Zinko-vzduchové baterie (Zinc-Air). Zinko-vzduchové baterie Komfort používání a stabilní provoz zařízení

V pátém čísle našeho magazínu jsme si řekli, jak si sami vyrobit plynový akumulátor a v šestém čísle olovně-draselný akumulátor. Čtenářům nabízíme další typ zdroje proudu - vzduchovo-zinkový prvek. Tento prvek během provozu nevyžaduje nabíjení, což je velmi důležitá výhoda oproti bateriím.

Zinko-vzduchový prvek je nyní nejpokročilejším zdrojem proudu, protože má relativně vysokou měrnou energii (110-180 Wh / kg), snadno se vyrábí a provozuje a je nejslibnější z hlediska zvýšení svých specifických vlastností. Teoreticky vypočtená hustota výkonu prvku zinek-vzduch může být až 880 Wh/kg. Pokud je dosaženo byť jen poloviny tohoto výkonu, stane se prvek velmi vážným soupeřem spalovacího motoru.

Velmi důležitou výhodou vzduchovo-zinkového prvku je

malá změna napětí při zatížení při vybíjení. Kromě toho má takový prvek značnou pevnost, protože jeho nádoba může být vyrobena z oceli.

Princip činnosti vzduchovo-zinkových prvků je založen na použití elektrochemického systému: zinek - roztok žíravého draslíku - aktivní uhlí, které adsorbuje kyslík ze vzduchu. Volbou složení elektrolytu, aktivní hmoty elektrod a volbou optimálního provedení prvku je možné výrazně zvýšit jeho měrný výkon.

Novinka slibuje trojnásobné překonání lithium-iontových baterií ve spotřebě energie a zároveň poloviční cenu.

Všimněte si, že nyní se zinko-vzduchové baterie vyrábějí pouze ve formě jednorázových článků nebo „nabíjecí“ ručně, tedy výměnou kazety. Mimochodem, tento typ baterie je bezpečnější než lithium-iontová, protože neobsahuje těkavé látky, a proto se nemůže vznítit.

Hlavní překážkou vytváření dobíjecích možností ze sítě – tedy baterií – je rychlá degradace zařízení: elektrolyt se deaktivuje, oxidačně-redukční reakce se zpomalí a úplně zastaví již po několika cyklech dobití.

Abychom pochopili, proč k tomu dochází, musíme nejprve popsat princip fungování vzduchozinkových prvků. Baterie se skládá ze vzduchových a zinkových elektrod a elektrolytu. Během vybíjení vzduch přicházející zvenčí, nikoli bez pomoci katalyzátorů, vytváří ve vodném roztoku elektrolytu hydroxylové ionty (OH -).

Oxidují zinkovou elektrodu. Během této reakce se uvolňují elektrony, které tvoří proud. Během nabíjení baterie jde proces opačným směrem: na vzduchové elektrodě se vytváří kyslík.

Dříve při provozu dobíjecí baterie vodný roztok elektrolytu často jednoduše vyschl nebo pronikl příliš hluboko do pórů vzduchové elektrody. Usazený zinek byl navíc nerovnoměrně rozmístěn a vytvářel rozvětvenou strukturu, díky čemuž začaly mezi elektrodami docházet ke zkratům.

Tyto nedostatky novinka postrádá. Speciální gelující a adstringentní přísady kontrolují vlhkost a tvar zinkové elektrody. Kromě toho vědci navrhli nové katalyzátory, které také výrazně zlepšily výkon prvků.

Zatím nejlepší výkon prototypů nepřesahuje stovky dobíjecích cyklů (foto ReVolt).

Generální ředitel ReVolt James McDougall věří, že první produkty budou na rozdíl od současných prototypů dobíjeny až 200krát a brzy budou schopny dosáhnout hranice 300-500 cyklů. Tento indikátor umožní použití prvku například v mobilních telefonech nebo noteboocích.

Prototyp nové baterie byl vyvinut v norské výzkumné nadaci SINTEF, zatímco ReVolt produkt komercializuje (ilustrace ReVolt).

ReVolt také vyvíjí zinko-vzduchové baterie pro elektrická vozidla. Takové produkty připomínají palivové články. Zinková suspenze v nich hraje roli kapalné elektrody, zatímco vzduchová elektroda se skládá ze soustavy trubic.

Elektřina se vyrábí čerpáním suspenze skrz trubky. Výsledný oxid zinečnatý je pak uložen v jiném oddělení. Při opětovném nabití prochází stejnou cestou a oxid se mění zpět na zinek.

