ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ НАКОПИТЕЛИ ЭНЕРГИИ

Электрохимическими накопителями называются химические источники тока, предназначенные для многократного использования их активных веществ, регенерируемых путем заряда. К этому типу накопителей можно отнести химические аккумуляторные батареи (АБ) и электрохимические генераторы (ЭХГ).

Основные электрические параметры аккумуляторов: номинальные напряжение и емкость, токи разряда и заряда. Кроме того, аккумуляторы характеризуются электродвижущей силой (ЭДС), внутренним сопротивлением, величиной и скоростью разряда, а также удельными энергетическими показателями.

К достоинствам электрохимических накопителей можно отнести: возможность длительного хранения энергии до 104 ч, высокий КПД, отсутствие механических перемещений, бесшумность работы.

Современная техника в зависимости от назначения располагает целым рядом АБ, это - свинцовые, медно-литиевые, железо-никелевые (ЖН), никель-кадмиевые (НК), серебряно-цинковые (СЦ), серно-натриевые и другие типы аккумуляторов.

Наиболее распространены свинцовые аккумуляторы. Экономичнее свинцового аккумулятора до сих пор ничего не изобретено. Широкое распросгранение они получили благодаря высокой надежности и невысокой цене.

Основные параметры аккумуляторов, в том числе технико-экономические, приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Технико-экономические параметры аккумуляторов

Параметр

Кислотные

НК

ЖН

СЦ

ЭДС заряженного аккумулятора, В

2,1... 2,15

1,36

1,4

1,85

Среднее напряжение при разряде, В

2,0

1,2

1,2

1,5

Напряжение буферного режима, В

2,15

1,45

1,6

1,9

Напряжение начала заряда, В

2,1

1,35

1,5

1,6

Напряжение конца заряда, В

2.7

1,8

1,85

2,1

Внутреннее сопротивление, Ом

0,2 С„ои

о,зс|юм

0,45 Спом

^ 1<Г}

Коэффициент отдачи по емкости

0,85

0,66

0,66

0,95

Удельная емкость, А • ч/кг

15

13...33

13...24

50...60

Параметр

Кислотные

НК

ЖН

СЦ

Удельная энергия, Вт • ч/кг

15...30

15...40

15...22

120

Время нормального заряда, ч

10...20

6...7

6...7

10...20

Время нормального разряда, ч

10...12

8

8

10

Ток нормального заряда, А

С11И1

Сноу /4

Су/4

Сном/Ю

Ток нормального разряда, А

Сном/10

Сном /^

Сном/4

По инструкции

Срок службы, циклы

250... 1500

> 1000

750

о

о

о

V)

Саморазряд за месяц при t = 20°С, %

15...30

15...20

40...60

3...4

Относительная стоимость 1 Вт • ч энергии

1 (базовая)

  • 3...4;
  • (40...60 для герметичных)

4

10...12

Долговечность аккумулятора оценивают сроком службы или количеством циклов. Она зависит от конструкции аккумулятора; ресурса, заложенного в электрохимическую систему; условий ввода в эксплуатацию; условий эксплуатации. При этом чем меньшая глубина разряда АБ, тем большее количество циклов он прослужит (рис. 5.20).

Считается, что аккумулятор отработал свой срок службы, если доступная емкость падает до 80 % от указанной первоначальной емкости. В этом случае 30%-я глубина разряда соответствует максимальному циклическому сроку службы аккумулятора.

Серьезной проблемой при внедрении АБ становится влияние изменения температуры внешней среды на его емкость. С ростом температуры увеличивается скорость коррозионных процессов, что сокращает срок службы аккумуляторных батарей. Повышение температуры аккумулятора на 10°С удваивает скорость коррозионных процессов и вдвое сокращает срок службы. На рис. 5.21 показана зависимость емкости от температуры.

Изменение величины емкости аккумулятора в зависимости от количества циклов и глубины разряда

Рис. 5.20. Изменение величины емкости аккумулятора в зависимости от количества циклов и глубины разряда

Зависимость емкости аккумулятора от температуры

Рис. 5.21. Зависимость емкости аккумулятора от температуры

Предельная емкость аккумуляторных батарей достигается при нормальной температуре (20 °С), малых скоростях разряда и низких напряжениях отсечки (напряжением отсечки называется минимальное напряжение, при котором аккумулятор способен отдавать полезную энергию).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >