Кажется, едва ли найдется в городах цивилизации человек, не имеющий дело с аккумуляторами хоть раз в своей жизни. Они буквально окружают нас по всюду – в автомобилях, телефонах, часах и т.д. Канули в лету допотопные огромного размера маломощные аккумуляторы, современные занимают все меньше места и все больше повышают свое КПД. Все пользуются ими, все. Но вот некоторые интересные факты про аккумуляторы, в том числе и про , которые побудят вас немного призадуматься о таком явлении как батарея и взглянуть на него немного с другой стороны.
1. Первые батареи
Первая батарея была создана Алессандро Вольтом в 1798 году, первый аккумулятор был произведен примерно с 1859 года, когда французский физик Гастон Планте изобрел свинцово-кислотные клетки. Они кстати и до сих пор используется в автомобилях. Тем не менее, доказательства о происхождении первой батареи зафиксировано более чем 2000 лет назад. В 1938 году, Вильгельм Кениг обнаружил в Ираке 5-дюймовый керамический сосуд содержащий медный цилиндр, заключенный в железный стержень. Считается, что это была древняя форма аккумуляторной батареи.
2. Аккумуляторы
Батареи работает за счет химической реакции происходящей внутри неё, что заставляет электроны течь от отрицательного к положительному полюсу батареи. Батарея при этой реакции естественным образом изнашивается. Когда вы заряжаете аккумулятор, вы, по сути, поворачиваете в вспять химическую реакцию, используя электрическую энергию.
3. Энергозатраты на производство батареи
Затраты энергии на производство аккумуляторных и одноразовых батарей в 50 раз больше, чем электрическая энергия, которую они производят за весь срок своей эксплуатации.
4. Влияние памяти
В первую очередь от этого эффекта страдают никель-кадмиевые аккумуляторные батареи. Если хоть раз зарядить никель-кадмиевый аккумулятор не до конца, до он «забудет» о своей первоначальной емкости. К примеру, батарея способна хранить 100 единиц энергии. Вы можете зарядить его только на 40 единиц, затем снова зарядить аккумулятор до 100 единиц. Вы думаете, что аккумулятор содержит 100 единиц, как и в первый раз? Как бы ни так, эффекта памяти делает свое злое дело и это значит, что батарея может отдать только до 40 единиц энергии. Вот так то. Остальные 60% пустого места попросту забыты.
5. Ресурс акб
Все батареи, в том числе аккумуляторные, в конце концов умирают. Это потому, что химические вещества внутри батареи со временем деградируют.
6. Правила использования батарей в Великобритании
С 1 января 2010 года все производители и импортеры батарей в Великобритании будут отвечать за стоимость сбора и утилизации отработанных батареек. К счастью, там есть услуга по переработки и утилизации батарей для населения.
7. Ртуть в аккумуляторных батареях
Крупнейший источник ртутного металла находится в бытовых аккумуляторов, особенно в щелочных. Законодательство из парламента ЕС, а именно Директива WEEE 2003 года, говорится, что производители щелочных батарей обязаны взять на себя обязательство устранить всю ртуть из батареек. Тем не менее, ртуть является неотъемлемой частью батареи и не может быть полностью исключена.
8. Никель-кадмиевые батареи
Одной никель-кадмиевой батареи мобильного телефона, чтобы загрязнить 600000 литров воды! Это эквивалентно трети объема олимпийского бассейна.
9. Потеря заряда
Аккумуляторы теряет часть своего заряда каждый раз, когда находится в телефоне. Поэтому старайтесь заряжать непосредственно перед его использованием, дабы оптимально расходовать заряд акб. Вам также следует избегать того, чтобы разряженные аккумуляторы в течение длительных периодов времени лежали без дела, в противном случае аккумулятор будет деградировать гораздо быстрее.
10. Маркировки типа "Heavy Duty" вводят в заблуждение
Так как нет никаких реальных отраслевых стандартов для батарей, многие термины, используемые их производителями стали вводить в заблуждение граждан. К примеру, акб с маркировкой "Heavy Duty" (распространены в США) на самом деле обычные батареи, а то и вовсе акб, которые служат меньше «обычных» батарей.
Каждый раз, покупая батарейки, я задумывался: какие лучше. Есть много батареек приблизительно по одной цене, есть дешёвые батарейки, продающиеся только в определенных магазинах — Ikea, FlexPower, Окей, есть дорогие батарейки Duracell, Energizer. Всегда ли дорогие батарейки лучше дешёвых?
Я давно хотел сравнить батарейки, и наконец-то я это сделал:
Для испытаний использовался iMAX B6. Каждая батарейка разряжалась током 0.2А до тех пор, пока могла выдать такой ток. Для подтверждения результатов я протестировал по два экземпляра некоторых батареек. Мои эксперименты заняли почти два месяца, ведь на тестирование каждой батарейки уходило около десяти часов. Все результаты в таблице.
