Hvað er rafhlaða?
Rafhlöðutækni er frábær uppfinning með frábæra og langa sögu. The English" Battery" af rafhlöðu kom fyrst fram árið 1749. Það var fyrst notað af bandaríska uppfinningamanninum Benjamin Franklin þegar hann notaði röð þétta til að framkvæma rafmagnstilraunir. . Hann notaði þynnta brennisteinssýru sem raflausn til að leysa skautun rafhlöðunnar og framleiddi fyrstu óskautuðu sink-kopar rafhlöðuna sem getur viðhaldið jafnvægisstraumi, einnig þekkt sem"Daniel rafhlaðan."
Árið 1860 fann France's Plante upp rafhlöðu sem notar blý sem rafskaut, sem er einnig forveri rafhlöðu; á sama tíma fann Frakkland's Lakeland upp kolefni-sink rafhlöðuna og færði rafhlöðutæknina á sviði þurrrafhlöðu.
Notkun rafhlöðutækni í atvinnuskyni hófst með þurrum rafhlöðum. Það var fundið upp af Bretanum Hellerson árið 1887 og fjöldaframleitt í Bandaríkjunum árið 1896. Á sama tíma fann Thomas Edison upp endurhlaðanlegu járn-nikkel rafhlöðuna árið 1890, sem einnig varð að veruleika árið 1910. Fjöldaframleiðsla var markaðssett.
Síðan þá, þökk sé markaðssetningu, hóf rafhlöðutækni tímabil örra framfara. Thomas Edison fann upp alkalískar rafhlöður árið 1914, Schlecht og Akermann fundu upp hertu plötur fyrir nikkel-kadmíum rafhlöður árið 1934, og Neumann þróaði innsiglað nikkel árið 1947. Kadmíum rafhlöður, Lew Urry (Energizer) þróaði litlar alkalískar rafhlöður árið 1949, sem hóf göngu sína. alkaline rafhlöður.
Eftir að hafa komið inn á áttunda áratuginn varð rafhlaðatæknin fyrir áhrifum af orkukreppunni og þróaðist smám saman í átt að líkamlegu afli. Til viðbótar við stöðuga framfarir í sólarsellutækni sem kom fram árið 1954, voru litíum rafhlöður og nikkel-málmhýdríð rafhlöður smám saman fundin upp og markaðssett.
Hvað er rafhlaða? Munurinn á því og venjulegum rafhlöðum
Aflgjafi nýrra orkutækja er almennt aðallega byggður á rafhlöðum. Rafhlaðan er í raun eins konar aflgjafi sem veitir aflgjafa til flutninga. Helsti munurinn á því og venjulegum rafhlöðum er:
1. Mismunandi í eðli sínu
Power rafhlaða vísar til rafhlöðunnar sem veitir orku til flutninga, almennt miðað við litla rafhlöðuna sem gefur orku fyrir flytjanlegur rafeindabúnaður; á meðan venjuleg rafhlaða er eins konar litíum málmur eða litíum málmblöndur sem neikvætt rafskautsefni, með því að nota óvatnskennda raflausn. Aðal rafhlaðan er frábrugðin litíum jón rafhlöðunni og litíum jón fjölliða rafhlöðunni.
Tvö, rafhlaðan er mismunandi
Ef um nýjar rafhlöður er að ræða, notaðu afhleðslumæli til að prófa rafhlöðuna. Almennt er afkastageta rafhlöður um 1000-1500mAh; á meðan afkastageta venjulegra rafhlaðna er yfir 2000mAh, og sumar geta náð 3400mAh.
Þrjú, losunarkrafturinn er öðruvísi
4200mAh rafhlaða getur tæmt aflið á örfáum mínútum, en venjulegar rafhlöður geta'alls ekki gert það, þannig að losunargeta venjulegra rafhlaðna er algjörlega ósambærileg við rafhlöður. Stærsti munurinn á rafhlöðu og venjulegri rafhlöðu er mikið afhleðsluafl hennar og mikil tiltekin orka. Þar sem rafgeymirinn er aðallega notaður til orkugjafar ökutækja hefur hún meiri afhleðsluafl en venjulegar rafhlöður.