Takové baterie mohou produkovat více elektřiny, protože objem kapalné elektrody může být mnohem větší než objem vzduchové elektrody. McDougall věří, že tento typ článků by se dal dobít dva až deset tisíckrát.

Miniaturní vzduchovo-zinkové baterie (galvanické „pilulky“) o jmenovitém napětí 1,4V slouží ke spolehlivému a nepřerušovanému provozu analogových a digitálních sluchadel, zesilovačů zvuku a kochleárních implantátů. Vysoká šetrnost mikrobaterií k životnímu prostředí a nemožnost úniku zajišťují úplnou bezpečnost spotřebitele. Náš internetový obchod vám nabízí ke koupi za přijatelné ceny nejširší sortiment vysoce kvalitních baterií do sluchadel do uší, do uší a za uši.

Výhody baterií do sluchadel

Pouzdro zinko-vzduchové baterie obsahuje zinkovou anodu, vzduchovou elektrodu a elektrolyt. Katalyzátorem oxidační reakce a vzniku elektrického proudu je vzdušný kyslík, který vstupuje přes speciální membránu do pouzdra. Tato konfigurace baterie poskytuje řadu výkonnostních výhod:

• kompaktnost a nízká hmotnost;
• snadné skladování a použití;
• jednotná návratnost poplatku;
• nízké samovybíjení (od 2 % ročně);
• dlouhá životnost.

Abyste mohli včas vyměnit opotřebované baterie za nové v zařízeních s nízkým, středním a vysokým výkonem, prodáváme baterie do sluchadel v Petrohradě ve výhodných baleních po 4, 6 nebo 8 ks.

Jak koupit baterie do sluchadel

Na našich stránkách můžete vždy zakoupit maloobchodně i velkoobchodně baterie do přístrojů pro zesilování sluchu od známých výrobců Renata, GP, Energizer, Camelion. Pro správný výběr velikosti baterie použijte naši tabulku zaměřenou na barvu ochranné fólie a typ zařízení.

Naše ceny jsou nižší než u konkurence, protože nakupujeme přímo od výrobce.

Tyto prvky se vyznačují nejvyšší hustotou ze všech moderních technologií. Důvodem byly komponenty použité v těchto bateriích. Tyto články využívají jako katodové činidlo atmosférický kyslík, což se odráží i v jejich názvu. Aby vzduch mohl reagovat se zinkovou anodou, jsou v pouzdře baterie vytvořeny malé otvory. V těchto článcích se jako elektrolyt používá hydroxid draselný, který je vysoce vodivý.
Zinkové vzduchové články, původně navržené jako nedobíjecí zdroj energie, mají dlouhou a stabilní životnost, alespoň pokud jsou skladovány vzduchotěsně a neaktivní. V tomto případě během roku skladování ztratí takové prvky asi 2 procenta své kapacity. Jakmile se do baterie dostane vzduch, tyto baterie nevydrží déle než měsíc, ať už je používáte nebo ne.
Někteří výrobci začali stejnou technologii používat u dobíjecích článků. Nejlepší ze všeho je, že takové prvky se osvědčily při dlouhodobém provozu v zařízeních s nízkou spotřebou. Hlavní nevýhodou těchto prvků je vysoký vnitřní odpor, což znamená, že pro dosažení vysokého výkonu musí být obrovské. A to znamená nutnost vytvořit v notebookech další přihrádky na baterie, velikostně srovnatelné se samotným počítačem.
Je však třeba poznamenat, že takovou aplikaci začali dostávat poměrně nedávno. Prvním takovým produktem je společný výtvor společnosti Hewlett-Packard Co. a AER Energy Resources Inc. - PowerSlice XL - ukázal nedokonalost této technologie při použití v přenosných počítačích. Tato baterie určená pro notebook HP OmniBook 600 vážila 3,3 kg – více než samotný počítač. Poskytla pouze 12 hodin práce. Energizer také začal používat tuto technologii ve svých malých knoflíkových bateriích používaných ve sluchadlech.
Dobíjení baterií také není snadný úkol. Chemické procesy jsou velmi citlivé na elektrický proud dodávaný do baterie. Pokud je použité napětí příliš nízké, baterie bude vydávat proud místo příjmu. Pokud je napětí příliš vysoké, mohou začít nežádoucí reakce, které mohou prvek poškodit. Například, když se napětí zvýší, síla proudu se nutně zvýší, v důsledku toho se baterie přehřeje. A pokud budete článek nabíjet i po jeho plném nabití, mohou se v něm začít uvolňovat výbušné plyny a může dojít i k explozi.

