Андрей Смирнов
Время чтения: ~24 мин.
Просмотров: 0

Эхг

Содержание

Недостатки литий-ионных батарей

  • Чувствительность к глубокой разрядке, перегрузка и слишком высокая температура. Но на практике это редко является проблемой. Аккумуляторы уже имеют встроенную электронику, которая защищает от негативных влияний. При использовании LIB без встроенной электроники рекомендуется использовать зарядное устройство, которое для нее предназначено.
  • Повышенная чувствительность к высоким и низким температурам. Оптимальная рабочая температура в пределах 10–35 градусов. При низких температурах мощность батареи падает. Также существуют специально предназначенные ионные источники питания для низких температур, которые поддерживают заряд при температуре -40 градусов, только с ограниченными разрядными потоками.

Ссылки

Как правильно эксплуатировать и хранить литий-ионный аккумулятор

Важно следить за тем, чтобы в батарее всегда находилось хотя бы минимальное количество заряда. Любую ионную батарейку нельзя доводить до полного разряда

Если она не используется и будет полностью разряжена, это приведет к короткому сроку ее службы. На сохранность АКБ сильно действует температурный фактор.Не заряжайте и не хранителитиевые аккумуляторы при чрезмерно высоких и низких температурах, так как показатель их емкости быстро начнет падать.

Li-ion чувствительны к перемене напряжения. Если U в зарядном устройстве повысить даже незначительно (например, всего на 4%), АКБ будет терять емкость с каждым циклом «заряда-разряда».

Несмотря на все положительные характеристики, приобретать Li-ion впрок не имеет смысла: батарея за 2 года теряет около 4% своей емкости

Во время покупки обязательно нужно обратить внимание на дату изготовления. Если с момента производства прошло больше времени, такой аккумулятор покупать не рекомендуется

Обычный срок хранения АКБ — 2 года, но сейчас фирмы-производители изобрели способ, позволяющий хранить их более длительное время. В батарею добавляется специальный консервант, позволяющий хранить ее больше двух лет. При наличии консерванта в электролите перед первым использованием АКБ следует полностью разрядить, проведя ей своеобразную тренировку в виде двух или трех циклов «заряд-разряд». При таком расконсервировании электролит в аккумуляторе постепенно распадается, и батарея выходит на свой обычный уровень емкости.

Если с литиевыми элементами этого не делать, АКБ приобретет «эффект памяти», а далее, поскольку консервант до сих пор находится внутри, при подаче заряда и увеличении аккумуляторного тока он начнет быстро распадаться, и может произойти вздутие аккумулятора.

Если с ионными АКБ обращаться внимательно и аккуратно, соблюдая все условия хранения, при правильной эксплуатации они будут служить долго, а уровень емкости в таких аккумуляторах длительное время останется на высоком уровне.

Соцсети

Как правильно ухаживать за азалией в домашних условиях

Товары для здоровья, БАДы

Аюрведические товарыСредства гигиены, косметика из минералов Мертвого моря

Альтернатива литию и надежды на «соседа»

Потребление лития с каждым годом растет, появляется все больше разных устройств на батарейках, гаджеты, телефоны, смартфоны. Большинство из них — это аккумуляторы созданные на основе литий-ионных структур.

К сожалению, литий является ограниченным ресурсом и ему будет сложно удовлетворить растущий мировой спрос на относительно дешевые батареи. Поэтому исследователи сейчас ищут альтернативы литий-ионному аккумулятору.

И хотя лития в природе еще достаточно много, на наш век хватит, о будущем нужно думать уже сегодня и придумывать такое, чтобы действенно заменяло литий в аккумуляторах. Возможно, на очередном этапе будет создан аккумулятор с лучшими показателями и гораздо дешевле.

Многообещающей альтернативой является замена лития металлическим натрием, чтобы сделать Na-ионные батареи. Натрий в больших количествах содержится в морской воде и может быть легко извлечен из нее.

внешние ссылки

Производство литий ионных аккумуляторов на примере завода батарей

На российских промышленных заводах каждый день производят 3 миллиона этих устройств. Краткий процесс изготовления батарей состоит из четырех шагов:

  1. Изготовление электродов.
  2. Их соединение в батарею, комплектовка защитной пленкой.
  3. Упаковка в наружную оболочку, пропитка электролитом.
  4. Контроль качества, тестирование, заряд.

Устройство аккумулятора

Порядок изготовления:

Медная фольга выступает в роли анода, предварительно на нее наносится тонкий слой графита. Алюминиевая фольга с прослойкой лития служит в роли катода. Основные составляющие батарейки: корпус, в котором они размещаются, катод, анод, бумажный разделитель, помещенный между катодом и анодом, чтобы они не соприкасались. Катод – первое, что помещают в батарею, он состоит из диоксида марганца и графита. Рабочие загружают мешки этих материалов массой 1800 тонн на платформы.

