فن آوری باتری ماشین چگونه کار می کند؟
سرب و اسید، دو چیز است که اکثر مردم به اندازه کافی برای جلوگیری از آن آگاه هستند. سرب یک فلز سنگین است که می تواند یک لیست کامل لباس های شسته شده از مشکلات بهداشتی ایجاد کند، و اسید، به خوبی، اسید است. صرف نظر از این کلمه، تصاویری از مایعات سبز رنگ آمیزی و دانشمندان دیوانه وار را که بر سلطه بر جهان قرار دارد، متهم می کند.
اما مثل شکلات و کره بادام زمینی، سرب و اسید به نظر نمی آیند که با هم بجنگند، اما این کار را می کنند. بدون سرب و اسید، ما نمی توانیم باتری های خودرو داشته باشیم و بدون باتری های ماشین، ما هیچ یک از لوازم جانبی مدرن یا وسایل ضروری مانند چراغهای جلو را نخواهیم داشت ، که نیازمند یک سیستم الکتریکی برای عملکرد است. پس دقیقا دقیقا چطور این دو ماده کشنده برای ساختن سیستم پایه سنگی سیستم های الکترونیکی خودرو به هم پیوسته اند؟ پاسخ، قرض گرفتن از عبارت، ابتدایی است.
علم ذخیره انرژی برق
باتری های الکتریکی به سادگی مخازن ذخیره سازی هستند که قادر به نگه داشتن یک بار الکتریکی و پس از آن تخلیه آن را به یک بار است. بعضی از باتری ها قادر به تولید یک جریان الکتریکی از اجزای پایه خود هستند، به محض اینکه آنها جمع شده باشند. این باتری ها باتری های اولیه نامیده می شوند و معمولا پس از اتمام شارژ، آنها دفع می شوند. باطری های اتومبیل در دسته های مختلف باتری های الکتریکی قرار می گیرند که می توانند بارها و بارها شارژ شوند، تخلیه و بارگیری شوند. این باتری های ثانویه از یک واکنش شیمیایی برگشت پذیر استفاده می کنند که از یک نوع باتری قابل شارژ متفاوت است.
در شرایطی که اکثر مردم به راحتی می توانند درک کنند، باتری های AA یا AAA که شما در فروشگاه خریداری می کنید، در کنترل از راه دور خود قرار می گیرند، و بعد از اتمام باتری، باتری های اصلی می شوند. آنها مونتاژ می شوند، معمولا از روی سلول های دیاکسید روی و کربن روی و منگنز، و قادر به فراهم کردن جریان بدون شارژ هستند. وقتی آنها می میرند، اگر آنها را ترجیح می دهید، آنها را دور بریزید یا آنها را به درستی از بین ببرید.
البته، شما می توانید همان باتری های AA یا AAA را در شکل "قابل شارژ" خریداری کنید که هزینه بیشتری می کند. این باتری های قابل شارژ معمولا از سلول های نیکل کادمیوم یا هیدرید فلز نیکل استفاده می کنند. بر خلاف باتری های "قلیایی" سنتی، باتری های NiCd و NiMH قادر به فراهم آوردن جریانی برای بار بر روی مونتاژ نیستند. در عوض، یک جریان الکتریکی به سلول ها اعمال می شود که باعث ایجاد واکنش شیمیایی داخل باتری می شود. سپس باتری را در کنترل از راه دور خود قرار می دهید و زمانی که آن را می میراند، شما آن را در یک شارژر قرار می دهید و استفاده از یک جریان، روند شیمیایی که در هنگام تخلیه رخ می دهد، تغییر می کند.
باتری های خودرو که از اسید سرب و سولفوریک به جای اکسید هیدروکسید نیکل و یک آلیاژ جذب کننده هیدروژن استفاده می کنند، شبیه به باتری های NiMH در عملکرد هستند. هنگامی که یک جریان الکتریکی به باتری اعمال می شود، یک واکنش شیمیایی اتفاق می افتد و یک بار الکتریکی ذخیره می شود. هنگامی که بار به باتری متصل می شود، واکنش واکنش داده می شود و جریان به بار منتقل می شود.
ذخیره انرژی با سرب و اسید
اگر استفاده از سرب و اسید برای ذخیره یک بار الکتریکی به نظر می رسد دائمی است، این است. اولین باتری سرب اسید در دهه 1850 اختراع شد و باتری در خودرو شما از همان اصول اساسی استفاده می کند. طرح ها و مواد در طول سال ها تکامل یافته اند، اما همان ایده اساسی در بازی است.
هنگامی که یک باتری سرب اسید تخلیه می شود، الکترولیت یک محلول بسیار اسیدی از اسید سولفوریک می شود، به این معنی که اکسیژن H20 بسیار ساده است و بعضی از آن H2SO4 شناور است. صفحات سرب، با جذب اسید سولفوریک، به طور عمده سولفات سرب تبدیل می شوند. هنگامی که یک جریان الکتریکی به باتری اعمال می شود، این روند به عقب می رود. صفحات سولفات سرب (بیشتر) به سرب تبدیل می شوند و محلول رقیق اسید سولفوریک بیشتر متمرکز می شود.
این روش وحشتناکی برای ذخیره انرژی الکتریکی نیست، از لحاظ چگالی و بزرگ بودن سلول ها با مقدار انرژی ذخیره شده آنها مقایسه می شود، اما با دو دلیل، باتری های اسید سرب هنوز هم استفاده می شوند. اولین مسئله اقتصاد است؛ باتری های اسید سرب بسیار ارزان تر از هر گزینه دیگری هستند. دلیل دیگر این است که باتری های اسید سرب قادر به ارائه مقدار زیادی از جریان تقاضا در یک بار است، که باعث می شود آنها منحصر به فرد برای استفاده به عنوان باتری شروع.
چه چرخه چرخه ای چقدر است؟
باتری های سنتی اتومبیل گاهی اوقات به عنوان باتری های SLI شناخته می شوند ، جایی که SLI برای شروع، روشنایی و اشتعال است. این اختصار اهداف اصلی یک باتری ماشین را به خوبی نشان می دهد، زیرا کار اصلی هر باتری خودرو، موتور پیشرو، چراغ ها و سوزاندن قبل از اجرای موتور است. بعد از اینکه موتور در حال اجرا است، ژنراتور تمام انرژی الکتریکی لازم را فراهم می کند و باتری دوباره شارژ می شود.
این نوع استفاده یک نوع کم عمق کاری است، که در آن یک انفجار کوتاه از مقدار زیادی از جریان را فراهم می کند، و این همان چیزی است که باتری های خودرو به طور خاص طراحی شده اند. با توجه به این نکته، باتری ماشین مدرن دارای ورق های بسیار نازک از سرب است که اجازه می دهد حداکثر قرار گرفتن در معرض الکترولیت باشد و برای مدت کوتاهی بیشترین فشار ممکن را فراهم می کند. این طراحی با توجه به نیازهای فعلی موتورهای شروع کننده ضروری است.
در مقایسه با شروع باتری، باتری های چرخه عمر نوع دیگری از باتری اسید سرب است که برای چرخه عمیق تر طراحی شده اند. پیکربندی صفحات متفاوت است، بنابراین آنها برای تامین مقادیر زیادی از جریان مورد نیاز مناسب نیستند. در عوض، آنها طراحی شده اند تا انرژی کمتری را برای مدت زمان بیشتری فراهم کنند. چرخه "عمیق تر" است، زیرا طول عمر بیشتر است، نه به دلیل اینکه کل تخلیه بزرگتر است. بر خلاف شروع باتری که به طور خودکار پس از هر بار شارژ می شود، باتری های چرخه عمر می توانند به آرامی تخلیه شوند - تا سطح ایمن - قبل از اینکه مجددا شارژ شوند. مانند باتری های شروع شده، باتری های اسیدی سرب عمیق نباید زیر سطح توصیه شده تخلیه شوند تا از آسیب دائمی جلوگیری شود.
بسته های مختلف، همان تکنولوژی
با وجودی که تکنولوژی پایه در کنار باتری های اسید سرب همچنان بیشتر یا کمتر باقی مانده است، پیشرفت در مواد و تکنیک ها منجر به تعدد تغییرات شده است. باتری های چرخه عمیق، البته، از پیکربندی صفحه متفاوت استفاده کنید تا بتوانید یک چرخه کار عمیق تر انجام دهید. تغییرات دیگر چیزها را حتی بیشتر می کند.
بزرگترین پیشرفت در فن آوری باتری اسید اسید، احتمالا باتری های سرب اسید (VRLA) با شیر تنظیم شده است. آنها هنوز از اسید سرب و سولفوریک استفاده می کنند، اما سلول های مرطوب را "سیل" ندارند. در عوض، آنها از یک سلول ژل یا یک مات شیشه جذب (AGM) برای الکترولیت استفاده می کنند. فرایند شیمیایی در یک سطح پایه یکسان است، اما این باتری ها در معرض گاز خاموش کننده نیستند مانند باتری های باتری سیل شده، و اگر نشتی نباشند، آن ها آسیب پذیر هستند.
با وجودی که باتری های VRLA دارای مزایای متعددی هستند، اما آنها تولید بسیار گران تر از باتری های سنتی سیل شده اند. بنابراین در حالیکه فناوری همچنان به پیشروی میرود، احتمالا هنوز هم با تکنولوژی پیشرفته 1860s در حوض خود در حال رانندگی هستید، مگر اینکه به برق برسید. اما از لحاظ باتری، موضوع کاملا متفاوت است.