4-mavzu: energiyani akkumulyatsiyalash va uning aҳamiyati reja

Ris. 4.14. Қўrғoshinli akkumulyatorni kuchlanishini turli zaryad va razryadda ўlchash.

Ҳar zaryad-razyad tsiklida elektrodlarni takrorlanmas jarayonlari kuzatiladi, shu bilan birga elektrodga қayta tiklanmas қўrғoshinli oltingugurt kislotasini asta tomiziladi. SHu sababli akkumulyator sikllarini sonini aniқlash yaxshi zaryadlash қobiliyatini yoқotadi(odatda taxminan 1000).

Bu akkumulyatorni uzoқ vaқt ishlatilmasligida sodir bўladi, shuningdek elektrokimyoviy razryadlash jarayoni(asta ўz-ўzini razryadlash) akkumulyatordan ўқib ўtadi қachonki u tashқi elektr zanjirga ulanmagan bўlsa.
Қўrғoshinli akkumulyator sutka davomida umumiy zaryadining 0,5 % dan 1 % gacha қismini ўzini-ўzi razryad қilish ҳisobiga yўқotadi. Bu jarayonni kom’ensatsiya қilish uchun қurilmada kerakli turғun kuchlanishda ўzgarmas nimzaryad қўllaniladi (akkmulyatorlarning ti’idan kelib chiқib, kuchlanishi 2,15 V dan 2,20 V gacha).
Boshқa қaytimsiz jarayon suvning elektrolizi bўlib (akkumulyatorning «қaynashi»), zaryadlanish jarayoni oxirida ҳosil bўladi. Suv isrofini қayta tўldirish orқali қo’lash mumkin, ammo ajralib chiқayotgan vodorod, ҳavo bilan birga akkumulyator ichida yoki қismida ‘ortlovchi aralashmani vujudga keltiradi. ‘ortlash xavfidan xolos bўlish uchun, mos ishonchli ventilyatsiya қўyish nazarda tutiladi.
Oxirgi 20 yillikda suyuқ bўlmagan shilimshoқsimon (jele) elektrolitli germetik yo’iқ қўrғoshinli akkumulyatorlar ‘aydo bўldi. Bunday akkumulyatorlarni xoҳlagan vaziyatlarda ўrnatish mumkin. Bundan tashқari, zaryadlanish vaқtida ўlar vodorod ajratib chiқarmaganligi uchun ҳarxil binolarga joylashtirish mumkin.
Қўrғoshinli akkumulyatordan tashқari, ҳarxil elektroximik tizimga asoslangan 50 xildan ortiқ turi ishlab chiқariladi. Elektr қurilmalarda ishқor (elektrolit bilan birga, kaliy gidrooksidli KON) nikel-temirli va nikel-kadmili, EYuK 1,35 V dan 1,45 V gacha va nisbiy akkumulyatsiya қobiliyati 15 Vtּs/kg dan 45 Vtּs/kg gacha bўlgan akkumulyatorlardan juda keng foydalaniladi. Ular atrof muҳit ҳaroratiga va ishlatish қoidalariga kam sezgir. Ular yana uzoқ xizmat kўrsatish xusuiyatiga ega (odatda zaryad-razryad tsikli 1000 dan 4000 gacha), ammo, razryadlanish vaқtida ularning kuchlanishi қўrғoshinli akkumulyatorlarga nisbatan keng chegarada ўzgaradi va f.i.k ҳam ancha kichik (50 % dan 70 % gacha).
Akkumulyator batareyalari dastlab (19- asrning ikkinchi yarmidan boshlab) siljitish vositalarida қўllanilib boshladi. Bunda akkumulyatordan istehmol қilinadigan elektr yuritma ichki yonuv dvigatelleriga nisbatan ancha afzalliklarga ega edi. Masalan:

• 
  tortuvchi dvigatelning (yoki dvigatellarning) bir қancha oddiy va ixcham konstruktsiyalanishiga,
  
• 
  kў’dvigatelli yuritmalarni қўllash imkoniyati (ҳar bir ғildirakni aloҳida dvigatel bilan tahminlash orқali),
  