  • Гидравлический механизм вытряхивает из мешков все песчинки катода до последнего в емкости. Затем материал проходит через трубы и попадает в зону смешивания. Компьютерная программа управляет клапанами, чтобы засыпать нужное количество порошка будущего катода. Графит при перемешивании в аппарате создает много пыли, так как он весит легче воздуха. Образовавшаяся катодная смесь (графит диоксид марганца) идет по конвейеру в зону катодного пресса. Здесь формировочная машина вдавливает порошок в круглые, пустые паллеты.
  • Корпусы из никелированной стали, сделанные на другом заводе, поступают с другой стороны. Они движутся в ряд по конвейерам, пока не встретятся с катодными паллетами. Механическое устройство заталкивает по три паллета в каждый корпус. После установки катодов эти трубочки попадают на магнитный конвейер и перемещаются на линию Д. Затем нужно бумажный цилиндр поместить внутрь катода, в противном случае при использовании готовой батарейки возникнет замыкание. Бумага будет разделять анод и катод. На дно батареи тоже стелется кусочек бумаги, визуально получается бумажный стакан. Бумага служит физическим барьером между положительно и отрицательно заряженными ионами, чтобы они не контактировали друг с другом при включении в какой-либо прибор.
  • Перед заполнением анода предварительно в бумажный стакан нужно внести несколько капель гидроксида лития или калия. Он является электролитом, то есть проводит в аккумуляторе электричество. Подождать 15 минут, чтобы хорошенько вещество впиталось в бумагу. После заполнения анодом батарейки идут на изготовление токоснимателя. Токосниматель представляет собой гвоздь, приваренный к стальной шляпке батарейки. Когда батарея присоединяется к проводнику (устройство представляет собой «гвоздь»), литий ионный аккумулятор накапливает в аноде электроны и отправляет их через это же устройство обратно в положительную часть батарейки. Электроны, протекающие через ножку гвоздя, позволяют батарее бесперебойно работать.

Токосниматель находится на дне батарейки

  • Латунная проволока с жестяным покрытием отправляется в осадочную машину. Лезвие, находящееся внутри нее, нарезает проволоку на кусочки по 3 см. Затем холодноосадочный автомат делает в конце каждого кусочка шляпку. Готовые гвозди высыпаются на другом конце трубы. А затем попадают на конвейер, он же сбрасывает их в роторный вибратор. Гвозди отправляются на конвейер по сборке токоснимателей. Здесь они двигаются в ряд, чтобы воссоединиться с головками. Автоматический сварщик приваривает головки гвоздей. И магнитный конвейер засасывает готовые детали. Отправляет их на линию сборки Д.
  • Тестирование. Каждый аккумулятор проходит через роторный прибор, который проверяет напряжение и силу тока. Батарейки, которые не прошли проверку, сдуваются потоком воздуха. Механический распределитель помещается в коробку, идет дальше на выдержку. Им надо немного постоять, чтобы вещества осели. Точное время выдержки регламентируется заводом-изготовителем. Стальной пресс печатает шляпки для положительного конца батареи, которые затем приварят к батарейке. Шляпки делаются из магнитной стали весов 1800 тонн килограммов. Сталь попадает в пресс.
  • Этикетка. Наклейки изолируют проводящую поверхность батарейки, чтобы никакое прикосновение не могло ее сократить.
  • Заводская лаборатория проверяет аккумуляторы на протекание, ускоряя старение за счет печки в другой части завода. Все батареи проходят три вида условий контроля: высокая температура, влажность и проверка температурным циклом, при которой температура с высокой меняется на низкую до минус 29 градусов. Проверка выполняется ежедневно.

Характеристики литиевых аккумуляторов

Рабочее напряжение

Минимальное значение напряжения составляет 2,2-2,5 Вольт, а максимальное не превышает 4,25-4,35 Вольт. На данную характеристику в значительной степени влияет материал, используемый для электродов.

Ёмкость

На свойство батареи хранить заряд непосредственно влияет ток и температура, которая возникает при разряде. Вообще максимальная ёмкость аккумуляторов варьируется в широком диапазоне и зависит от типоразмера. Например, в наиболее распространённой батарее 18650 ёмкость обычно находится в пределах от 1000 до 3600 миллиампер-час.