Fjögur, mismunandi forrit
Rafhlöðurnar sem veita rafknúnum ökutækjum drifkraft eru kallaðar aflrafhlöður, þar á meðal hefðbundnar blýsýrurafhlöður, nikkel-málmhýdríð rafhlöður og litíumjónarafhlaðan sem er að koma upp, sem er skipt í rafhlöður af gerðinni (blendingar farartæki) og rafhlöður af gerðinni orku (hrein rafknúin farartæki); Litíum rafhlöður sem notaðar eru í rafeindavörur eins og farsíma og fartölvur eru almennt nefndar litíum rafhlöður til að greina þær frá rafhlöðum sem notaðar eru í rafknúnum ökutækjum.
Núverandi helstu gerðir af rafhlöðum
Blýsýru rafhlöðutækni, nikkel-vetnis rafhlöðutækni, eldsneytisfrumutækni og litíum rafhlöðutækni eru enn almenna tæknin á markaðnum.
Blýsýru rafhlöður
Blý-sýru rafhlaða hefur lengsta notkunarsögu og þroskaðri tækni. Það er rafhlaðan með lægsta kostnað og verð og hún hefur náð fjöldaframleiðslu. Þar á meðal varð lokastýrða lokuðu blýsýru rafhlaðan (VRLA) einu sinni mikilvæg rafhlaða ökutækja, sem var notuð í EV og HEV þróað af mörgum evrópskum og bandarískum bílafyrirtækjum, svo sem Saturn og EVI þróað af GM í 1980 og 1990, í sömu röð. Rafbílar o.fl.
Hins vegar hafa blýsýrurafhlöður litla sértæka orku, stuttan endingu rafhlöðunnar, háan sjálfsafhleðsluhraða og lítinn endingartíma; Aðalhráefni blý þeirra er þungt og umhverfismengun þungmálma getur orðið við framleiðslu og endurvinnslu. Þess vegna eru blýsýrurafhlöður um þessar mundir aðallega notaðar í kveikjubúnað þegar bílar eru ræstir og smábúnaður eins og rafhjól.
NiMH rafhlöður
Ni/MH rafhlöður hafa góða mótstöðu gegn ofhleðslu og ofhleðslu. Það er engin þungmálmmengunarvandamál og það verður engin aukning eða lækkun raflausna meðan á vinnuferlinu stendur, sem getur náð innsiglaðri hönnun og viðhaldsfrítt. Í samanburði við blý-sýru rafhlöður og nikkel-kadmíum rafhlöður, hafa nikkel-vetnis rafhlöður meiri sértæka orku, sérstakt afl og líftíma.
Ókosturinn er sá að rafhlaðan hefur léleg minnisáhrif og með framvindu hleðslu- og afhleðsluferlisins missir vetnisgeymslublandan smám saman hvatagetu sína og innri þrýstingur rafhlöðunnar mun smám saman aukast, sem hefur áhrif á notkun rafhlaða. Að auki leiðir dýrt verð á nikkelmálmi einnig til hærri kostnaðar.
Hvað varðar lykilefni eru nikkel-málmhýdríð rafhlöður aðallega samsettar af jákvæðu rafskauti, neikvæðu rafskauti, skilju og raflausn. Jákvæða rafskautið er nikkel rafskaut (Ni(OH)2); neikvæða rafskautið notar almennt málmhýdríð (MH); raflausnin er aðallega fljótandi og aðalhlutinn er vetni. Kalíumoxíð (KOH). Sem stendur er rannsóknaáhersla nikkel-vetnis rafhlöðunnar aðallega á jákvæðu og neikvæðu rafskautsefnin og tæknirannsóknir og þróun hennar eru tiltölulega þroskaðar.
Ni-MH rafhlöður fyrir farartæki hafa verið fjöldaframleiddar og notaðar og eru þær mest notaðar tegund rafgeyma fyrir bíla í þróun tvinnbíla. Dæmigerðasti fulltrúinn er Toyota Prius, sem er nú stærsti fjöldaframleiddi tvinnbíllinn. PEVE, samstarfsverkefni Toyota og Panasonic, er sem stendur stærsti framleiðandi heims'rafhlöður fyrir nikkel-vetnis rafhlöður.
Nú þegar nikkel-málmhýdríð rafhlöður hafa dregið sig út úr röðum almennra rafgeyma, hvers vegna heldur Toyota sig við nikkel-málmhýdríð rafhlöðubúðirnar?
Þetta þarf að tala um stærsta kostinn við Ni-MH rafhlöðu: frábær endingu!