Technologie nabíjení
Moderní zařízení pro dobíjení jsou poměrně složitá elektronická zařízení s různým stupněm ochrany - jak pro vás, tak pro vaše baterie. Ve většině případů má každý typ článku svou vlastní nabíječku. Při nesprávném používání nabíječky může dojít k poškození nejen baterií, ale i samotného zařízení, případně i systémů napájených bateriemi.
Existují dva režimy provozu nabíječek - s konstantním napětím a s konstantním proudem.
Nejjednodušší jsou zařízení s konstantním napětím. Vždy produkují stejné napětí a dodávají proud, který závisí na úrovni baterie (a dalších faktorech prostředí). Jak se baterie nabíjí, její napětí roste, takže rozdíl mezi potenciály nabíječky a baterie se zmenšuje. V důsledku toho obvodem protéká méně proudu.
K takovému zařízení je potřeba pouze transformátor (pro snížení nabíjecího napětí na úroveň požadovanou baterií) a usměrňovač (pro usměrnění AC na DC používaný k nabíjení baterie). Taková jednoduchá dobíjecí zařízení se používají k nabíjení automobilových a lodních baterií.
Olověné baterie pro nepřerušitelné zdroje energie jsou zpravidla nabíjeny podobnými zařízeními. Kromě toho se zařízení s konstantním napětím používají také k dobíjení lithium-iontových článků. Jen jsou tam přidané obvody na ochranu baterií a jejich majitelů.
Druhý typ nabíječky poskytuje konstantní proud a mění napětí tak, aby poskytoval požadované množství proudu. Jakmile napětí dosáhne úrovně plného nabití, nabíjení se zastaví. (Pamatujte, že napětí vytvořené článkem klesá, jak se vybíjí.) Typicky taková zařízení nabíjejí nikl-kadmiové a nikl-metalhydridové články.
Kromě požadované úrovně napětí musí nabíječky vědět, jak dlouho trvá dobití článku. Baterie se může poškodit, pokud ji budete nabíjet příliš dlouho. V závislosti na typu baterie a na "inteligenci" nabíječky se pro stanovení doby nabíjení používá několik technologií.
V nejjednodušších případech se používá napětí generované baterií. Nabíječka monitoruje napětí baterie a vypne se, když napětí baterie dosáhne prahové úrovně. Tato technologie ale není vhodná pro všechny prvky. Například pro nikl-kadmium to není přijatelné. V těchto prvcích je vybíjecí křivka blízká přímce a může být velmi obtížné určit prahovou úroveň napětí.
„Sofistikovanější“ nabíječky určují dobu dobíjení podle teploty. To znamená, že zařízení sleduje teplotu článku a vypíná nebo snižuje nabíjecí proud, když se baterie začne zahřívat (což znamená přebití). Obvykle jsou do takových baterií zabudovány teploměry, které hlídají teplotu prvku a vysílají příslušný signál do nabíječky.
"Chytrá" zařízení používají obě tyto metody. Mohou přejít z vysokého nabíjecího proudu na nízký nabíjecí proud, nebo mohou udržovat konstantní proud pomocí speciálních napěťových a teplotních senzorů.
Standardní nabíječky dávají menší nabíjecí proud, než je vybíjecí proud článku. A nabíječky s velkou hodnotou proudu dávají větší proud, než je jmenovitý vybíjecí proud baterie. Zařízení pro udržovací nabíjení využívá proud tak malý, že téměř neumožňuje samovybíjení baterie (taková zařízení se podle definice používají ke kompenzaci samovybíjení). Typicky je nabíjecí proud v takových zařízeních jedna dvacetina nebo jedna třicetina jmenovitého vybíjecího proudu baterie. Moderní nabíječky často zvládají více nabíjecích proudů. Nejprve používají vyšší proudy a postupně přecházejí na nižší proudy, když se blíží plnému nabití. Pokud používáte baterii, která vydrží udržovací nabíjení (např. nikl-kadmium ne), pak se na konci dobíjecího cyklu zařízení přepne do tohoto režimu. Většina nabíječek notebooků a mobilních telefonů je navržena tak, aby byly trvale zapojeny do článků, aniž by je poškodily.