Измеренная ёмкость батареек в миллиампер-часах. Напряжение замерялось на батарейке через две минуты после начала теста. После того, как батарейка «сдохла» она оставлялась на некоторое время (обычно полчаса) и тест проводился ещё раз, при этом она отдавала ещё некоторое количество энергии — «Ёмкость 2». Стоимость одного ампер-часа указана в последней колонке.
Более наглядно результаты выглядят на диаграмме.
Upd.: Табличка, отсортированная по стоимости ампер-часа показывает, какие батарейки самые выгодные.
1. Обычные батарейки Duracell и Energizer покупать бессмысленно. Они ничем не лучше батареек, которые дешевле в 2-4 раза.
2. Duracell Turbo Max за 38 рублей штука конечно хорошие батарейки, но не настолько, сколько за них просят.
3. Ёмкость солевых батареек втрое меньше, чем у самых дешёвых щелочных (алкалиновых).
4. Трофи, Окей — не очень хорошие батарейки.
5. Duracell лучше, чем Energizer. :)
6. GP, Фотон, Эра, Космос — хорошие батарейки, разница в ёмкости у которых меньше 10%.
7. Самые выгодные батарейки — Ikea и FlexPower, но они продаются только в магазинах Икеа и Ф-центр соответственно.
8. Ёмкость батареек AAA почти втрое меньше, чем АА.
9. Возможно в определенных условиях (например при разряде большими токами) дорогие батарейки Duracell могут быть более эффективны, чем при разряде средним током, но вряд ли их ёмкость будет настолько же выше, тех же Ikea, насколько выше их цена (в 5.5 раз).
И немножко бекстейджа моей эпопеи.
Участники:
Я хотел ещё сравнить батарейки FlexPower и Duracell Turbo Max при больших импульсных токах, для этого я взял старый фотоаппарат Canon и решил посчитать, сколько кадров со вспышкой он сможет сделать. Я предполагал, что будет кадров сто, но с батарейками FlexPower получилось целых 500 кадров, поэтому с Duracell я даже не стал пробовать — слишком долго и муторно.
Никто не станет спорить с тем, что изобретение батареи привело к определенному техническому прорыву в современном мире. Алессандро Вольта, итальянский ученый, начиная в 1799 году работу над разработкой первого гальванического элемента, использовал тот факт, что электрический заряд может перемещаться между различными веществами.
Существуют различные схемы изготовления батареи, однако их основной принцип действия и конструкции является неизменным в любой из этих версий. Каждая имеет два электрода. Анод, передающий отрицательно заряженные частицы-электроны, а второй - катод. Когда их соединят в один контур, электроны придут в движение и возникнет ток.
Человек использует его для различных целей - освещения помещений или для чистки зубов электрической щеткой.
В чем заключается работа батареи?
Обычного движения электронов и перемещения их из одной субстанции в другую недостаточно. Как мы знаем из уроков физики, одноименные заряды отталкиваются, поэтому определенное количество электронов, накопленных на катоде, делает невозможным присоединение последующих.
Поэтому, чтобы все работало правильно, внутри батареи происходит процесс выравнивания зарядов, так как положительные ионы перемещаются от анода к катоду через электролит (жидкий, гелевый или твердый). Именно благодаря электролиту аккумулятор может работать - в нем движутся положительные ионы, тогда как по внешней стороне проходят электроны. Для зарядки аккумуляторов от сети переменного тока используются понижающие трансформаторы 220-220 Вольт. Они снижают величину переменного тока до необходимого уровня, затем специальное выпрямительное устройство делает из переменного тока постоянное, уже пригодным для зарядки аккумулятора.
К примеру, литий-ионные батареи, которые используются для питания ноутбуков и мобильных телефонов, имеют графитовый анод. Он покрыт атомами лития, а катод изготовлен из вещества, создаваемого на базе этого химического элемента. Когда аккумулятор работает, электроны из атомов лития от анода достигают катода через внешний контур. После отдачи электронов атомы лития обретают положительный заряд, поэтому притягивают электроны, которые собираются на катоде.
Они перемещаются туда благодаря тому, что могут проходить через электролит. Тот факт, что ионы двигаются, приводит к нарушению баланса зарядов и способствует дальнейшему процессу течения электрического тока - по крайней мере, до тех пор, пока хватит лития на аноде.
Зарядка аккумулятора - что это?
Зарядка аккумулятора – обратный процесс. Электрическое напряжение, которое подается к электродам, приводит к тому, что электроны и ионы лития движутся в сторону графита. Этот процесс вызывает накопление энергии.
Пока Вольта проектировал первую батарею, он пытался скопировать работу органов некоторых рыб. Они способны вырабатывать электрический ток. Скорее всего, ученый использовал метод проб и ошибок, в конечном счете, создав желаемую батарею. Предполагается, что Вольта не знал о движении положительных зарядов по внешнему контуру.
