Атет tokning birlamchi va ikkilamchi kimyoviy manbalari. Akkumulyatorlar. Reja

3. Yangi istiqbolli tokning kimyoviy manbalari


Kam xizmat ko’rsatiladigan kislota-qo’rg’oshinli akkumulyatorlar. 1970 yillardan boshlab xizmat ko’rsatilish jarayonida etiborni juda kam talab qiluvchi va germetik yoki xizmat ko’rsatilmaydigan akkumulyator batareyalari ishlab chiqarila boshlandi. Kam xizmat ko’rsatiladigan akkumulyatorlar deb, suyuq elektrolitli klassik texnologiya asosida tayyorlangan, ammo xizmat ko’rsatish uchun kichik sarf-harajat talab qiluvchi yopiq akkumulyatorlarga aytiladi.
Kam xizmat ko’rsatiladigan akkumulyatorlar elektrodlarning faol mas-sasiga bog’liq ravishda ikki-olti yilda bir marotoba elektrolit qo’yili-shini talab qiladi. Akkumulyator tuzulishidagi xususiyat – bu elektrolitni bir muncha ortiqcha zahirasi bilan qo’yish mumkinligi, shaffof korpus esa, uning sathini oson aniqlash va nazorat qilish imkoniyatini berishidir.
Suyuq elektrolit texnologiyasi asosida tayyorlanib kam xizmat ko’rsati-ladigan akkumulyatorlarning eng asosiy afzalligi shundaki, ularning xizmat ko’rsatish muddati germetik akkumulyatorlarga nisbatan orttirilgan.
Germetik kislota-qo’rg’oshinli akkumulyatorlar. Akkumulyatorlarni ish-lab chiqarish texnologiyasining taraqqiyoti natijasida suyuq elektrolitdan voz kechish hamda gazlarning ajralib chiqishini kamaytirishga erishildi. Bu xizmat ko’rsatilmaydigan akkumulyatorlarning yaratilishiga imkoniyati yaratdi.
Germetik akkumulyatorlar deb, xizmat ko’rsatishni hamda butun ishlatish
muddati davomida qo’shimcha suvning qo’yilishini talab qilmaydigan germe-tik korpusdagi akkumulyatorlarga aytiladi.
Germetik akkumulyatorlarning afzalligi shundaki, ular manbalanayotgan qurilmalarining ustunlarida, tabiiy ventilyasiyali yopiq binolarda, shu-ningdek, xizmat ko’rsatuvchi xodimlar bilan bitta binoda o’rnatilishi mum-kin. Aloxida akkumulyator xonalar va majburiy ventilyasiyaning kerak emas-ligi akkumulyatorlarni o’rnatish va xizmat ko’rsatish sarflarini sezilarli kamaytiradi.
Germetik qo’rg’oshin-kislotali akkumulyatorlarning fazilatlariga nar-xining arzonligi va kichik o’z-o’zidan razryadlanish ham tegishlidir. Zaryad-lash va razryadlanishning to’g’ri shart-sharoitlarida, ular 800...1000 ta sikl-ga bardosh berishi mumkin. Ammo, bunday akkumulyatorlar juda kichik solishtirma sig’imga ega, ular razryadsizlanishning chuqur sikllariga sezgir bo’lib, bu xizmat ko’rsatish muddatini kamaytiradi.
Akkumulyator batareyalarining elektroliti sifatida ko’p bosqichli toza-langan distillangan suvli sulfat kislotasining aralashmasidan foy-dalaniladi.
Germetik qo’rg’oshinli akkumulyatorlarni ishlatish uchun optimal zaryad rejimi muxim ahamiyatga ega. Qiymati ochiq zanjirning kuchlanishidan uncha ko’p bo’lmagan o’zgarmas kuchlanishli zaryad afzalroqdir. Germetik akkumulya-torlar 1 dan 12000 A·s gacha sig’imli oralig’ini egallaydi.
