Mis on toiteaku? Mis vahe on aku ja tavalise aku vahel?
Akutehnoloogia on suurepärane leiutis, millel on imeline ja pikk ajalugu. Ingliskeelne"Aku" aku ilmus esmakordselt 1749. aastal. Seda kasutas esmakordselt Ameerika leiutaja Benjamin Franklin, kui ta kasutas elektrikatsete läbiviimiseks kondensaatorite seeriat. . Ta kasutas aku polarisatsiooniprobleemi lahendamiseks elektrolüüdina lahjendatud väävelhapet ja tootis esimese polariseerimata tsink-vask aku, mis suudab säilitada tasakaalustatud voolu, tuntud ka kui"Danieli aku."
1860. aastal leiutas Prantsusmaa's Plante aku, mille elektroodiks oli plii, mis oli ühtlasi aku eelkäija; samal ajal leiutas Prantsusmaa's Recrans süsinik-tsinkpatarei, tuues akutehnoloogia kuivpatareide valdkonda.
Akutehnoloogia kaubanduslik kasutamine algas kuivpatareidest. Selle leiutas britt Hellerson 1887. aastal ja masstootmine USA-s aastal 1896. Samal ajal leiutas Thomas Edison 1890. aastal taaslaetava raud-nikkelaku, mis realiseeriti ka 1910. Kommertsialiseeriti masstootmine.
Sellest ajast alates juhatas akutehnoloogia tänu kommertsialiseerimisele kiire arengu ajastu. Thomas Edison leiutas leelispatareid 1914. aastal, Schlecht ja Akermann leiutasid nikkel-kaadmiumpatareide jaoks paagutatud plaadid 1934. aastal ning Neumann töötas välja suletud nikli 1947. aastal. Kaadmiumpatareid, Lew Urry (Energizer) töötas 1949. aastal välja väikesed leelispatareid, ushering ajastul. leelispatareid.
Pärast 1970. aastatesse sisenemist mõjutas akutehnoloogiat energiakriis ja see arenes järk-järgult füüsilise jõu suunas. Lisaks 1954. aastal ilmunud päikesepatareide tehnoloogia pidevale arengule leiutati järk-järgult liitiumpatareid ja nikkel-metallhüdriidpatareisid ning viidi need turule.
Mis on toiteaku? Erinevus selle ja tavaliste akude vahel
Uute energiasõidukite jõuallikas põhineb üldjuhul peamiselt akudel. Toiteaku on tegelikult omamoodi toiteallikas, mis tagab transpordi toiteallika. Peamised erinevused selle ja tavaliste akude vahel on järgmised:
1. Oma olemuselt erinev
Toiteaku viitab akule, mis annab transpordiks toidet, üldiselt võrreldes väikese akuga, mis annab energiat kaasaskantavatele elektroonikaseadmetele; samas kui tavaline aku on negatiivse elektroodi materjalina omamoodi liitiummetall või liitiumisulam, kasutades mittevesilahust elektrolüüdi esmane aku erineb laetavast liitiumioonakust ja liitiumioonpolümeerakust.
Teiseks on aku võimsus erinev
Uute akude puhul kasutage aku mahutavuse kontrollimiseks tühjenemismõõturit. Üldiselt on akude võimsus umbes 1000-1500 mAh; samas kui tavaliste akude mahutavus on üle 2000 mAh ja mõned võivad ulatuda 3400 mAh-ni.
Kolmas, tühjendusvõimsus on erinev
4200 mAh võimsusega aku tühjendab voolu vaid mõne minutiga, kuid tavalised akud'ei suuda seda üldse, nii et tavaliste akude tühjendusvõime on toiteakudega täiesti võrreldamatu. Suurim erinevus aku ja tavalise aku vahel on selle suur tühjendusvõimsus ja kõrge erienergia. Kuna toiteakut kasutatakse peamiselt sõidukite energiavarustuseks, on selle tühjendusvõimsus suurem kui tavalistel akudel.