В общем, под ёмкостью подразумевается количество ионов лития, способных достигнуть анода или катода. Со временем после многочисленных зарядок электроды теряют свои свойства и могут вместить всё меньшее число зарядов, а аккумулятор тем временем не способен удерживать прежнее их количество. В результате батарея устаревает и постепенно утрачивает основополагающую функцию.

Рабочая температура

Предельные значения температуры находятся в диапазоне от -20°С до +50°С, однако работать в пограничных режимах аккумулятор долго не сможет, это скажется на его способности запасать энергию. Оптимальная температура для функционирования составляет примерно 20°С, а лучшие значения для хранения – от 0 до 10°С. При этом уровень заряда 30-50% считается наиболее щадящим для ёмкости при длительном хранении.

Количество циклов заряд-разряд

Батарея литиевая не имеет эффекта памяти, а срок её годности рассчитан в зависимости от количества циклов полной разрядки.

Процент оставшегося заряда, %Количество циклов зарядки
500
501500
752500
904700

Так, для увеличения срока службы аккумулятора стоит чаще его заряжать.

Коммерциализация

Проблемы

Алюминий в качестве «топлива» для автомобилей был изучен Шаохуа Иеном и Гарольдом Найклом. Они пришли к следующим выводам:

«Система воздушно-алюминиевых батарей может вырабатывать достаточно энергии и мощности для дальности пробега и ускорения, аналогичного машинам с ДВС… стоимость алюминия в качестве анода может составлять ниже 1,1 доллара за килограмм, пока продукт реакции подлежит переработке. Общий КПД в ходе циклического процесса в электромобилях с воздушно-алюминиевыми батареями может составить 15 % (нынешний этап) или 20 % (проект), сравнимый с КПД автомобилей с ДВС (13 %). Плотность энергии концепта батареи составляет 1 300 Вт*ч/кг (нынешнее время) или 2 000 Вт*ч/кг (проектный образец). Был проведен анализ цикла долговечности электромобилей с воздушно-алюминиевыми батареями по сравнению с аналогами со свинцово-кислыми и никелевыми гибридными (никелево-марганцовых) батареями. Только электромобили с воздушно-алюминиевыми батареями могут получить диапазон перемещений, сравнимый с аналогами с ДВС. Согласно результатам анализа, данный тип электромобилей является наиболее перспективной по сравнению с автомобилями с ДВС в плане диапазона перемещений, цены покупки, расходов на топливо и срок службы».

Остается решить ряд технических проблем для того, чтобы сделать воздушно-алюминиевые батареи более пригодными для электромобилей. Аноды из чистого алюминия подвержены коррозии со стороны электролита, поэтому алюминий обычно сплавляют с оловом или другими элементами. Гидратная окись алюминия, появляющаяся в результате реакции элемента, формирует гелеобразную субстанцию на аноде и уменьшает выработку электричества. К этой проблеме обращаются на стадии разработки воздушно-алюминиевых элементов. К примеру, были разработаны добавки, формирующий оксид алюминия в виде порошка, а не геля.

Современные воздушные катоды состоят из реактивного слоя углерода с токосъемника с никелевой решеткой, катализатора (к примеру, кобальта) и пористой гидрофобной тефлоновой пленки, предотвращающей утечку электролита. Кислород в воздухе проходит через тефлон, затем – реагирует с водой для создания ионов гидроокиси. Эти катоды работают хорошо, но могут стоить очень дорого.

Стандартные воздушно-алюминиевые батареи имеют ограниченный срок хранения, так как алюминий реагирует с электролитом и производит водород, когда батарея протаивает, хотя этого уже нет в современных образцах. Данной проблемы можно избежать за счет хранения электролита в цистерне вне батареи и перемещения его в батарею при необходимости использования.

Данные батареи, к примеру, можно использовать в качестве резервных батарей в АТС или источников резервного питания. Воздушно-алюминиевые батареи можно использовать для питания ноутбуков и сотовых телефонов, уже сейчас разрабатываются модели для подобного вида работы.