Yetarli darajadagi kuchlanish yoki razryad toklarining qiymatlarini olish uchun alohida akkumulyatorlar batareyalarga ketma-ket yoki parallel ulanadi. Sanoat, bitta korpusda bir nechta ketma-ket ulangan bankalarga ega bo’lgan monoblokli batareyalar ishlab chiqaradi. Mazkur batareyalarning kuchlanishining qiymati 2, 4, 6, 12 V va undan kattalarni tashkil etadi.
Taminot manbalari tuzulmasining takomillashtirish kichik o’lcham-larda maksimal sig’imni taminlashga, ishlash haroratining diapazonini kengaytirishga va xizmat ko’rsatish muddatining orttirishga yo’naltiril-gandir. Bugungi kunda akkumulyator batareyalarining o’nlab turli tuzilishga ega bo’lgan ko’rinishlari mavjud bo’lib, ularni tayyorlagan firmalar bu tav-siflarning optimal birikmasini yaratishga harakat qilishgan.
Olib yuriladigan apparaturalar uchun ishlatiladigan akkumulyatorlarni, ularning elektr kimyoviy tizimiga ko’ra, asosiy to’rt guruhga ajratish mum-kin: nikel-kadmiyli (Ni-Cd), nikel-metall-gidridli(Ni-MH), litiy-ionli (Li-Ion) va litiy-polimerli (Li-Pol).
Nikel-kadmiyli (Ni-Cd) germetik akkumulyatorlar ayniqsa, juda katta tok yuklamalari uchun ideal yechimini taklif qiladi. Ular qayta zaryadlanish-da kuchlanishning yuqori mo’tadilligini beradi, tezkor zaryadlash vaqtiga ega va 1000 dan ortiq zaryad-razryadlanishning sikllariga bardosh bera oladi.
Nikel-kadmiyli elementning musbat plastinasi nikel gidrooksididan, manfiysi esa kadmiyning gidrooksididan tashkil topgan. Har ikkala plas-tina, elektrolit bilan namlangan ajratkich orqali izolyasiya qilingan.
Ushbu akkumulyatorlar 0,03...50 A·s oralig’idagi uncha katta bo’lmagan sig’imlarga ishlab chiqariladi, solishtirma energiyasi 40...60 Vt·s/kg dan 150 kVt·s/dm³ gachadir. Ushbu turdagi akkumulyatorlar sezilarli darajadagi o’z-o’zidan razryadsizlanish bilan tavsiflanadi. Akkumulyatorlar, dastlabki 24 soat ichida o’zining 10% ga yaqin sig’imini yo’qotadi, keyinchalik esa o’z-o’zi-dan razryadsizlanish kamayadi.
Nikel-metall-gidridli (Ni-MH) akkumulyatorlar. Mazkur akkumulyator-lar kadmiyli elektrodni nodir yer osti metallar bilan nikel qotishmalari-dan bo’lgan elektrodga almashtirish natijasida vujudga kelgan. Bu elektrod qutblanishi o’zgarganda adsorbsiya (yutish) va desorbsiya (qaytarish) imkoni-yatlariga ega.
Ushbu tizimning akkumulyatorlari atrof-muhit uchun xavfsiz hisobla-nib, ularning tarkibida ekologiya uchun zararli bo’lgan material – kadmiy mavjud emas. Zamonaviy Ni-MH akkumulyatorlar Ni-Cd akkumulyatorlarga qaraganida katta energiya zichligiga ega hamda ularning sig’imi sezilarli darajada yuqoridir. Garchand, ularning narxlari Ni-Cd ga qaraganda baland-roq bo’lsa ham, bu akkumulyatorlar uncha qimmat emas.
Ular keng harorat (-20 dan +60°S) diapazonida ham mo’tadil ishlashi bilan harakterlanadi. Biroq, Ni-MH akkumulyatorlari past haroratlarni yomon qabul qiladi, bundan tashqari ular ortiqcha qizib ketish va qayta zaryadlanishga ham o’ta sezgirdir.
Ni-Cd va Ni-MH akkumulyatorlaridan to’g’ri foydalanib ishlatilganda ularning xizmat ko’rsatish muddati taxminan ikki yilni tashkil etadi.