Neli, erinevad rakendused
Akusid, mis annavad elektrisõidukitele võimsust, nimetatakse toiteakudeks, sealhulgas traditsioonilisteks plii-happeakudeks, nikkel-metallhüdriidakudeks ja tekkivateks liitiumioonakudeks, mis jagunevad toiteakudeks (hübriidsõidukid) ja energiatüüpi akud (puhtad elektrisõidukid); Tarbeelektroonikatoodetes (nt mobiiltelefonid ja sülearvutid) kasutatavaid liitiumakusid nimetatakse üldiselt liitiumakudeks, et eristada neid elektrisõidukites kasutatavatest akudest.
Praegused peamised toiteakude tüübid
Plii-happeaku tehnoloogia, nikkel-vesinikaku tehnoloogia, kütuseelemenditehnoloogia ja liitiumaku tehnoloogia on endiselt turul peamised tehnoloogiad.
Pliiakud
Pliiakul on pikim kasutuslugu ja kõige küpsem tehnoloogia. See on madalaima kulu ja hinnaga aku, mis on saavutanud masstootmise. Nende hulgas sai ventiiliga reguleeritud pliiaku (VRLA) kunagi oluliseks sõiduki jõuakuks, mida kasutati paljude Euroopa ja Ameerika autofirmade poolt välja töötatud EV-des ja HEV-des, näiteks GM-i poolt aastal välja töötatud Saturn ja EVI. vastavalt 1980. ja 1990. aastad. Elektriautod jne.
Kuid pliiakudel on madal erienergia, lühike aku kasutusiga, kõrge isetühjenemise määr ja madal tsükkel; nende peamine tooraine plii on raske ning tootmise ja ringlussevõtu käigus võib tekkida keskkonnareostus raskmetallidega. Seetõttu kasutatakse praegu pliiakusid peamiselt autode käivitamisel süüteseadmetes ja väikestes seadmetes, näiteks elektrijalgratastes.
NiMH akud
Ni/MH akudel on hea vastupidavus üle- ja tühjenemisele. Raskmetallide saasteprobleem puudub ning elektrolüütide sisaldus tööprotsessis ei suurene ega vähene, mis võib saavutada suletud konstruktsiooni ja hooldusvaba. Võrreldes pliiakude ja nikkel-kaadmiumakudega on nikkel-vesinikakudel suurem erienergia, erivõimsus ja tsükli eluiga.
Puuduseks on see, et akul on halb mäluefekt ning laadimis- ja tühjendustsükli edenedes kaotab vesiniku sulam järk-järgult oma katalüütilise võime ning aku siserõhk suureneb järk-järgult, mis mõjutab aku kasutamist. aku. Lisaks toob nikkelmetalli kallis hind kaasa ka kulude suurenemise.
Võtmematerjalide osas koosnevad nikkel-metallhüdriidpatareid peamiselt positiivsest elektroodist, negatiivsest elektroodist, separaatorist ja elektrolüüdist. Positiivne elektrood on nikkelelektrood (Ni(OH)2); negatiivne elektrood kasutab üldiselt metallhüdriidi (MH); elektrolüüt on peamiselt vedel ja põhikomponent on vesinik. Kaaliumoksiid (KOH). Praegu on nikkel-vesinikaku uurimistöö keskendunud peamiselt positiivsetele ja negatiivsetele elektroodide materjalidele ning selle tehnoloogia uurimis- ja arendustegevus on suhteliselt küps.
Sõidukite Ni-MH akusid on toodetud ja kasutatud massiliselt ning need on hübriidsõidukite arendamisel kõige laialdasemalt kasutatavad sõidukiakud. Kõige tüüpilisem esindaja on Toyota Prius, mis on hetkel suurim masstoodanguna toodetud hübriidsõiduk. PEVE, Toyota ja Panasonicu ühisettevõte, on praegu maailma' suurim nikkel-vesinikakude tootja.
Nüüd, kui nikkel-metallhüdriidakud on peavooluakude hulgast taandunud, miks jääb Toyota nikkel-metallhüdriidakude leeri juurde?
Peab ütlema, et Ni-MH akude suurim eelis: super vastupidavus!
