המדע של טכנולוגיית סוללה רכב

כיצד פועלת טכנולוגיית סוללות המכונית?

עופרת וחומצה הם שני דברים שרוב האנשים יודעים מספיק טוב כדי למנוע. עופרת היא מתכת כבדה שיכולה לגרום רשימת כביסה שלמה של בעיות בריאותיות, וחומצה היא, טוב, חומצה. עצם הזכרת המלה מעלה תמונות של נוזלים ירוקים מבעבעים וקרקורים - מדענים מטורפים כפופים לשליטה עולמית.

אבל כמו שוקולד חמאת בוטנים, עופרת חומצה לא נראה ללכת ביחד, אבל הם עושים. ללא עופרת וחומצה, לא היו לנו סוללות רכב, ובלי סוללות רכב, לא היו לנו כל האביזרים המודרניים - או מצרכים בסיסיים, כמו פנסים - זה דורש מערכת חשמל לתפקד. אז איך בדיוק, אלה שני חומרים קטלניים לבוא יחד כדי ליצור בסיס מוצק סלע של מערכות אלקטרוניות הרכב? התשובה, לשאול שאילתה של ביטוי, היא יסודית.

המדע של אחסון אנרגיה חשמלית

סוללות חשמל הם פשוט כלי אחסון המסוגלים להחזיק מטען חשמלי ולאחר מכן לפרוק אותו לתוך עומס. סוללות מסוימות מסוגלים לייצר זרם חשמלי מרכיבי הבסיס שלהם ברגע שהם התאספו. סוללות אלה נקראים סוללות ראשוניות , והן בדרך כלל מסולקות ברגע שהמטען מתרוקן. סוללות רכב מתאימות לקטגוריה אחרת של סוללה חשמלית שניתן לטעון, לפרוק ולטעון שוב ושוב. אלה סוללות משנית לנצל תגובה כימית הפיך שונה מסוג אחד של סוללה נטענת אחרת.

במונחים שרוב האנשים יכולים להבין בקלות, סוללות AA או AAA כי אתה קונה בחנות, מקל בשלט רחוק, ולאחר מכן לזרוק כאשר הם מתים הם הסוללות הראשי. הם מורכבים, בדרך כלל אבץ או פחמן או אבץ ותאי דו תחמוצת המנגן, והם מסוגלים לספק הנוכחי ללא תשלום. כאשר הם מתים, אתה זורק אותם - או להיפטר מהם כראוי, אם אתה מעדיף.

כמובן, אתה יכול לרכוש את אותן סוללות AA או AAA בטופס "נטענת" שעולה יותר. סוללות אלה נטענות בדרך כלל להשתמש ניקל קדמיום או ניקל מתכת תאים הידריד. שלא כמו סוללות "אלקליין" מסורתיות, סוללות NiCd ו- NiMH אינן מסוגלות לספק עומס על הרכבה. במקום זאת, זרם חשמלי מוחל על התאים, מה שגורם לתגובה כימית בתוך הסוללה. לאחר מכן אתה מקל את הסוללה בשלט הרחוק שלך, וכאשר הוא מת, אתה מציב אותו במטען היישום של הזרם הופך את התהליך הכימי שהתרחש במהלך פריקה.

סוללות רכב, אשר לנצל עופרת וחומצה גופרתית במקום ניקל oxyhyhyroxide ו מימן ספיגת סגסוגת, דומים סוללות NiMH בתפקוד. כאשר זרם חשמלי מוחל על הסוללה, מתרחשת תגובה כימית, ומטען חשמלי מאוחסן. כאשר העומס מחובר לסוללה, אותה תגובה מתהפכת, וזרם מסופק לעומס.

אחסון אנרגיה עם עופרת חומצה

אם באמצעות עופרת חומצה לאחסן מטען חשמלי נשמע ארכאי, זה. הסוללה הראשונה עופרת חומצה הומצא בשנת 1850, ואת הסוללה במכונית שלך משתמשת באותם עקרונות בסיסיים. העיצובים והחומרים התפתחו במשך השנים, אך הרעיון הבסיסי זהה.

כאשר סוללה עופרת חומצה הוא משוחרר, אלקטרוליט הופכת פתרון מדולל מאוד של חומצה גופרתית, כלומר, הוא פשוט רגיל H20 H2 עם כמה H2SO4 מרחף בו. לוחות להוביל, לאחר שקלט את חומצה גופרתית, להיות בעיקר סולפט להוביל. כאשר זרם חשמלי מוחל על הסוללה, תהליך זה מתהפך. צלחות עופרת סולפט להפעיל (בעיקר) חזרה לתוך להוביל, ואת הפתרון המדולל של חומצה גופרתית הופך מרוכז יותר.