Bugungi kunga kelib, litiy-ionli (Li-Ion) va litiy-polimerli (Li-Pol) akkumulyatorlar o’ta istiqbolli hisoblanmoqda. Bu turdagi akkumulyatorlar elektrolitning turli agregat holatlari orqali farqlanadi. Birinchi akku-mulyatorda karbonat aralashmali LiPF₆ turidagi ftorga ega bo’lgan litiy tuzlarining eritmasi, masalan: etilenkarbonat ko’rinishidagi suyuq elek-trolitdan foydalaniladi. Li-Pol akkumulyatorlarida esa, litiy tuzlarili organik yoki noorganik polimer matrisa ko’rinishidagi quyultirilgan gelli va qattiq elektrolitlar qo’llaniladi.
Zamonaviy akkumulyatorlarning tavsiflari 2.3-jadvalda keltirilgan.
Ularning asosiy afzalliklari – bu “xotira effekti” ning to’la yo’qligi va juda katta sig’imlarda ham kichik og’irligidir. LI-Ion akkumulyatorlari uzoq muddat saqlanishga barqaror va kichik o’z-o’zidan razryadlanish (yiliga kamida 1%) ga molik. Ular mo’tadil razryadlanish kuchlanishi va yuqori razryad kuchlanishi (3,6 V gacha) ga ega.
Ammo, LI-Ion akkumulyatorlari past haroratlar (-20°S dan boshlab) ni yomon qabul qiladi. Bundan tashqari, ular turli zarbalarni yoqtirmaydi, kuch-li tebranishlar esa sig’imni katta yo’qotishlariga olib keladi. Ushbu akku-mulyatorlarning yana bir kamchiligi – bu ularni tayyorlash jarayonining murakkab texnologiyani talab qilishi va, shu sababli, ular oldingi boshqa akkumulyatorlarga nisbatan narxi qimmatdir.
LI-Ion akkumulyatorlarining ishlash resursi boshqalarga qaraganda ikki karraga ortiqroq, yani to’rt yilgacha borishi mumkin.
Litiy-polimerli (Li-Pol) akkumulyatorlarning dastlabki konsepsiyasi polimer asosli qattiq elektrolitdan foydalanishga asoslangandir. Bu g’oya ishlab chiqarish jarayonini texnologiyalashtirishni hamda mos ravishda nar-xini arzon bo’lishini nazarda tutadi. Ushbu turdagi akkumulyatorning ener-giya zichligi nikel-kadmiyli akkumulyatorlarnikiga qaraganda taxminan uch marotaba yuqori va o’z-o’zidan razryadlanishi esa sezilarli darajada pastdir.
Shunday qilib, akkumulyator tarkibida qattiq elektrolit ishlatilib, u 1,0 mm gacha qalinlikdagi tuzulma ko’rinishga ega bo’lgan juda yupqa turli plyonkalarning to’plamidan hosil bo’ladi. Qattiq elektrolit suyuq va gelli ko’rinishdagi elektrolitlarga nisbatan bir qator afzalliklarga ega. Birin-chidan, bu akkumulyatorlarda elektrolitning to’kilib ketishi va elektrod us-tiga izolyasiya qatlamini o’tirishining oldi olingan, bu kabi xususiyat akku-mulyatorning ishlash vaqtini ko’payishiga olib keladi. Ikkinchidan, yonishga moyil suyuq elektrolitning ishlatilmaganligi bunday akkumulyatordan foy-dalanish xafsizligini ortiradi.
Li-Pol akkumulyatorlari katta sondagi zaryad sikllariga ega, bunda ular past haroratlarda ham o’zlarining sifat ko’rsatkichlarini yo’qotishmaydi. Litiy-polimerli akkumulyatorlarning kamchiligi shundaki, ular katta razryad toklarini o’tkaza olmaydi.



Nazorat savollari

1. 
   Tokning birlamchi kimyoviy manbalari nima?
   
2. 
   Elektrik tavsiflari haqida ma’lumot bering?
   
3. 
   Marganes-rux va simob-rux tizimli galvanik elementlar haqida tushuncha bering?
   
4. 
   Tokning ikkilamchi kimyoviy manbalari nima?
   

5. Kislota-qo’rg’oshinli akkumulyatorlar haqida ma’lumot bering?
6. Ishqorli akkumulyatorlar haqida ma’lumot bering?