Примечания

  1. Под ред. В. А. Мошникова и Е. И. Терукова. Основы водородной энергетики. — СПб: Изд-во СПбГЭТУ «Лэти», 2010. — 288 с. — ISBN 978-5-7629-1096-5.
  2. Жук А. З., Клейменов Б. В., Фортов В. Е., Шейндлин А. Е. Электромобиль на алюминиевом топливе. — М: Наука, 2012. — 171 с. — ISBN 978-5-02-037984-8.
  3. . alldc.ru. Дата обращения 8 октября 2020.
  4. Топливные элементы : пер. с англ. / под ред. Г. Д. Янга. М. : Изд-во иностранной лит., 1963. 216 с. С.12
  5. J. Larmini, А. Dicks. Fuel cell systems explained. Second edition.. — John Willey & Sons, Ltd., 2003. — 406 с.
  6. V.S. Bagotsky. Fuel Cells: Problems and Solutions.. — NJ: Wiley., 2009. — 320 с.
  7.  (недоступная ссылка). Дата обращения 7 мая 2010.
  8. . REGNUM (20 июня 2005). Дата обращения 14 августа 2010.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Прежде всего выясним, что собой представляет литий-ионный аккумулятор и чем он отличается от источников тока других типов. Конструктивно литий-ионный (Li-ion) элемент представляет собой два электрода – положительный (катод) и отрицательный (анод). Первый выполнен из лития кобальтата, литий-марганца или литий-феррофосфата, нанесенных на алюминиевую подложку. Анод современного Li-ion элемента изготавливается из графита, нанесенного на медную подложку.

Между электродами установлен ионопроводящий сепаратор, пропитанный безводным электролитом. Во время разряда положительные ионы лития покидают катод и внедряются в кристаллическую решетку графита. Во время зарядки происходит обратный процесс.

Для увеличения электрической емкости элемента и уменьшения его габаритов анод, сепаратор и катод выполнены в виде довольно большого слоеного листа, свернутого в цилиндр (цилиндрические аккумуляторы), или сложен в виде «книжки» (плоские элементы).


Цилиндрический (слева) и плоский литий-ионные аккумуляторы

В большинство источников питания этого типа встраиваются специальные контроллеры. Как они работают и для чего нужны, мы поговорим в следующем разделе. Если аккумулятор нужен для работы в составе батареи, то обычно в него контроллер не встраивается, а используется один для всей батареи.

В чем особенности литий-ионных аккумуляторов перед элементами и батареями другого типа? Рассмотрим их достоинства и недостатки.

Хорошее соотношение электрическая емкость/габариты
Низкий саморазряд
Слабо выраженный эффект памяти
Способность отдавать высокие токи в нагрузку
Не нуждаются в обслуживании

Не переносят глубокого разряда и перезарядки
Теряют емкость на холоде
Взрывоопасны при неправильной эксплуатации и повреждении
Относительно небольшое (200-500) количество циклов заряд/разряд

Следует отметить, что существуют так называемые литий-полимерные аккумуляторы, использующие для своей работы электролит из полимерного материала. Это усовершенствованная конструкция литий-ионного перезаряжаемого элемента, работающая по точно такому же принципу. От своего старшего брата литий-полимерный элемент отличается более длительным сроком эксплуатации (до 800-900 циклов заряд/разряд).


Литий-полимерная батарея для мобильного телефона

История появления

Первый литий ионный аккумулятор был выпущен в 1991 году. Ведущей компанией по производству данного типа АКБ стала Sony. Но батареи были разработаны в 70-х. Это были первые устройства с высокой энергоёмкостью, что сделало их востребованными. Но не было возможности применять их практически в массовом масштабе.

В составе батареи присутствует два электрода. На фольге из алюминия размещен катод, анод же поместили на медную. Их разделяет специальный сепаратор, который состоит из жидкого электролита, в некоторых случаях материал гелеобразный. Положительные заряды переносятся ионами лития. Они способы проникать внутрь других материалов и химических элементов, что провоцирует электрохимическую реакцию. Этим свойством они и обеспечивают заряд или питание устройств (телефонов, ноутбуков и т.д.).

В первые годы после создания литиево ионного накопителя они были известны своей взрывоопасностью. Это происходило из-за использования в конструкции накопителя металлического лития, а также по причине образования химических соединений в виде газа. При большом количестве разряда и заряда происходило замыкание, что влекло за собой взрыв аккумулятора.

Также взрывы происходили и потому, что ионы лития реагировали с другими соединениями и веществами в составе батарейки. Реакция была опасной и влекла за собой выделение большого количества тепла, после чего происходило возгорание и взрыв АКБ. В ходе улучшения было принято решение заменить анод на графитовый аналог. Такая рокировка позволила устранить проблему с взрывоопасностью аккумулятора. А производителю после выявления недостатка пришлось отозвать всю партию для мобильных телефонов.

Чтобы разработать полностью безопасную литий ионную батарейку понадобилось более чем 20 лет активных исследований и совершенствований. Это привело к выпуску более инновационного вида АКБ, а именно литий фосфатных. Они не перегреваются, а также в составе отсутствуют компоненты с опасными реакциями друг на друга. Также многие производители встраивают в корпус контроллер для заряда аккумуляторов во избежание эксцессов с возгоранием.