זו אינה דרך יעילה מאוד לאחסון אנרגיה חשמלית, במונחים של איך כבד וכבד התאים מושווים לכמות האנרגיה שהם מאחסנים, אבל סוללות עופרת חומצה עדיין בשימוש כיום משתי סיבות. הראשון הוא עניין של כלכלה; עופרת חומצה סוללות הם הרבה יותר זול לייצר מאשר כל אפשרות אחרת. הסיבה האחרת היא כי סוללות עופרת חומצה מסוגלים לספק כמויות עצומות של דרישה על פי דרישה בבת אחת, מה שהופך אותם מתאים באופן ייחודי לשימוש כמו סוללות החל.

כמה רדוד הוא מחזור שלך?

סוללות רכב מסורתיות מכונים לפעמים סוללות SLI , כאשר "SLI" מייצג התחלה, תאורה והצתה. קיצור זה ממחיש את המטרות העיקריות של סוללת רכב די טוב, כמו העבודה העיקרית של כל מכונית הסוללה היא להפעיל את המנוע המתנע, את האורות, ואת ההצתה לפני המנוע פועל. לאחר שהמנוע פועל, האלטרנטור מספק את כל האנרגיה החשמלית הדרושה, והסוללה נטענת.

סוג זה של שימוש הוא סוג רדוד של מחזור חובה, בכך שהוא מספק פרץ קצר של כמות גדולה של זרם, וזה מה הסוללות המכונית תוכננו במיוחד לעשות. עם זאת, סוללות רכב מודרניות להכיל צלחות דקות מאוד של עופרת, אשר מאפשר כמות מקסימלית של חשיפה אלקטרוליט, ומספק את אמפרג ביותר לתקופות קצרות. עיצוב זה נחוץ בשל הדרישות הנוכחיות ענק של מנועי Starter.

בניגוד לסוללות המתחילות, סוללות מחזוריות עמוקות הן סוג אחר של סוללת עופרת חומצה המיועדת למחזור "עמוק" יותר. התצורה של הצלחות הוא שונה, ולכן הם אינם מתאימים היטב לספק כמויות גדולות של זרם לפי דרישה. במקום זאת, הם נועדו לספק פחות חשמל עבור כמויות זמן ארוכות יותר. המחזור הוא "עמוק" כי הוא ארוך יותר, ולא בגלל פריקה הכוללת להיות גדול יותר. בניגוד לסוללות שמתחילות לטעינה אוטומטית לאחר כל שימוש , סוללות מחזור עמוק יכולות להיות משוחררות לאט - לרמה בטוחה - לפני טעינה מחדש. בדומה לסוללות המתחילות, אין לשחרר סוללות חומצה עופרת עגולות מתחת לרמה המומלצת, כדי למנוע נזק קבוע.

חבילה אחרת, אותה טכנולוגיה

למרות הטכנולוגיה הבסיסית מאחורי סוללות עופרת חומצה נותרה פחות או יותר זהה, ההתקדמות חומרים וטכניקות הביאו במספר וריאציות. סוללות מחזור עמוק, כמובן, להשתמש תצורה צלחת שונים כדי לאפשר מחזור עבודה עמוקה יותר. גרסאות אחרות לוקחות את הדברים עוד יותר.

ההתקדמות הגדולה ביותר בטכנולוגיית עופרת חומצה עופרת יש כנראה סוללות עופרת-חומצה (VRLA) מוסדר. הם עדיין משתמשים בחומצה עופרת וחומצה גופרתית, אך אין להם "מוצפים" תאים רטובים. במקום זאת, הם משתמשים בתאי ג'ל או במטוי זכוכית נספג (AGM) עבור האלקטרוליט. התהליך הכימי הוא זהה ברמה בסיסית, אבל סוללות אלה אינם כפופים off-gassing כמו סוללות מוצף תא, והם אינם פגיעים לדליפה אם tipped.

למרות סוללות VRLA יש מספר יתרונות, הם הרבה יותר יקר לייצר מאשר הסוללות המסורתיות מוצף תא. אז בעוד הטכנולוגיה ממשיכה לצעוד אי פעם קדימה, רוב הסיכויים שאתה עדיין תהיה נסיעה עם טכנולוגיה חדשנית 1860s מתחת למכסה המנוע שלך במשך זמן מה עדיין - אלא אם כן אתה הולך חשמלי. אבל זה עניין אחר לגמרי במונחים של סוללות.