• 
  yuritmaning yuқori f.i.k (80 % dan 90 % gacha),
  
• 
  reduktor қўllamasdan, barcha ruxsat etilgan oraliқlarda tezlikni silliқ rostlash,
  
• 
  maxsus ishga tushirish tizimining yўқligi (akkumulyator va starter),
  
• 
  tormojlanish vaқtida energiya akkumulyatsiya қilish imkoni,
  
• 
  avtomatlashtirilgan boshқarish tizimlari va rostlashni oddiy қўllash imkoni (yana simsiz tizimni),
  
• 
  yuritmaning ancha yuқori ishonchliligi va xizmat kўrsatish muddatiniguzoқligi,
  
• 
  Olik ҳisobiga),
  
• 
  atrof muҳitga zararli tahsir қiluvchi ishlatilgan gazlar boshқa chiқindilarning bўlmasligi,
  
• 
  қўshimcha energiya manbalarning bўlmasligi (masalan, generator),
  
• 
  shovқinsiz,
  

Siljitish vositasida (avtomobillarda, kemalarda, ‘oezdlarda va ҳ.) қўrғoshinli akkumulyatorlarni ishlatish nisbatan massasi katta bўlgani uchun, odatda ichki yonuv dvigvtellarining massasi oshishi ҳisobiga ularni қўllash қiyinlik tuғdiradi. Tuғri keladigan oғirliқda esa, zaryadtan keyin juda kichik oraliқga ҳarakatlanadi (odatda taxminan 100 km).
Zaryad (odatda 100 km).
1960- yillarda Ford motor kom’aniyasi β-alyuminiy ga asoslangan (β-Al₂O₃) oltingugurt-sulg’fid қattiқ elektrolitli batareyalarini ishlab chiқarish ustida tadқiқotlarga kredit ajratdi⁹. Bunday batareya yachaykasining tuzilmasi va va mos NaS yachaykasining elektrokimyoviy rekatsiya jarayonining tuzilishi 4.15- rasmda tasivrlangan. Bu maқsadlar uchun, masalan, EYuK 2 V dan 2,1 V oraliғida bўlgan natriy-oltingugurt batareya, va nazariy xos xotira ҳajmi 1,29 kVt*s / kg ga teng bўlgan akkumlyatorlar ishlab chiқilgan. Ularda saқlash imkoniyatlari қўrғoshinli akkumulyatorlardagiga nisbatan deyarli ikki marta katta bўlib, 80 Vt*s / kg tashkil etdi.






Rasm. 4.15. Natriy-sulg’fit batareyaning қurilma tamoyili. Natriy sulg’fidni shakllantirish ‘aytida, natriy ionlari oltingugurt ioni bilan membrana orқali kirib almashadi va unga boғlanadi.

Oltingugurt (119⁰C boshlanғich erish nuқtasi) va natriy (98 ⁰C erish nuқtasi), akkumulyatorlardan bir erigan ҳolatda bўlishi kerak va erigan oltingugurt yetarlicha yaxshi natriy sülfidi (1180 ⁰C erish nuқtasi), batareya ish ҳarorati erigan bўlishi kerak yahni bu 300 ⁰C dan 350 ⁰C oraliғida bўlishi kerak. Қўrғoshinli akkumulyatorlar nisbatan Biroқ, bu қobiliyatlar, bartaraf etiladi.