Да, действительно, прошло целых 100 лет, прежде чем ученые достигли единого мнения о принципе работы аккумулятора…
Интересное видео о работе батареек: Гальванические элементы
Отработанные батарейки, выброшенные на обычную мусорную свалку, представляют значительную опасность. Интересный факт : в Москве ежегодно выкидывается 15 миллионов батареек. Их вес составляет 2-3 тысячи тонн. Но очень многие наши сограждане представления не имеют об ущербе, наносимом природе выброшенными батарейками.
Даже весьма образованные люди, аккуратные в быту, выбрасывают использованные батарейки в обычное мусорное ведро. Например, моя подружка, закончившая университет, законопослушная, так с батарейками и поступает. Тогда что говорить об остальных? У нас в универмаге емкость для сбора износившихся батареек заполнена мусором. И продавцам безразлично, как происходит утилизация батареек, хотя, конечно, они возмущены поведением нерадивых покупателей.
Так вот, по мнению ученых, одна небольшая пальчиковая батарейка загрязняет тяжелыми металлами 20 квадратных метров земли — территорию обитания двух деревьев, двух кротов, одного ежика и нескольких тысяч дождевых червей. При этом отравляется 400 литров воды. Металлическая часть батарейки нарушается и тяжелые металлы — ртуть, никель, свинец, кадмий, литий (щелочной), марганец, цинк попадают в почву и грунтовые воды.
Но недавно финская компания Enfucell разработала технологию производства гибкой батарейки толщиной с лист бумаги и напряжением полтора вольта. Производство ее просто и недорого, и она настолько экологически безопасна, что ее можно скатать в шарик и выбросить вместе с бытовым мусором.
Американские ученые работают над производством безопасных батареек, сырье для которых добывается из растений, в частности из корней марены. А компания «Сони» предлагает батарейки на основе оксида серебра.
Related posts:
В каждом автомобиле трудится аккумуляторная батарея. Без нее автомобиль просто тонна металла, неспособная сдвинуться с места. Мы постарались собрать 10 самых интересных фактов об автомобильном аккумуляторе. Итак, знаете ли вы что..
1. Напряжение 12 Вольт, указанное на корпусе автомобильного аккумулятора , на самом деле соответствует состоянию критически разряженной батареи. Полностью заряженная имеет напряжение 12,7 Вольт.
2. Токовыводы АКБ делают разной толщины, для того чтобы невозможно было перепутав полярность, подключить клеммы в авто и сжечь процессор.
3. Рабочая емкость всегда ниже номинальной на 15-25%. Вы никогда без нанесения ущерба батарее не выкачаете всю номинальную емкость. Почему? Технологии изготовления АКБ шагнули вперед. На смену сурьмянистым, пришли кальциевые и гибридно-кальциевые аккумуляторы, а методы измерения емкости разрядом до напряжения 10,5 Вольт по ГОСТу остались с 50-х годов. Современные АКБ не переносят разрядов ниже 11,5-12,0 Вольт.
4. "Необслуживаемых" батарей, у которых вода не растрачивается при эксплуатации, не существует в природе. Это слово - маркетинговый ход производителей аккумуляторов. Вода участвует во всех реакциях протекающих в аккумуляторе: разряде и заряде. Этот процесс называется электролизом. Вода разлагается на кислород и водород. Водород покидает батарею через вентиляционные отверстия, а кислород вступает в реакцию с положительными электродами, окисляя их. Воду необходимо доливать минимум раз в год! АКБ без отверстий для долива воды, имеют запрограммированное ограничение срока эксплуатации: когда уровень электролита достигнет отметки min.
5. Лабиринты в крышках АКБ существуют для того, чтобы водород мог беспрепятственно покидать батарею, а электролит при наклоне аккумулятора задерживался и не выплескивался через вентиляционное отверстие.
6. Аккумулятор химический источник тока и на него действует закон Аррениуса о влиянии температуры на скорость протекания реакций. Зимой аккумулятор хуже усваивает и отдает заряд.
7. "Суперсовременные" аккумуляторы гелевые и AGM были изобретены в 20-х годах прошлого столетия.
8. В инструкциях по обслуживанию и зарядке даже очень известных производителей сохранились "странные" советы, которым ни в коем случае не нужно следовать. Например завершать зарядку 1-3 часовым поддержанием напряжения 16 Вольт. Напомним, что максимально напряжение заряда свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора 14,4 Вольта. Выше - напряжение мощного электролиза воды.
9. Непонятно зачем даты производства своих батарей все производители зашифровывают.
10. Современные батареи действительно служат гораздо меньше, чем их предшественники из 90-х; однако нынешние аккумуляторы обладают гораздо более высокими токовыми характеристиками.