Забой

Кролики, выращиваемые на мясо, готовы к забою по достижении желаемой массы. Когда требуется шкурка, смотрят на её состояние, исключая период линьки.

Средний вес кролика 1500 г.

Забой делают не раньше чем через 5–6 месяцев после окрола.

Если линька завершена, то у кролика не получится отщипнуть даже небольшое количество волосков. Нельзя пускать кроликов на мясо, которых вакцинировали менее 30 дней назад.

Батарейка из лимона: два варианта

Для первого варианта вам будет нужен:

  • собственно лимон;
  • оцинкованный гвоздь;
  • 2 небольших отрезка медной проволоки;
  • медная монетка;
  • небольшая лампочка.

Процесс работы таков:

  1. Сделайте на фрукте два надреза на некотором расстоянии друг от друга.
  2. В один надрез поместите гвоздь, а в другой — монетку.
  3. И к гвоздю, и к монете подсоедините по кусочку проволоки. Вторые концы этого импровизированного проводка должны соприкасаться с контактами лампочки.
  4. И все — да будет свет!

Самодельную батарейку из кислого фрукта можно сделать и с помощью:

  • одного того же лимона;
  • канцелярской скрепки;
  • лампочки;
  • 2-х отрезков изолированной медной проволоки диаметром 0,2-0,5 мм и длиной 10 см.

Алгоритм следующий:

  1. Зачистите 2-3 см изоляции на концах каждой из проволок.
  2. Прикрепите оголенную часть одного проводка к скрепке.
  3. Сделайте в лимоне два надреза в 2-3 см друг от друга — по ширине скрепки и для второго проводка. Вставьте эти элементы во фрукт.
  4. Свободные кончики проволоки приложите к контактной части лампочки. Если она не загорелась, значит, выбранный лимон не достаточно мощен — последовательно соедините несколько фруктов между собой и повторите опыт.

Предупреждения

Классификация фуговальных станков

По количеству устройств для строгания фуговальные станки могут быть двухсторонними или односторонними. Все строгальные устройства делятся на категории согласно ширине строгальной поверхности, длине рабочего стола и частоте вращения ножевого вала.

Согласно обрабатываемой ширине заготовки различают механизмы:

  • на 40 см;
  • на 50 — 52 см;
  • на 60 — 63 см.

Компактные самодельные агрегаты для дома обладают меньшей шириной обработки.

Согласно длине рабочей поверхности выделяется две группы устройств:

  • с длиной меньше 250 см;
  • с длиной от 250 до 300 см.

На длинных столах можно обрабатывать более крупные заготовки. Качество фугования также повышается.

Согласно частоте кручения рабочего вала станки делятся на две категории:

  • 4700 — 4800 оборотов в минуту;
  • 5000 оборотов в минуту.

Промышленные двигатели могут работать с частотой вращения, достигающей 12000 оборотов в минуту.

Применение батарей со сверхбыстрой зарядкой

Батареи такого типа могут быть использованы для хранения большого количества энергии в электросетях.

«Электросетям необходима батарея, которая способна долго работать, быстро накапливать и выделить энергию», – именно это и удалось показать нам, объяснил Дай. «Как показывают последние исследования алюминиевую батарею можно заряжать несколько тысяч раз без потери производительности». Также читайте: Модульная солнечная электростанция Panasonic: преимущества и недостатки.

Такая технология позволит в полной мере заменить обычные элементы АА и ААА, которые имеют напряжение в 1.5 Вольт. Батареи из алюминия способны выдавать 2 Вольта, но есть и определенные недостатки. К примеру, плотность хранения алюминево-ионных аккумуляторов 40 Вт*час/кг, литий-ионные показывают плотность в 100-206 Вт*час/ кг.

Но, такие результаты временные, в скором времени все должно существенно измениться. Разработки не останавливаются, есть положительные сдвиги, но у них пока никто не говорит, все скрывается. Первые серьезные результаты, которые получит общественность, будут опубликованы в 2017-2018 году, а пока посмотрите вот такое видео про работу сверхбыстрых батареек.

Интересная статья по теме: Тонкопленочные солнечные батареи: мифы и реальность.

Процесс заряда и разряда литий-ионного аккумулятора

Итак, у нас есть разряженный аккумулятор

литий-ионный аккумулятор разряженный

Давайте же его зарядим. Для этого нам нужен какой-либо источник питания. Что произойдет в этот момент на самом литий-ионном аккумуляторе? Положительный полюс начнет притягивать электроны, «вытаскивая» их из оксида лития.

процесс зарядки литий-ионного аккумулятора

Поскольку электроны не могут проникать через электролит, то они движутся по внешней цепи через источник питания.