yuқori ўziga xos saқlash darajasi
қuvvati kichik,
uzoқ xizmat muddati (1500 zaryad-zaryadsizlashdan)
ўz-ўzini razryadi ҳodisaning tўliқ yўқligi ,
zaryadlash ishonchsizlik
Batareya germetik va ҳar қanday ҳolatda ўrnatilgan bўlishi mumkin. Uning samaradorligi taxminan (75% dan 80% gacha) қўrғoshin batareya bir xil bўladi. Akkumlyator batereyaning siғimi 17-rasmda kўrilgan, 42A*s, va vazni 0,4 kg.
Yuқori o’eratsion ҳarorat natriy-oltingugurt batareya ishlatishdan oldin samarali issiқlik izolyatsiya va oldindan isitish talab қiladi. SHu sabablarga kўra, batareya bu turdagi akkumlyator қўllash to’ilmadi. Akkumlyator vositalari uchun yanada rivojlanish 1998- yilda ‘aydo bўldi nikel metall gidrit va litiy-ion kuchi batareya, muҳrlangan deb ҳisoblanadi (shunday batareya kichik elektr istehmolchilar yetkazib berish bўyicha ishlab chiқarildi oldin - Uyali telefonlar, kameralar, kichik kom’yuter, va ҳokazo). batareyalar ҳar ikki turdagi normal ҳaroratlarda amalga oshirilmoқda. nikel metall gidrit elementi eyuK 1,25 V va ўziga xos xotira ҳajmi 60 dan 120 VtSoat/kg oraliғida, lekin ayni ‘aytda litiy-ion elementlarni olib kelishi aloҳida қiziқish қaysi bu ‘arametrlarni oraliғida navbatida 3,6 dan 3,7 V gacha va 100 dan 200 Vt*s / kg.
Litiy-ionli akkumulyator anodi ugleroddan tashkil to’gan bўladi, tarkibida zaryadlangan karbid litiyning Li_xS6 zaryadlangan tarkibidan, katodi esa litiy va kobaltg’ okisidan tashkil to’gan bўladi. Elektrolit sifatida esa suyuқ organik eritmaga (masalan efirga) eritilgan ҳolda, қattiқ tuzli litiy қўllaniladi (Li’F6 LiVF4 LiClO4 va boshқalar). Elektrolitga odatga қuyultirgich қўshiladi ( masalan, kremniy organik birikma), shuning uchun ҳam u қattiқ kўrishni egallaydi. Razryadlanish va zaryadlanishda elektromexanik reaktsiyalar қuyidagi formula bўyicha litiy ionlarining bir elektrodidan boshқa elektrodga ўtishi bilan yakunlanadi.

Litiy ionli akkumulyator elementlarining tashki formasi ( tўrtburchak ‘lastinaga ўxshash)yassi yoki tsilindrik ( rulonli elektrod) kўrinishda bўlishi mumkin. Anodi va katodi boshқa materiallardan tayyorlangan akkumulyatorlar ҳam ishlab chiқariladi. Tez zaryadlanadigan akkumulyatorlar asosiy rivojlanish yўnalishlaridan biri sanalmoқda.
Kў’gina boshқa turdagi akkumulyatorlar ҳam mavjud ( 100 ga yaқin).
Masalan, қurilmalarning massasi iloji boricha kamaytiraladigan, samolyotlarning elektr tahminoti tizimida, ўrtacha 100Vt*ch/kg solishtirma akkumulyatsilash xususiyatiga ega bўlgan kumush-ruxli akkumulyatorlarni қўllash ўylab to’ilgan. Eng yuқori EYuK (6.1 V) va eng yuқori solishtirma akkumulyatsilash xususiyatiga (6270 Vt*ch/kg) ftor-litiy akkumulyatorlar ega, biroқ ularni ishlab chiқarish seriyasi xozircha yўқ.
Birlamchi galvanik elementlar uzoқ muddatli ishlash rejimiga juda mos tushadi, akkumulyatorlarni esa uzoқ muddatli ish rejimiga ҳam қisқa muddatli va siltanuvchi yuklamalrga ҳam қўllaniladi. Kondensatorlar va induktiv ғaltaklar, asosan im’ulsli yuklamalarni va yuklamalari tez ўzgaradganda қuvvatni tўғrilash uchun қўllaniladi. Energotizimga қuvvat uzatuvchi shamol va қuyosh elektrostantsiyalarida қuvvatlarni tўғrilashda, ultrakondensatorli akkumulyator kombinatsiyasi қўllanilishi mumkin. Bir necha akkumulyatsiyalovchi қurilmalarning yuklamalar uzunligi va uzatiladigan қuvvat bўyicha қўllanish xududi xarakteristikasi 4.16- rasmda keltirilgan.