Çinko-hava pilleri (Zinc-Air). Zinc-air piller Cihazların kullanım rahatlığı ve kararlı çalışması

Dergimizin beşinci sayısında kendimize gaz akümülatörü, altıncı sayısında ise kurşun-potas akümülatörü nasıl yapacağımızı anlattık. Okuyuculara başka tür bir akım kaynağı sunuyoruz - bir hava-çinko elementi. Bu eleman, çalışma sırasında şarj gerektirmez, bu da pillere göre çok önemli bir avantajdır.

Çinko-hava elementi, nispeten yüksek özgül enerjiye (110-180 Wh/kg) sahip olması, üretiminin ve işletilmesinin kolay olması ve özgül özelliklerini artırması açısından en umut verici olması nedeniyle günümüzde en gelişmiş akım kaynağıdır. Bir çinko-hava elementinin teorik olarak hesaplanan güç yoğunluğu 880 Wh/kg'a kadar çıkabilir. Bu gücün yarısına bile ulaşılsa eleman içten yanmalı motora çok ciddi bir rakip haline gelecektir.

Hava-çinko elementinin çok önemli bir avantajı,

boşalırken yük altında voltajda küçük bir değişiklik. Ek olarak, böyle bir eleman, kabı çelikten yapılabileceğinden, önemli bir güce sahiptir.

Hava-çinko elementlerinin çalışma prensibi, bir elektrokimyasal sistemin kullanımına dayanmaktadır: çinko - bir kostik potasyum çözeltisi - havadan oksijeni emen aktif karbon. Elektrolit bileşimlerini, elektrotların aktif kütlesini seçerek ve elemanın optimum tasarımını seçerek, özgül gücünü önemli ölçüde artırmak mümkündür.

Yenilik, enerji tüketimi açısından lityum iyon pilleri üç kat aşmayı ve aynı zamanda yarı yarıya daha pahalıya mal olmayı vaat ediyor.

Artık çinko-hava pillerinin yalnızca tek kullanımlık hücreler şeklinde üretildiğini veya manuel olarak, yani kartuş değiştirilerek "şarj edilebilir" olduğunu unutmayın. Bu arada, bu tür piller, uçucu maddeler içermediği ve dolayısıyla tutuşamadığı için lityum iyondan daha güvenlidir.

Ağdan şarj edilebilir seçenekler - yani piller - oluşturmanın önündeki ana engel, cihazın hızlı bir şekilde bozulmasıdır: elektrolit devre dışı bırakılır, oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları yavaşlar ve yalnızca birkaç yeniden şarj döngüsünden sonra tamamen durur.

Bunun neden olduğunu anlamak için önce hava-çinko elementlerinin çalışma prensibini açıklamalıyız. Akü, hava ve çinko elektrotlar ve elektrolitten oluşur. Boşaltma sırasında, katalizörlerin yardımı olmadan dışarıdan gelen hava, sulu bir elektrolit çözeltisinde hidroksil iyonları (OH-) oluşturur.

Çinko elektrotu okside ederler. Bu reaksiyon sırasında, bir akım oluşturan elektronlar serbest bırakılır. Akü şarjı sırasında süreç ters yönde ilerler: hava elektrotunda oksijen üretilir.

Daha önce, şarj edilebilir bir pilin çalışması sırasında, sulu elektrolit çözeltisi genellikle basitçe kurur veya hava elektrodunun gözeneklerine çok derinden nüfuz ederdi. Ek olarak, biriken çinko, elektrotlar arasında kısa devrelerin oluşmaya başlaması nedeniyle dallı bir yapı oluşturarak düzensiz bir şekilde dağıldı.

Yenilik bu eksikliklerden yoksundur. Özel jelleştirici ve büzücü katkı maddeleri, çinko elektrotun nemini ve şeklini kontrol eder. Ek olarak, bilim adamları, elementlerin performansını da önemli ölçüde artıran yeni katalizörler önerdiler.

Şimdiye kadar, prototiplerin en iyi performansı yüzlerce şarj döngüsünü geçmedi (fotoğraf ReVolt).

ReVolt CEO'su James McDougall, mevcut prototiplerin aksine ilk ürünlerin 200 defaya kadar şarj edileceğine ve yakında 300-500 döngü işaretine ulaşabileceğine inanıyor. Bu gösterge, öğenin örneğin cep telefonlarında veya dizüstü bilgisayarlarda kullanılmasına izin verecektir.

Yeni pilin prototipi, Norveçli araştırma kuruluşu SINTEF'te geliştirildi ve ReVolt ürünü ticarileştiriyor (ReVolt çizimi).

ReVolt ayrıca elektrikli araçlar için çinko hava pilleri geliştiriyor. Bu tür ürünler yakıt hücrelerine benzer. İçlerindeki çinko süspansiyonu bir sıvı elektrot görevi görürken, hava elektrodu bir tüp sisteminden oluşur.

Süspansiyonun borulardan pompalanmasıyla elektrik üretilir. Ortaya çıkan çinko oksit daha sonra başka bir bölmede depolanır. Yeniden şarj edildiğinde aynı yoldan geçer ve oksit tekrar çinkoya dönüşür.

Bu tür piller, sıvı elektrodun hacmi hava elektrodunun hacminden çok daha büyük olabileceğinden daha fazla elektrik üretebilir. McDougall, bu tür bir hücrenin iki ila on bin kez yeniden doldurulabileceğine inanıyor.

Analog ve dijital işitme cihazlarının, ses yükselticilerin ve koklear implantların güvenilir ve kesintisiz çalışması için 1,4 V nominal gerilime sahip minyatür hava-çinko piller (galvanik "haplar") kullanılır. Mikro pillerin yüksek çevre dostu olması ve sızıntı yapmaması, tam bir tüketici güvenliği sağlar. Çevrimiçi mağazamız, kulak içi, kulak içi ve kulak arkası işitme cihazları için en geniş yüksek kaliteli pil yelpazesini uygun fiyatlarla satın almanızı sağlar.

İşitme Cihazı Pillerinin Faydaları

Çinko hava pil muhafazası çinko anot, hava elektrodu ve elektrolit içerir. Oksidasyon reaksiyonu ve elektrik akımı oluşumu için katalizör, mahfazadaki özel bir zardan giren atmosferik oksijendir. Bu pil yapılandırması bir dizi performans avantajı sağlar:

• kompaktlık ve düşük ağırlık;
• depolama ve kullanım kolaylığı;
• tek tip ücret iadesi;
• düşük kendi kendine deşarj (yılda %2'den);
• uzun servis ömrü.

Düşük, orta ve yüksek güçlü cihazlarda eskiyen pilleri zamanında yenisiyle değiştirebilmeniz için St. Petersburg'da işitme cihazı pillerini 4, 6 veya 8'li uygun paketler halinde satıyoruz.

İşitme cihazı pilleri nasıl satın alınır

Web sitemizde her zaman tanınmış üreticilerden Renata, GP, Energizer, Camelion'dan perakende ve toptan işitme yükseltme cihazları pilleri satın alabilirsiniz. Pilin boyutunu doğru bir şekilde seçmek için, koruyucu filmin rengine ve cihazın türüne odaklanan tablomuzu kullanın.

Doğrudan üreticiden satın aldığımız için fiyatlarımız rakiplerimizden daha düşüktür.

Bu unsurlar, tüm modern teknolojilerin en yüksek yoğunluğu ile karakterize edilir. Bunun nedeni ise bu pillerde kullanılan bileşenlerdi. Bu hücreler, adlarına yansıyan katot reaktifi olarak atmosferik oksijeni kullanır. Havanın çinko anot ile reaksiyona girmesi için pil kutusunda küçük delikler açılır. Bu hücrelerde elektrolit olarak oldukça iletken olan potasyum hidroksit kullanılır.
Başlangıçta yeniden şarj edilemeyen bir güç kaynağı olarak tasarlanan çinko hava pilleri, en azından hava geçirmez ve aktif olmadığında saklandığında uzun ve istikrarlı bir raf ömrüne sahiptir. Bu durumda depolama yılı boyunca bu tür elemanlar kapasitelerinin yaklaşık yüzde 2'sini kaybeder. Pilin içine hava girdikten sonra, kullansanız da kullanmasanız da bu piller bir aydan fazla dayanmaz.
Bazı üreticiler aynı teknolojiyi şarj edilebilir hücrelerde kullanmaya başladılar. Hepsinden iyisi, bu tür elemanların düşük güçlü cihazlarda uzun süreli çalışma sırasında kendilerini kanıtlamış olmalarıdır. Bu elemanların ana dezavantajı, yüksek iç dirençtir, bu da yüksek güce ulaşmak için çok büyük olmaları gerektiği anlamına gelir. Bu da dizüstü bilgisayarlarda, boyut olarak bilgisayarın kendisiyle karşılaştırılabilir ek pil bölmeleri oluşturma ihtiyacı anlamına gelir.
Ancak, son zamanlarda böyle bir başvuru almaya başladıklarını belirtmek gerekir. Bu türden ilk ürün, Hewlett-Packard Co.'nun ortak ürünüdür. ve AER Enerji Kaynakları A.Ş. - PowerSlice XL - taşınabilir bilgisayarlarda kullanıldığında bu teknolojinin kusurlu olduğunu gösterdi. HP OmniBook 600 dizüstü bilgisayar için tasarlanan bu pil, bilgisayarın kendisinden daha fazla olan 3,3 kg ağırlığındaydı. Sadece 12 saat çalışma sağladı. Energizer, işitme cihazlarında kullanılan küçük düğme pillerinde de bu teknolojiyi kullanmaya başladı.
Pilleri şarj etmek de kolay bir iş değildir. Kimyasal işlemler, bataryaya verilen elektrik akımına çok duyarlıdır. Uygulanan voltaj çok düşükse, pil almak yerine akım verecektir. Voltaj çok yüksekse, elemana zarar verebilecek istenmeyen reaksiyonlar başlayabilir. Örneğin, voltaj yükseltildiğinde, akım gücü mutlaka artacaktır, bunun sonucunda pil aşırı ısınacaktır. Ve pili tamamen şarj ettikten sonra şarj etmeye devam ederseniz, içinde patlayıcı gazlar salınmaya başlayabilir ve hatta bir patlama meydana gelebilir.