и в конце концов достигают графита

где очень удобно располагаются в слоях графита.

В этот же самый момент положительные ионы лития притягиваются отрицательным полюсом, проходя сквозь электролит и также попадают в графит, размещаясь между его слоями.

Когда все ионы лития достигнут графита и будут «захвачены» его слоями, батарея будет полностью заряжена.

Такое состояние батареи неустойчивое. Это можно представить как шар, который находится на самой верхушке холма и в любой момент может скатиться.

Вот мы и достигли первой цели: электроны и ионы лития отделены от оксида. Теперь надо как-то сделать так, чтобы электроны и ионы двигались разными путями. Как только мы подключим какую-либо нагрузку к нашему заряженному литий-ионному аккумулятору, то начнется обратный процесс. В этом случае ионы лития через электролит пожелают вернуться в свое изначальное состояние.

Поэтому они начнут двигаться обратно сквозь электролит, а электроны побегут через внешнюю цепь, то есть через нагрузку.

генерация электрического тока в литий-ионном аккумуляторе

Так как электрический ток – это не что иное, как упорядоченное движение заряженных частиц, то в цепи лампочки накаливания возникнет электрический ток, который заставит эту самую лампочку светиться.

Как только все электроны “убегут” из графита, то батарея полностью разрядится. Чтобы ее снова зарядить, достаточно поставить аккумулятор “на зарядку”.

разряженный литий-ионный аккумулятор

При этом графит сам по себе не участвует в химических реакциях – он лишь служит «складом» для ионов и электронов лития.

Вечная батарейка

Приготовьте:

  • стеклянную банку;
  • серебряный элемент — например ложку;
  • пищевую пленку;
  • медный провод;
  • 1 чайную ложку поваренной соды;
  • 4 пузырька глицерина;
  • 1 чайную ложку 6 % яблочного уксуса.
  1. Плотно обмотайте ложку пищевой пленкой, оставив ее верхний и нижний конец слегка оголенным.
  2. Теперь настало время обмотать ложку поверх пленки медной проволокой. Не забудьте оставить длинные концы в начале и в конце для контактов. Делайте пространство между витками.
  3. И снова слой пленки, а за ним — проволоки таким же методом. Слоев «пленка-проволока» на этой импровизированной катушке должно быть не менее семи. Не затягивайте слои чересчур — пленка должна наматываться свободно.
  4. В стеклянной банке подготовьте раствор из глицерина, соли и уксуса.
  5. После того как соль растворится, в раствор можно погружать катушку. Как только жидкость помутнеет, «вечная» батарейка будет готова к эксплуатации. Срок ее службы напрямую зависит от содержания серебра в элементе-основе катушки.

Типы топливных элементов[править | править код]

Основные типы топливных элементов
Тип топливного элемента Реакция на аноде Электролит Реакция на катоде Температура, °С
Щелочной ТЭ 2 H2 + 4 OH− → 2 H2O + 4 e−Раствор КОН O 2 + 2 H2O + 4 e− → 4 OH−200
ТЭ с протонно-обменной мембраной 2 H2 → 4 H+ + 4 e−Протоннообменная мембрана O2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O 80
Метанольный ТЭ 2 CH3OH + 2 H2O → 2 CO2 + 12 H+ + 12 e−Протоннообменная мембрана 3 O2 + 12 H+ + 12 e− → 6 H2O 60
ТЭ на основе ортофосфорной кислоты 2 H2 → 4 H+ + 4 e−Раствор фосфорной кислоты O2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O 200
ТЭ на основе расплавленного карбоната 2 H2 + 2 CO32− → 2 H2O + 2 CO2 + 4 e−Расплавленный карбонат O2 + 2 CO2 + 4 e− → 2 CO32−650
Твердотельный оксидный ТЭ 2 H2 + 2 O2− → 2 H2O + 4 e−Смесь оксидов O2 + 4 e− → 2 O21000

Воздушно-алюминиевый электрохимический генераторправить | править код

Воздушно-алюминиевый электрохимический генератор использует для производства электроэнергии окисление алюминия кислородом воздуха. Токогенерирующую реакцию в нем можно представить в виде

4Al+3O2+6H2O⟶4Al(OH)3,{\displaystyle {\ce {4 Al + 3 O_2 + 6 H_2O -> 4 Al(OH)_3,}}} E=2,71 V,{\displaystyle \quad E=2,71~{\text{V}},}

а реакцию коррозии — как

2Al+6H2O⟶2Al(OH)3+3H2⋅{\displaystyle {\ce {2 Al + 6 H_2O -> 2 Al(OH)_3 + 3 H_2.}}}

Серьёзными преимуществами воздушно-алюминиевого электрохимического генератора являются: высокий (до 50 %) коэффициент полезного действия, отсутствие вредных выбросов, простота обслуживания.

