Zdroje proudu – akumulátory II

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
Snímače polohy I Střední odborná škola Otrokovice
Advertisements

Ocelové zárubně Střední odborná škola Otrokovice
I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í
Akumulator.
Rozdělení motorových vozidel
Olověný akumulátor Obr. 1.
Chemické zdroje napětí – sekundární články
Alkalické akumulátory
Klikový mechanizmus, demontáže a montáže
Bateriové zapalování II
PRIMÁRNÍ ČLÁNKY Chemické články:
Exponenciální rovnice řešené pomocí logaritmů
Kovové výrobky z oceli Střední odborná škola Otrokovice
Kovové výrobky – z litiny, mědi, hliníku
Servisní prohlídky – druhy, úkony
Základní dělení a parametry logických členů
Tlaková zkouška vnitřního vodovodu
Rozvaha – sestavení Střední odborná škola Otrokovice
AKUMULÁTOR. AKUMULÁTOR Základní pojmy akumulátoru Schéma postupu výroby akumulátoru Význam akumulátoru Části akumulátoru Základní pojmy akumulátoru.
Dvojitá okna deštěná Střední odborná škola Otrokovice
DHM – degresivní odpisy
Střední odborná škola Otrokovice
Dvoutrubkový rozvod Střední odborná škola Otrokovice
Jednotrubkový rozvod Střední odborná škola Otrokovice
Spojka třecí kotoučová – diagnostika
Účtování materiálových zásob, způsob B
Účtování nákladů – příklady souvztažností
Vaření – rozdělení, způsoby
Spotřeba a přetížitelnost měřicích přístrojů
Posloupnosti – základní pojmy Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr.
Výměna a oprava pilířů Střední odborná škola Otrokovice
Galvanické články 2.
Chlazení motorů Střední odborná škola Otrokovice
Pevné části motoru – kontrola, údržba
Elektrodový potenciál
Přehled instalačních systémů
Destilace jednoduchá Střední odborná škola Otrokovice
Nápravy – druhy, diagnostika závad
Odlučovače nečistot Střední odborná škola Otrokovice
- - Měděná elektroda se v kyselině rozpouští :
Kontrola tlumičů pérování
Brzdy – kontroly, závady a opravy
Snellův zákon lomu Střední odborná škola Otrokovice
Montáž otopných těles Střední odborná škola Otrokovice
Rozvaha – řešení bilanční rovnosti
Otevřený systém Střední odborná škola Otrokovice
Čtyřdobý vznětový motor – konstrukce, popis činnosti
Technické materiály kovové
Souvislý příklad na zásoby
Konstrukce otočných a posuvných vrat
Realizace logických obvodů
Typy a výpočty hospodářského výsledku
Kola a pneumatiky – montáž a kontrola
DHM – lineární odpisy Střední odborná škola Otrokovice
Uzavřený systém Střední odborná škola Otrokovice
Směšovací armatury Střední odborná škola Otrokovice
Okna zdvojená Střední odborná škola Otrokovice
Aritmetická posloupnost – základní pojmy
Aktivní uhlík a polarizované světlo
Dřezy Střední odborná škola Otrokovice
Palubová křídla Střední odborná škola Otrokovice
Tranzistorové zapalování I
Řízení – diagnostika závad, opravy
Objekty na tepelných sítích
Lineární nerovnice Střední odborná škola Otrokovice
Receptury Střední odborná škola Otrokovice
Geometrická posloupnost – základní pojmy
Krok za krokem ke zlepšení výuky automobilních oborů CZ.1.07/1.1.26/ Švehlova střední škola polytechnická Prostějov.
ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH A PLYNECH. KAPALINY A IONTY Elektrolyty  Roztoky vedoucí elektrický proud Elektrolytická disociace  Rozpad částic na kationty.
ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY
Transkript prezentace:

Zdroje proudu – akumulátory II Střední odborná škola Otrokovice Zdroje proudu – akumulátory II Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. František Kocián Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2 Autor Ing. František Kocián Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Ae-EP/3-EL-6/13 Název DUM Zdroje proudu – akumulátory II Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 26-57-H/01 Obor vzdělávání Autoelektrikář Vyučovací předmět Elektropříslušenství Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 17 – 18 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem, náplň: Elektrody (desky), separátory, elektrolyt, další části akumulátoru včetně moderní konstrukce, nabíjení , vybíjení akumulátoru, elektrické veličiny akumulátoru Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Elektrody, hmota, elektrolyt, elektrické veličiny akumulátoru Datum 15. 10. 2012

Zdroje proudu – akumulátory II Náplň výuky Konstrukce alkalických akumulátorů Nikl - Kadmiové (NI-CD) Nádoba Desky Separátory Elektrolyt Chemické procesy akumulátorů (nabíjení, vybíjení) Výhody, nevýhody alkalických akumulátorů Konstrukce metalhydridových akumulátorů Metalhydridové (NiMH, NiMeH) Výhody, nevýhody metalhydridových akumulátorů