Şarj teknolojileri
Şarj için modern cihazlar, hem sizin hem de pilleriniz için çeşitli koruma derecelerine sahip oldukça karmaşık elektronik cihazlardır. Çoğu durumda, her hücre tipinin kendi şarj cihazı vardır. Şarj cihazı yanlış kullanılırsa sadece piller değil, cihazın kendisi ve hatta pille çalışan sistemler zarar görebilir.
Şarj cihazlarının iki çalışma modu vardır - sabit voltaj ve sabit akım ile.
En basiti sabit voltajlı cihazlardır. Her zaman aynı voltajı üretirler ve pil seviyesine (ve diğer çevresel faktörlere) bağlı bir akım sağlarlar. Akü şarj olurken voltajı artar, dolayısıyla şarj cihazı ile akü arasındaki potansiyel farkı azalır. Sonuç olarak, devreden daha az akım geçer.
Böyle bir cihaz için gerekli olan tek şey bir transformatör (şarj voltajını pilin gerektirdiği seviyeye düşürmek için) ve bir doğrultucudur (aküyü şarj etmek için kullanılan AC'yi DC'ye doğrultmak için). Bu tür basit şarj cihazları, araba ve gemi akülerini şarj etmek için kullanılır.
Kural olarak, kesintisiz güç kaynakları için kurşun piller benzer cihazlar tarafından şarj edilir. Ek olarak, lityum iyon hücrelerini şarj etmek için sabit voltajlı cihazlar da kullanılır. Sadece pilleri ve sahiplerini korumak için eklenen devreler vardır.
İkinci tip şarj cihazı, sabit bir akım sağlar ve gerekli miktarda akımı sağlamak için voltajı değiştirir. Voltaj tam şarj seviyesine ulaştığında, şarj işlemi durur. (Unutmayın, hücrenin oluşturduğu voltaj boşaldıkça düşer.) Tipik olarak, bu tür cihazlar nikel-kadmiyum ve nikel-metal hidrit hücreleri şarj eder.
İstenen voltaj seviyesine ek olarak, şarj cihazlarının hücreyi yeniden şarj etmenin ne kadar sürdüğünü bilmesi gerekir. Çok uzun süre şarj ederseniz pil zarar görebilir. Batarya tipine ve şarj cihazının "zekasına" bağlı olarak, şarj süresini belirlemek için çeşitli teknolojiler kullanılır.
En basit durumlarda, bu, pil tarafından üretilen voltajı kullanır. Şarj cihazı akü voltajını izler ve akü voltajı bir eşik seviyesine ulaştığında kapanır. Ancak bu teknoloji tüm unsurlar için uygun değildir. Örneğin, nikel-kadmiyum için kabul edilemez. Bu elemanlarda deşarj eğrisi düz bir çizgiye yakındır ve eşik voltaj seviyesini belirlemek çok zor olabilir.
Daha "sofistike" şarj cihazları, şarj süresini sıcaklığa göre belirler. Yani cihaz, hücrenin sıcaklığını izler ve pil ısınmaya başladığında (aşırı şarj anlamına gelir) şarj akımını kapatır veya azaltır. Genellikle, bu tür pillere, elemanın sıcaklığını izleyen ve şarj cihazına uygun sinyali ileten termometreler yerleştirilmiştir.
"Akıllı" cihazlar bu yöntemlerin her ikisini de kullanır. Yüksek şarj akımından düşük şarj akımına geçebilirler veya özel voltaj ve sıcaklık sensörleri kullanarak sabit bir akımı koruyabilirler.
Standart şarj cihazları, hücrenin deşarj akımından daha az şarj akımı verir. Ve büyük akım değerine sahip şarj cihazları, akünün nominal deşarj akımından daha fazla akım verir. Bir damlama şarj cihazı, pilin kendi kendine boşalmasına neredeyse izin vermeyecek kadar küçük bir akım kullanır (tanım gereği, bu tür cihazlar kendi kendine boşalmayı telafi etmek için kullanılır). Tipik olarak, bu tür cihazlardaki şarj akımı, pilin nominal deşarj akımının yirmide biri veya otuzda biri kadardır. Modern şarj cihazları genellikle birden fazla şarj akımıyla başa çıkabilir. İlk başta daha yüksek akımlar kullanırlar ve tam şarja yaklaştıkça yavaş yavaş daha düşük akımlara geçerler. Yavaş şarja dayanabilen bir pil kullanıyorsanız (örneğin nikel-kadmiyum kullanmayın), şarj döngüsünün sonunda cihaz bu moda geçecektir. Çoğu dizüstü bilgisayar ve cep telefonu şarj cihazı, hücrelere zarar vermeden kalıcı olarak takılmak üzere tasarlanmıştır.