизвестного и неисследованного типа аккумуляторов.

 

Литература:

 

  1.      Crompton T. R. Battery Reference Book / T. R. Crompton; Newnes, 2000. — 800 с.
  2.      Dell R. M. Understanding Batteries / R. M. Dell, D. A. J Rand — Royal Society of Chemistry, 2001. — 223 с.
  3.      В.І. Лебідь. Фізичнахімія / Підручник. Харків: Фоліо, 2005. — 478с.
  4.      Lee S.-H. Poly(acrylamide-co-acrylic acid) Gel Electrolytes for Ni-Zn Secondary Batteries / S.-H. Lee, K. Kim, C.-W. Yi // Bull. KoreanChem. Soc. 2013, Vol. 34, No. 3 — p. 717.
  5.      Золотов Ю. А., Дорохова Е. Н., Фадеева В. И. Основы аналитической химии. Кн. 2: Методы химического анализа. — М.: «Высшая школа», 2002. — 494 с.
  6.      Мазо Г. Н. Методы атомного спектрального анализа // Cоросовский образовательный журнал. — 2000. — № 7. — C. 31–34.
  7.      CCCV Li-Ion battery charger — [Электронныйресурс] — http://www.tayloredge.com/reference/Circuits/0120Charger/0120.pdf
  8.      LM117/LM317A/LM317-N Three-Terminal Adjustable regulator — [Электронныйресурс] — http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm117.pdf
  9.      LM158/LM258/LM358/LM2904 Low Power Dual Operational Amplifiers — [Электронныйресурс] — www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158-n.pdf
  10. Margolis M. Arduino Cookbook / M. Margolis; O’Reilly, 2011. — 658 c.
  11. NiZn Rechargeable Battery AA 2500mWh Amplifiers — [Электронныйресурс] — http://www.pkcell.net/?p=856
Основные термины (генерируются автоматически): аккумулятор, зарядное устройство, малая емкость, никель-цинковый аккумулятор, окружающая среда, принципиальная схема.


Похожие статьи

Утилизация автомобильных аккумуляторов | Статья в журнале...

В статье рассматриваются методы утилизации автомобильных аккумуляторов нескольких типов. Предложены варианты улучшения этого процесса, как и экономической, так и с экологической точки зрения. Рассмотрены действия, которые следует предпринять сейчас...

Литий-ионные аккумуляторы | Статья в журнале «Молодой ученый»

Высокоемкие аккумуляторы обычно имеют небольшие размеры борнов (токосъемников) в сравнении с

Функция заряда малым током часто возлагается не на зарядное устройство, а на

Чем выше ток заряда, тем меньше аккумулятор «наберет» емкости и тем пристальней...

Батарейка как источник Zn. Экологическая опасность и пути ее...

В данной работе характеризуется такой элемент как цинк, который вместе с другими тяжелыми металлами выделяется при коррозии аккумулятора. Определены негативные последствия попадания цинка в окружающую среду (атмосфера, гидросфера, литосфера)...

Обзор методов оценки заряженности стартерных аккумуляторных...

Оперативная проверка степени заряженности аккумуляторных батарей является перспективным направлением развития системы бортовой диагностики автомобиля. Она позволит контролировать состояние батареи во время каждого запуска и своевременно...

Анализ метода измерения температуры электролита...

Для оперативного контроля температуры аккумулятора применяется контроль температуры аккумулятора по величине температуры отрицательной клеммы. Авторы статьи поставили цель проверить правильность применения метода контроля температуры электролита по контролю...

Системы оперативного постоянного тока для ПС 110 — 220 кВ

Аккумуляторные батареи являются наиболее надежным источником питания вторичных устройств, так как они обеспечивают автономное

В аварийном режиме батареи принимают нагрузку всех электроприемников постоянного тока, обеспечивая действие РЗиА, а также...

Расчет емкости аккумуляторных батарей | Статья в журнале...

В данной статье приведен расчет емкости аккумуляторных батарей.

Электрический аккумулятор предназначен для хранения и отдаче электрической энергии. Когда электрические аккумуляторы соединены вместе и образуют группу, то это уже аккумуляторная батарея.

Разработка и изготовление электронного прибора Multi Power Bank...

К сожалению, аккумуляторы мобильных устройств еще далеки от совершенства и от

На сегодняшний день только «дремучий» человек незнаком с автономными зарядными

Внешний аккумулятор Multi Power Bank разработан и изготовлен с учетом вышеизложенных...

Устройство автомобильной аккумуляторной батареи. Недостатки...

Автомобильный аккумулятор (точнее — автомобильная аккумуляторная батарея [сокр. автомобильная АКБ]) — тип электрического аккумулятора, применяемый на автомобильном или мототранспорте.

Похожие статьи

Утилизация автомобильных аккумуляторов | Статья в журнале...

В статье рассматриваются методы утилизации автомобильных аккумуляторов нескольких типов. Предложены варианты улучшения этого процесса, как и экономической, так и с экологической точки зрения. Рассмотрены действия, которые следует предпринять сейчас...

Литий-ионные аккумуляторы | Статья в журнале «Молодой ученый»

Высокоемкие аккумуляторы обычно имеют небольшие размеры борнов (токосъемников) в сравнении с

Функция заряда малым током часто возлагается не на зарядное устройство, а на

Чем выше ток заряда, тем меньше аккумулятор «наберет» емкости и тем пристальней...

Батарейка как источник Zn. Экологическая опасность и пути ее...

В данной работе характеризуется такой элемент как цинк, который вместе с другими тяжелыми металлами выделяется при коррозии аккумулятора. Определены негативные последствия попадания цинка в окружающую среду (атмосфера, гидросфера, литосфера)...

Обзор методов оценки заряженности стартерных аккумуляторных...

Оперативная проверка степени заряженности аккумуляторных батарей является перспективным направлением развития системы бортовой диагностики автомобиля. Она позволит контролировать состояние батареи во время каждого запуска и своевременно...

Анализ метода измерения температуры электролита...

Для оперативного контроля температуры аккумулятора применяется контроль температуры аккумулятора по величине температуры отрицательной клеммы. Авторы статьи поставили цель проверить правильность применения метода контроля температуры электролита по контролю...

Системы оперативного постоянного тока для ПС 110 — 220 кВ

Аккумуляторные батареи являются наиболее надежным источником питания вторичных устройств, так как они обеспечивают автономное

В аварийном режиме батареи принимают нагрузку всех электроприемников постоянного тока, обеспечивая действие РЗиА, а также...

Расчет емкости аккумуляторных батарей | Статья в журнале...

В данной статье приведен расчет емкости аккумуляторных батарей.

Электрический аккумулятор предназначен для хранения и отдаче электрической энергии. Когда электрические аккумуляторы соединены вместе и образуют группу, то это уже аккумуляторная батарея.

Разработка и изготовление электронного прибора Multi Power Bank...

К сожалению, аккумуляторы мобильных устройств еще далеки от совершенства и от

На сегодняшний день только «дремучий» человек незнаком с автономными зарядными

Внешний аккумулятор Multi Power Bank разработан и изготовлен с учетом вышеизложенных...

Устройство автомобильной аккумуляторной батареи. Недостатки...

Автомобильный аккумулятор (точнее — автомобильная аккумуляторная батарея [сокр. автомобильная АКБ]) — тип электрического аккумулятора, применяемый на автомобильном или мототранспорте.

Задать вопрос