Konstrukce akumulátoru Akumulátor se vyrábí se jednak se zaplavenými elektrodami a kapalným elektrolytem (velké staniční baterie) a jednak jako hermetizovaný (akumulátory do přístrojů jako jsou akumulátorové vrtačky...) Alkalický článek je zdroj elektrické energie založený na chemické reakci mezi zinkem a oxidem manganičitým (Zn/MnO2). Ve srovnání s tradičními bateriemi uhlík/zinek mají alkalické články větší životnost a možný odebíraný proud je větší než u tradičních baterií. Dělíme na: desky separátory nádoba zátky plnících otvorů víko pólové vývody výhody nevýhody Obr. 1: Akumulátor

Nádoba Nádoba a víčko – jsou vyrobeno z tlustého poniklovaného plechu a svařeny. Ocelová nádobka zastává funkci kladného pólu baterie. Obr. 2: Alkalická baterie

Elektrody (desky) Elektrody – jsou vyrobeny z perforovaného, tlustě poniklovaného ocelového plechu a opatřeny kapsičkami, uzavírající ve svých prostorách činnou hmotu. Kladné desky – aktivní hmotu tvoří kysličník nikličitý (NiO2) a kysličník niklitý (Ni2O3) Záporné desky - kádmium a jeho sloučeniny a příměsí železa

Separátory Vlastnosti separátorů mají velký vliv na vlastnosti akumulátoru, zvláště při při nízkých teplotách, u těchto akumulátorů jsou jinak konstruovány než u olověných akumulátorů. Elektrody jsou odděleny izolační hmotou, nebo jsou vkládány do rámů, které zabraňují vzájemnému dotyku. Musí odolávat velmi agresivnímu prostředí Materiál - Plast (PVC)

Elektrolyt Elektrolyt Jako elektrolyt se u alkalických akumulátorů používá hydroxid draselný (louh draselný KOH) měrné hmotnosti 1,17 až 1,2 g/ cm3 (střední hodnota je 1,19) při hodnotě + 20 °C

Další části akumulátoru Víko akumulátoru – zakrývá jednotlivé články, opatřeno plnícími otvory, které slouží pro doplňování destilované vody. Zátky plnících otvorů – utěsňují akumulátor, musí umožňovat odchod plynů z akumulátoru. Článkové spojky – spojují jednotlivé články Pólové vývody – dle typu akumulátorů

Chemické procesy akumulátorů (nabíjení, vybíjení) Při nabíjení – Články se obvykle nabíjení proudem 0,1 až 0,2 C (násobku hodinové kapacity akumulátoru tzn. 0,1 – 0,2A pro 1 Ah akumulátor.) Do článků je nutno dodat 120 až 140 % jejich kapacity (pokud jsou plně vybité) pro kompenzaci neefiktivnosti nabíjení. Probíhá na sebe navazujících a paralelních reakcí Pro kadmium NiO + CdO → NiO2 + Cd Pro železo NiO + FeO → NiO2 + Fe Při vybíjení Pro kadmium Ni2O3 + Cd → 2NiO + CdO Pro železo Ni2O3 + Fe → 2NiO + FeO Elektrolyt se nezúčastňuje chemických reakcí, a proto se jeho hustota nemění. K poklesu hustoty dochází vlivem působení kysličníku uhličitého (CO2) obsaženého v ovzduší

Výhody, nevýhody alkalických akumulátorů - vysoká cena, až pětinásobek ceny olověného akumulátoru nižší napětí článků, zároveň velký rozdíl mezi nabíjecím napětím a konečným vybíjecím napětím - nelze zjišťovat stupeň nabití měřením hustoty elektrolytu při provozu dochází k znehodnocování elektrolytu (KOH) působením vzdušného CO2 za vzniku uhličitanu draselného, který snižuje kapacitu a zvyšuje vnitřní odpor článku. Výhody - odolnější proti přebíjení a podvybití. - delší životnost, robustnější. - možnost nabíjet vyššími proudy - mohou být skladovány vybité. pracují dobře i za nízkých teplot (při vybití olověného akumulátoru poklesne hustota kyseliny a může dojít k zamrznutí a poškození) elektrolyt nepůsobí tak korozivně, jako kyselina sírová v olověných akumulátorech, protože aerosol KOH reaguje se vzdušným CO2 na uhličitan

Chemické procesy v akumulátoru Vybíjení baterie – reakce na elektrodách anoda: PbO2 + 4H+ + SO42− + 2e− → PbSO4 + 2H2O katoda: Pb + SO42− → PbSO4 Nabíjení baterie – reakce na elektrodách anoda: PbO2 + 3H+ + HSO4− → PbSO4 + 2H2O katoda: Pb + HSO4− → PbSO4 + H+ Při nabíjení probíhají uvedené reakce opačným směrem. Vybíjení akumulátoru probíhá také samovolně bez připojení k elektrickému obvodu – samovybíjením. Rychlost samovybíjení je zhruba 3 – 20 % kapacity za měsíc

Konstrukce metalhydridových akumulátorů Akumulátor – hermeticky uzavřený zdroj s alkalickým elektrolytem a jsou specialním typem článků nikl-vodík. Nikl-metal hydridový akumulátor, zkráceně NiMH, je druh galvanického článku jeden z nejčastěji používaných druhůakumulátorů. Ve srovnání s jemu podobným nikl- kadmiovým akumulátorem má přibližně dvojnásobnou kapacitu. Hlavními důvody jeho velkého rozšíření je jeho značně velká kapacita a schopnost dodávat poměrně velký proud spolu s přijatelnou cenou. Určité omezení představuje jeho napětí 1,2 V, které je nižší než napětí běžných baterií na jedno použití s 1,5 V, které může v řadě případů nahradit, ale ne vždy. Obr. 3: Baterie

Konstrukce metalhydridových akumulátorů Akumulátor – hermeticky uzavřený zdroj s alkalickým elektrolytem a jsou specialním typem článků nikl-vodík. Nikl-metal hydridový akumulátor, zkráceně NiMH, je druh galvanického článku jeden z nejčastěji používaných druhů akumulátorů. Ve srovnání s jemu podobným nikl- kadmiovým akumulátorem má přibližně dvojnásobnou kapacitu. Hlavními důvody jeho velkého rozšíření je jeho značně velká kapacita a schopnost dodávat poměrně velký proud spolu s přijatelnou cenou. Určité omezení představuje jeho napětí 1,2 V, které je nižší než napětí běžných baterií na jedno použití s 1,5 V, které může v řadě případů nahradit, ale ne vždy.

Desky – elektrody Záporná elektroda – tvořena speciální kovovou slitinou, která s vodíkem vytváří směs hydridů neurčitého složení. Tato slitina je většinou složena z niklu, kobaltu, manganu, případně hliníku a některých vzácných kovů – lanthanu, ceru, neodynu, praseodymu Kladná elektroda – z oxid-hydroxidu niklitého – NiO(OH) a elektrolytem je vodný roztok hydroxidu draselného

Chemické procesy akumulátorů (nabíjení, vybíjení) Celková reakce vybíjení: MH + NiO(OH) → M + Ni(OH)2 Na záporné elektrodě MH + OH− → M + H2O + e− Na kladné elektrodě NiO(OH) + H20 + e− → Ni(OH)2 + OH− Kde M a MH je výše zmíněná slitina s případně navázaným vodíkem. Při nabíjení probíhají uvedené reakce opačným směrem.

metalhydridových akumulátorů Výhody a nevýhody metalhydridových akumulátorů Výhody – oproti starším NiCd akumulátorům až 2,5x větší kapacitu. Dokáže dodávat relativně vysoké proudy. Má dlouhou životnost, malé pořizovací náklady, možnost rychlonabíjení bez většího poškození. Napětí 1,2 V v podstatě během vybíjení neklesá Nevýhody – Při nízkých teplotách (5 °C a méně) se baterie začínají "blokovat" (zdá se, že nemají energii, ale při ohřátí se zase vrátí). Napětí je pak pouze 1,2 V, což může být pro některé elektronické přístroje nedostatečné.

Kontrolní otázky: Z jakého materiálu jsou vyrobeny elektrody NI-CD? Silně niklovaného ocelového plechu Hliníku Mědi Jaký je elektrolyt se používá u NI-CD? a) kyselina + voda hydroxid draselný voda + soda Jaké napětí má jednotlivý článek NiMH? 1,5 V 1,2 V 3 V

Kontrolní otázky – řešení: Z jakého materiálu jsou vyrobeny elektrody NI-CD? Silně niklovaného ocelového plechu Hliníku Mědi Jaký je elektrolyt se používá u NI-CD? a) kyselina + voda hydroxid draselný voda + soda Jaké napětí má jednotlivý článek NiMH? 1,5 V 1,2 V 3 V

Seznam obrázků: Obr. 1: vlastní Obr. 2: anonym, leták firmy Bateria Slaný Obr. 3: vlastní

Seznam použité literatury: [1] JAN, Z. ,KUBÁT, J., ŽDÁNKÝ, B., Elektrotechnika motorových vozidel I, Praha, AVID spol. sr.o., 2002, ISBN 978-80-87143-05-6 [2] ŠŤASTNÝ, J. a REMEK, B., Autoelektrika a autoelektronika, Praha, Nakladatelství T. Malina, 1994, ISBN 80-900759-6-7 [3] KUČERA, V., Elektrotechnika v motorových vozidlech, Praha, SNTL, 1976, [4] encyklopedie Wikipedia, [vid 15. 10. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Nikl-kadmiov%C3%BD_akumul%C3%A1tor [5] encyklopedie Wikipedia, [vid 15. 10. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Nikl-metal_hydridov%C3%BD_akumul%C3%A1tor

Děkuji za pozornost 