Einu sinni gerðu hinir frægu bandarísku bílafjölmiðlar samanburðarpróf á fyrstu kynslóð Prius sem hafði verið notaður í tíu ár. Niðurstöðurnar sýna að eftir 10 ára akstur 330.000 kílómetra fyrir fyrstu kynslóðar Prius gerð með nikkel-málmhýdríð rafhlöðum, miðað við gögn nýja bílsins, haldast bæði eldsneytisnotkun og afköst á sama stigi. Tvinnkerfið og Ni-MH rafhlöðupakkinn virka enn eðlilega.
Að auki, jafnvel eftir að hafa keyrt 330.000 kílómetra á tíu ára notkun, hefur þessi fyrsta kynslóð Prius aldrei átt í neinum vandræðum með nikkel-málmhýdríð rafhlöðupakkann. Fyrir tíu árum síðan efuðust menn um þá stöðu að rýrnun rafgeymisins myndi hafa mikil áhrif á eldsneytisnotkun og afköst. Það'kom ekki heldur. Frá þessu sjónarhorni hafa Japanir, sem hafa alltaf verið strangir og íhaldssamir, sínar einstöku ástæður fyrir ást sinni á nikkel-vetnis rafhlöðum.
Eldsneyti klefi
Eldsneytisseli er orkuframleiðslutæki sem breytir beint efnaorku í eldsneyti og oxunarefni í raforku. Eldsneyti og lofti er gefið inn í efnarafalann sérstaklega og rafmagn er framleitt. Að utan er það með jákvæðum og neikvæðum rafskautum og raflausnum o.s.frv., eins og rafhlaða, en í raun getur það ekki"geymt" en"virkjun".
Í samanburði við venjulegar efnarafhlöður geta efnarafalur bætt við eldsneyti, venjulega vetni. Sumar efnarafalar geta notað metan og bensín sem eldsneyti, en þær eru venjulega bundnar við iðnaðarnotkun eins og orkuver og lyftara. Grundvallarregla vetnisefnarafals er öfug viðbrögð rafgreiningar á vatni. Vetni og súrefni eru veitt til forskautsins og bakskautsins í sömu röð. Eftir að vetnið dreifist út í gegnum rafskautið og hvarfast við raflausnina losna rafeindir til bakskautsins með utanaðkomandi álagi.
Vinnulag vetnisefnarafals er: að senda vetnisgas á rafskautaplötu (neikvæð rafskaut) efnarafalsins. Eftir virkni hvatans (platínu) er rafeind í vetnisatóminu aðskilin og vetnisjónin (róteind) sem hefur misst rafeindina fer í gegnum róteindina. Skiptihimnan nær bakskautsplötunni (jákvæð rafskaut) eldsneytisfrumunnar og rafeindir geta ekki farið í gegnum róteindaskiptahimnuna. Þessi rafeind getur aðeins farið í gegnum ytri hringrásina til að ná bakskautsplötu efnarafalsins og myndar þannig straum í ytri hringrásinni.
Eftir að rafeindirnar hafa náð bakskautsplötunni sameinast þær aftur við súrefnisatóm og vetnisjónir og mynda vatn. Þar sem súrefnið sem er til bakskautsplötunnar er hægt að fá úr loftinu, svo framarlega sem rafskautsplatan er stöðugt með vetni, bakskautsplatan er með lofti og vatnsgufan er fjarlægð í tíma, getur raforka verið stöðugt til staðar.
Rafmagnið sem framleitt er af efnarafalanum er komið fyrir rafmótorinn í gegnum invertera, stýringar og önnur tæki og síðan eru hjólin knúin til að snúast í gegnum flutningskerfið, drifás osfrv., þannig að ökutækið geti ekið á veginum. Í samanburði við hefðbundin farartæki er orkubreytingarnýtni eldsneytisfrumubíla allt að 60 til 80%, sem er 2 til 3 sinnum meiri en brunahreyfla.
Eldsneyti efnarafalsins er vetni og súrefni og afurðin er hreint vatn. Það framleiðir ekki kolmónoxíð og koltvísýring, né gefur frá sér brennisteini og agnir. Þess vegna eru ökutæki fyrir vetniseldsneyti í raun og veru engin losun og mengunarlaus farartæki og vetniseldsneyti er fullkominn orkugjafi ökutækja!