Kunagi viis kuulus Ameerika automeedia läbi võrdleva testi esimese põlvkonna Priusega, mida oli kasutatud kümme aastat. Katsetulemused näitavad, et pärast 10-aastast 330 000 kilomeetrit sõitu esimese põlvkonna nikkel-metallhüdriidakudega mudeli Priuse puhul, võrreldes uue auto andmetega, jäävad nii kütusekulu näitajad kui ka võimsusnäitajad samale tasemele. Hübriidsüsteem ja Ni-MH akukomplekt töötavad endiselt normaalselt.
Lisaks pole sellel esimese põlvkonna Priusel isegi pärast kümne kasutusaasta jooksul 330 000 kilomeetri läbimist kunagi probleeme olnud nikkel-metallhüdriidakuga. Kümme aastat tagasi seadsid inimesed kahtluse alla olukorra, et aku mahu vähenemine mõjutab oluliselt kütusekulu ja võimsust. Seda ei ilmunud ka' Sellest vaatenurgast on jaapanlastel, kes on alati olnud ranged ja konservatiivsed, oma ainulaadsed põhjused, miks nad armastavad nikkel-vesinikakusid.
Kütuseelement
Kütuseelement on elektritootmisseade, mis muundab kütuses ja oksüdeerijas sisalduva keemilise energia otse elektrienergiaks. Kütus ja õhk juhitakse kütuseelemendisse eraldi ning toodetakse elektrit. Väljastpoolt vaadates on sellel positiivsed ja negatiivsed elektroodid ja elektrolüüdid jne, nagu akul, kuid tegelikult ei saa see"salvestusruum" vaid"elektrijaam".
Võrreldes tavaliste keemiapatareidega võivad kütuseelemendid täiendada kütust, tavaliselt vesinikku. Mõned kütuseelemendid võivad kütusena kasutada metaani ja bensiini, kuid need on tavaliselt piiratud tööstuslike rakendustega, nagu elektrijaamad ja tõstukid. Vesinikkütuseelemendi põhiprintsiip on vee elektrolüüsi pöördreaktsioon. Vesinik ja hapnik tarnitakse vastavalt anoodile ja katoodile. Pärast vesiniku difundeerumist läbi anoodi ja elektrolüüdiga reageerimist vabanevad elektronid välise koormuse kaudu katoodile.
Vesinikkütuseelemendi tööpõhimõte on: vesinikgaasi saatmine kütuseelemendi anoodplaadile (negatiivne elektrood). Pärast katalüsaatori (plaatina) toimet eraldub vesinikuaatomis elektron ja elektroni kaotanud vesinikuioon (prooton) läbib prootonit. Vahetusmembraan jõuab kütuseelemendi katoodplaadile (positiivne elektrood) ja elektronid ei saa prootonivahetusmembraani läbida. See elektron saab läbida ainult välist vooluringi, et jõuda kütuseelemendi katoodplaadini, tekitades seeläbi voolu välises vooluringis.
Pärast seda, kui elektronid jõuavad katoodiplaadile, rekombineeruvad nad hapnikuaatomite ja vesinikioonidega, moodustades vee. Kuna katoodplaadile tarnitavat hapnikku saab õhust saada, kuni anoodiplaati varustatakse pidevalt vesinikuga, varustatakse katoodplaati õhuga ja veeaur eemaldatakse õigeaegselt, saab elektrienergiat pidevalt varustatud.
Kütuseelemendi poolt toodetud elekter suunatakse elektrimootorisse inverterite, kontrollerite ja muude seadmete kaudu ning seejärel aetakse rattad pöörlema läbi ülekandesüsteemi, veotelje jne, et sõiduk saaks teel sõita. Võrreldes traditsiooniliste sõidukitega on kütuseelemendiga sõidukite energia muundamise efektiivsus lausa 60–80%, mis on 2–3 korda suurem kui sisepõlemismootoritel.
Kütuseelemendi kütuseks on vesinik ja hapnik ning tooteks puhas vesi. See ei tooda süsinikmonooksiidi ja süsinikdioksiidi ega eralda väävlit ega tahkeid osakesi. Seetõttu on vesinikkütuseelemendiga sõidukid tõeliselt saastevabad ja saastevabad sõidukid ning vesinikkütus on ideaalne sõiduki energiaallikas!