Лицензия

Exante является регулируемым брокером, имеет при этом лицензию от MiFid. Думаю, вы прекрасно и сами понимаете, что получить лицензию от такого авторитетного регулятора очень сложно, а еще сложнее ее удержать. Тем не менее, компания успешно с этим справляется, подтверждая свою высокую квалификацию

В общем, это действительно интересная компания, на которую стоит обратить внимание

Предыдущая
Форекс брокерыОбзор и отзыв о брокере Orbex. НЕ ВКЛАДЫВАТЬ ОПАСНО
Следующая
Форекс брокерыОбзор и отзыв брокера Bmfn

Типы топливных элементов

Основные типы топливных элементов
Тип топливного элементаРеакция на анодеЭлектролитРеакция на катодеТемпература, °С
Щелочной ТЭ2 H2 + 4 OH− → 2 H2O + 4 e−Раствор КОНO 2 + 2 H2O + 4 e− → 4 OH−200
ТЭ с протонно-обменной мембраной2 H2 → 4 H+ + 4 e−Протоннообменная мембранаO2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O80
Метанольный ТЭ2 CH3OH + 2 H2O → 2 CO2 + 12 H+ + 12 e−Протоннообменная мембрана3 O2 + 12 H+ + 12 e− → 6 H2O60
ТЭ на основе ортофосфорной кислоты2 H2 → 4 H+ + 4 e−Раствор фосфорной кислотыO2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O200
ТЭ на основе расплавленного карбоната2 H2 + 2 CO32− → 2 H2O + 2 CO2 + 4 e−Расплавленный карбонатO2 + 2 CO2 + 4 e− → 2 CO32−650
Твердотельный оксидный ТЭ2 H2 + 2 O2− → 2 H2O + 4 e−Смесь оксидовO2 + 4 e− → 2 O21000

Воздушно-алюминиевый электрохимический генератор

Воздушно-алюминиевый электрохимический генератор использует для производства электроэнергии окисление алюминия кислородом воздуха. Токогенерирующую реакцию в нем можно представить в виде

4Al+3O2+6H2O⟶4Al(OH)3,{\displaystyle {\ce {4 Al + 3 O_2 + 6 H_2O -> 4 Al(OH)_3,}}} E=2,71 V,{\displaystyle \quad E=2,71~{\text{V}},}

а реакцию коррозии — как

2Al+6H2O⟶2Al(OH)3+3H2⋅{\displaystyle {\ce {2 Al + 6 H_2O -> 2 Al(OH)_3 + 3 H_2.}}}

Серьёзными преимуществами воздушно-алюминиевого электрохимического генератора являются: высокий (до 50 %) коэффициент полезного действия, отсутствие вредных выбросов, простота обслуживания.

Преимущества и недостатки

Преимущества водородных топливных элементов

Водородные топливные элементы обладают рядом ценных качеств, среди которых:

Высокий КПД
  • У топливных элементов нет жёсткого ограничения на КПД, как у тепловых машин (КПД цикла Карно является максимально возможным КПД среди всех тепловых машин с такими же минимальной и максимальной температурами).
  • Высокий КПД достигается благодаря прямому превращению энергии топлива в электроэнергию. В обычных генераторных установках топливо сначала сжигается, полученный пар или газ вращает турбину или вал двигателя внутреннего сгорания, которые, в свою очередь, вращают электрический генератор. Результативный максимум КПД составляет 53 %, чаще же он находится на уровне порядка 35-38 %. Более того, из-за множества звеньев, а также из-за термодинамических ограничений по максимальному КПД тепловых машин, существующий КПД вряд ли удастся поднять выше. У существующих топливных элементов КПД составляет 60-80 %.
  • КПД почти не зависит от коэффициента загрузки.
Экологичность

За: В воздух выделяется лишь водяной пар, который не наносит вреда окружающей среде. Это хорошо вписывается в концепцию «нулевых выбросов углекислого газа», а также — а приори — отсутствие в продуктах реакции других вредных газов, таких как моноксид углерода, диоксид серы и т.п.
Некторые источники сообщают об аргументах Против, настаивая на том, что водород, просачиваясь как из баллона, так и топливного элемента, будучи легче воздуха, поднимается в верхние слои атмосферы, образуя вместе с гелием своеобразную «корону земли» и безвозвратно покидает атмосферу Земли в течение нескольких лет, что при массовом применении технологий на водороде способно привести к глобальной потере воды, если водород будет производиться её электролизом.. Тем не менее, этот факт вызывает серьёзные сомнения и с точки зрения науки не выдерживает никакой критики: потери из-за диффузии водорода при его добыче и хранении для технологических целей мизерны по сравнению с запасами воды.

Компактные размеры

Топливные элементы легче и имеют меньшие размеры, чем традиционные источники питания. Топливные элементы производят меньше шума, меньше нагреваются, более эффективны с точки зрения потребления топлива. Это становится особенно актуальным в военных приложениях. Например, солдат армии США носит 22 различных типа аккумуляторных батарей. [источник не указан 3670 дней] Средняя мощность батареи 20 ватт. Применение топливных элементов позволит сократить затраты на логистику, снизить вес, продлить время действия приборов и оборудования.

Проблемы топливных элементов

Внедрению топливных элементов на транспорте мешает отсутствие водородной инфраструктуры. Возникает проблема «курицы и яйца» — зачем производить водородные автомобили, если нет инфраструктуры? Зачем строить водородную инфраструктуру, если нет водородного транспорта?

Большинство элементов при работе выделяют то или иное количество тепла. Это требует создания сложных технических устройств для утилизации тепла (паровые турбины и пр.), а также организации потоков топлива и окислителя, систем управления отбираемой мощностью, долговечности мембран, отравления катализаторов некоторыми побочными продуктами окисления топлива и других задач. Но при этом же высокая температура процесса позволяет производить тепловую энергию, что существенно увеличивает КПД энергетической установки.

Проблема отравления катализатора и долговечности мембраны решается созданием элемента с механизмами самовосстановления — регенерация ферментов-катализаторов[источник не указан 3405 дней].

Топливные элементы, в силу низкой скорости химических реакций, обладают значительной[источник не указан 3587 дней] инертностью и для работы в условиях пиковых или импульсных нагрузок требуют определённого запаса мощности или применения других технических решений (суперконденсаторы, аккумуляторные батареи).

Также существует проблема получения и хранения водорода. Во-первых, он должен быть достаточно чистый, чтобы не произошло быстрого отравления катализатора, во-вторых, достаточно дешёвый, чтобы его стоимость была рентабельна для конечного потребителя.

Из простых химических элементов водород и углерод являются крайностями. У водорода самая большая удельная теплота сгорания, но очень низкая плотность и высокая химическая активность. У углерода самая высокая удельная теплота сгорания среди твёрдых элементов, достаточно высокая плотность, но низкая химическая активность из-за энергии активации. Золотая середина — углевод (сахар) или его производные (этанол) или углеводороды (жидкие и твёрдые). Выделяемый углекислый газ должен участвовать в общем цикле дыхания планеты, не превышая предельно допустимых концентраций.

К сожалению, в водороде, произведённом из природного газа, будет присутствовать СО и сероводород, отравляющие катализатор. Поэтому для уменьшения отравления катализатора необходимо повысить температуру топливного элемента. Уже при температуре 160 °C в топливе может присутствовать 1% СО.

К недостаткам топливных элементов с платиновыми катализаторами можно отнести высокую стоимость платины, сложности с очисткой водорода от вышеупомянутых примесей, и как следствие, дороговизну газа, ограниченный ресурс элемента вследствие отравления катализатора примесями. Кроме того, платина для катализатора — невозобновляемый ресурс. Считается, что её запасов хватит на 15—20 лет производства элементов.

В качестве альтернативы платиновым катализаторам исследуется возможность применения ферментов. Ферменты являются возобновляемым материалом, они дёшевы, не отравляются основными примесями в дешёвом топливе. Обладают специфическими преимуществами. Нечувствительность ферментов к СО и сероводороду сделала возможным получение водорода из биологических источников, например, при конверсии органических отходов.

Выводы

В общем, что я могу сказать. Лично я не скажу, что это какая-то суперская компания, которая невероятно меня удивила, вовсе нет. Есть моменты, которые немного смущают, в частности, большая величина минимального лота при торговле валютами. Хотелось бы, чтобы брокер предоставлял более лояльные условия для начинающих трейдеров.

Но вот сами по себе торговые условия и количество активов реально большое. Думаю, что эти условия удовлетворят даже самых привередливых трейдеров. Лично я думаю, что этому брокеру есть куда расти, да, он интересный, у него неплохой функционал, но вот на звание лидера своего сегмента данный брокер пока и близко не катит.

Предыдущая
Форекс брокерыОбзор и отзыв брокера Exante
Следующая
Форекс брокерыОбзор и отзыв британского брокера IronFx

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации