Основные конструкционные характеристики химических

Герметичные химические источники тока

Химическим источником тока (ХИТ) называют устройство, в котором химическая энергия активных веществ непосредственно превращается в электрическую энергию.

В основе любого химического источника тока лежит электрохимическая система вида:

(−) Восстановитель | Электролит Окислитель | (+)

Генерирование тока в такой системе происходит при замыкании внешней цепи на нагрузку в результате одновременного протекания на электродах электрохимических реакций: электроокислительной с освобождением электронов и восстановительной с их поглощением.

В простейшем случае химический источник тока представляет собой два электрода, изготовленных из различных материалов, ионная проводимость между которыми обеспечивается электролитом (жидким или твердым). Обычно электроды – это металлические каркасы, на которые наносятся реагенты (активные вещества, непосредственно участвующие в токообразующих реакциях).

Наряду с основной токообразующей реакцией могут протекать также и побочные реакции, химические и электрохимические, которые не только снижают эффективность работы химического источника тока, но и создают опасность значительного увеличения давления внутри корпуса химического источника тока, что может привести к его разрушению.

В реализованных к настоящему моменту химических источниках тока используются электрохимические системы, как с обратимыми, так и необратимыми электрохимическими реакциями.

Если хотя бы на одном электроде окислительно-восстановительный процесс протекает необратимо, то такой источник тока называетсяпервичным химическим источником тока (ПХИТ) или гальваническим элементом.

Если на обоих электродах окислительно-восстановительный процесс протекает обратимо, то такой источник тока называетсявторичным химическим источником тока (ВХИТ) или аккумулятором. При исчерпании запасенной энергии разряженный аккумулятор подвергается процессу заряда от внешнего источника тока, в результате чего активные вещества переходят в исходное состояние.

Герметичным химическим источником тока (ГХИТ) называют - газонепроницаемые химические источники тока, в которых обеспечена изоляция внутреннего пространства от газового пространства внешней среды.

Условно-графическое обозначение химического источника тока приведено на рис. 17.1.Химические источники тока, как гальванические элементы, так и аккумуляторы широко применяются для питания портативной судовой электронной аппаратуры: радиостанций, мобильных телефонов, переговорных устройств, ноутбуков и т.п.

Классификация герметичных химических источников тока приведена на рис.17.2. Как видно из этого рисунка гальванические элементы подразделяются на элементы с водным электролитом (более дешевые) и литиевые. Аккумуляторы подразделяются на щелочные, кислотные и литиевые.

Характеристики герметичных химических источников тока

Для описания особенностей химических источников тока используют три группы основных характеристик:

· электрические;

· конструкционные;

· эксплуатационные.

Такие характеристики должны применяться во внимание при замене химических источников питания.

Основные электрические характеристики химических

Источников питания

К основным электрическим характеристикам химических источников питания следует отнести следующих параметры.

1. Напряжение разомкнутой цепи (U₀) – это напряжение источника тока без нагрузки. Его значение определяется видом химической системы. На состояние напряжения разомкнутой цепи влияет также температура, концентрация электролита и степень разряженности химического источника тока.

2. Номинальное напряжение (U_H) – это напряжение источника тока в средней части его разрядной характеристики при разряде в номинальном (стандартном) режиме, который устанавливается согласно технической документации на данный ХИТ.

3. Номинальная емкость (C_H) – это количество электричества, которое может отдать химический источник тока во внешнюю цепь при его разряде в номинальном режиме при температуре 20⁰ С. Измеряется в А·час.

Для аккумуляторов номинальная емкость зависит также от тока заряда и продолжительности паузы между процессом заряда и разряда.

4. Номинальный ток разряда (I_P) – это ток разряда, который регламентируется документацией на химический источник тока. Обычно он составляет долю от номинальной емкости. Например, 0,1С_Н – номинальный ток составляет одну десятую от номинальной емкости.

Для аккумуляторов электрическим параметром является также ток заряда (I_З)–это ток заряда, который регламентируется документацией на аккумулятор.

5. Рабочее напряжение (U) – это напряжение источника тока под заданной нагрузкой. Оно существенно меньше напряжения разомкнутой цепи, т.к. потенциалы электродов при протекании тока отличаются от потенциалов электродов разомкнутой цепи, и кроме того имеет место падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока. В общем виде:

i. , (17.1)

где R – полное внутреннее сопротивление источника тока;

R_Ω – сопротивление металлических токопроводящих деталей и материала электродов;

R_ПОЛ – поляризационное сопротивление электродов.

6. Напряжение в конце разряда (U_К) – это минимальное напряжение разряда химического источника тока, ниже которого в нем происходят необратимые изменения. Разряжать химические источники тока ниже этого напряжения не рекомендуется. Разряд аккумуляторов до напряжений ниже U_К значительно сокращает срок их службы.

7.

8. Зарядная характеристика– это изменение источника тока во времени при заряде его при различных токовых режимах и температурных условиях. Это характеристика характерна только для аккумуляторов и позво

9. Коэффициент отдачи по емкости– показывает эффективность зарядно-разрядного цикла источника тока при различных режимах его эксплуатации и определяется как:

%, (17.2)

где С_Р – отдаваемая емкость;

С_З – зарядная емкость.

Этот параметр характерен только для аккумуляторов.

10. Удельная энергия – характеризует энергию, которую может отдать источник тока на единицу веса (Вт·час/кг) или объема (Вт·час/м³). Эта характеристика применяется для сравнительной оценки различных источников тока.

Основные конструкционные характеристики химических

Источников питания

Химические источники тока выпускаются в трех конструктивных вариантах: дисковые (кнопочные, таблеточные) – у которых диаметр корпуса меньше его высоты, цилиндрические и призматические (прямоугольные).

Унификация размеров герметичных химических источников тока, определяемая требования Международной электротехнической комиссии (МЭК), позволяет сделать взаимозаменяемыми не только источники тока различных производителей, но также и наиболее распространенные первичные и перезаряжаемые источники тока. Это привело к созданию типоразмерных рядов химических источников тока различной конструкции.

В таблице 17.1 приведены основные размеры наиболее распространенных герметичных химических источников тока цилиндрической конструкции согласно стандарту ANSI (USA).

Таблица 17.1 Габариты цилиндрических химических источников тока согласно стандарту ANSI (USA)

В таблице 17.2 приведены основные размеры герметичных химических источников тока дисковой конструкции согласно стандарту ANSI (USA).

Таблица 17.2 Габариты дисковых химических источников тока согласно стандарту ANSI (USA)

В таблице 17.3 приведены основные размеры герметичных химических источников тока призматической конструкции согласно стандарту ANSI (USA).

Таблица 17.3 Габариты призматических химических источников тока согласно стандарту ANSI (USA)

Следует отметить, что размеры химических источников тока различных производителей могут отличаться несколько между собой. В табл. 17.4 приведены сравнительные характеристики и обозначение типоразмеров гальванических элементов цилиндрической конструкции различных производителей.

-

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: