Hogyan működik az autóipar technológia?
Az ólom és a sav két dolog, amit a legtöbb ember jól ismeri ahhoz, hogy elkerülje. Az ólom egy nehézfém, ami egészségi problémákat okozhat az egész mosodában, és a savak is, savak. A szó puszta említése idézi fel a buborékzó zöld folyadékokat és a világuralomra hajlott csikorgó őrült tudósokat.
De mint a csokoládé és a mogyoróvaj, az ólom és a sav nem hasonlítható össze, de igen. Ólom és sav nélkül nem lenne autós akkumulátor, és nem lenne autós elem, nem lenne olyan modern tartozékunk - vagy alapvető szükségletei, mint például a fényszórók -, amelyek elektromos rendszer működtetéséhez szükségesek. Tehát, hogy pontosan ezt a két halálos anyagot egyesítette az autóipari elektronikus rendszerek szikla szilárd alapjainak kialakítása érdekében? A válasz, hogy kölcsönözzön egy fordulatot, elemi.
A villamos energia tárolásának tudománya
Az elektromos elemek egyszerűen olyan tároló edények, amelyek képesek elektromos töltést tartani, majd betölteni egy terhelésbe. Egyes elemek képesek az alapelemeikből elektromos áram létrehozására, amint összeszerelik őket. Ezeket az elemeket elsődleges akkumulátoroknak nevezik, és általában a töltés megszűnése után kerülnek elhelyezésre. Az autós akkumulátorok egy másik kategóriába illeszkednek, amely feltölthető, lemerült és újratölthető. Ezek a másodlagos elemek reverzibilis kémiai reakciót használnak, amely különbözik az egyik típusú újratölthető elemtől a másikig.
A legtöbb ember könnyedén megértheti, hogy az AA vagy AAA elemek, amelyeket megvásárol a boltban, beakad a távirányítóba, majd eldobják az elsődleges elemek elhalálozásakor. Általában cink- vagy cink- és mangán-dioxid-cellákból készülnek, és képesek áramot feltölteni anélkül, hogy feltöltődnének. Amikor meghalnak, eldobják õket - vagy ártalmatlanítják õket, ha úgy tetszik.
Természetesen megvásárolhatod ezeket az AA vagy AAA elemeket egy "újratölthető" formában, ami többet költ. Ezek az újratölthető elemek jellemzően nikkel-kadmiumot vagy nikkel-fémhidrid-sejteket használnak. A hagyományos "lúgos" elemekkel ellentétben a NiCd és a NiMH akkumulátorok nem képesek áramot terhelni a szereléskor. Ehelyett elektromos áramot alkalmaznak a sejtekre, ami kémiai reakciót okoz az akkumulátoron belül. Ezután az akkumulátor lemerül a távirányítóba, és ha meghal, töltőbe helyezi, és az áram alkalmazása egyúttal megfordítja a kibocsátás során bekövetkező kémiai folyamatot.
A nikkel-oxi-hidroxid és a hidrogén-abszorbeáló ötvözet helyett az ólom és a kénsavat használó akkumulátorok hasonlóak a működő NiMH akkumulátorokhoz. Ha az akkumulátorra elektromos áram keletkezik, kémiai reakció következik be, és az elektromos töltés tárolódik. Amikor egy terhelés van csatlakoztatva az akkumulátorhoz, akkor a reakció megfordul, és a terhelés áramot biztosít.
Energia tárolása ólommal és savval
Ha ólmot és savot használ az elektromos töltés tárolására, archaikusnak hangzik. Az első ólomakkumulátort az 1850-es években találták fel, és az autóban lévő akkumulátor ugyanazokat az alapelveket használja. A tervek és anyagok az évek során fejlődtek, de ugyanaz az alapgondolat játszódik.
Amikor egy ólomakkumulátor lemerül, az elektrolit kénsav igen híg oldatává válik, ami azt jelenti, hogy többnyire sima H20 és néhány H2SO4 lebeg. A kénsavat abszorbeáló ólomlemezek elsősorban ólom-szulfátot képeznek. Amikor az akkumulátorra elektromos áram van, ez a folyamat megfordul. Az ólom-szulfát lemezek (többnyire) visszafordulnak az ólomba, és a kénsav hígított oldata koncentrálódik.
Ez nem szörnyen hatékony módja az elektromos energia tárolásának, tekintve, hogy a sejtek mennyire súlyosak és nagyok, mint az általuk tárolt energia mennyisége, de az ólom-savas akkumulátorok még ma is használatosak két okból. Az első a közgazdaságtan kérdése; az ólom-savas akkumulátorok sokkal olcsóbbak, mint bármely más lehetőség. A másik ok az, hogy az ólom-savas elemek egyszerre képesek nagy mennyiségű igény szerinti áramot biztosítani, ami egyedülállóan alkalmas az induló akkumulátorok használatára.
Mennyire sekély a ciklusod?
A hagyományos autós akkumulátorokat néha SLI elemnek nevezik, ahol az "SLI" indítás, világítás és gyújtás. Ez a rövidítés jól illusztrálja az autó akkumulátorának fő céljait, hiszen az autóipar fő feladata az indítómotor, a lámpák és a gyújtás futtatása a motor elindítása előtt. A motor működése után a generátor minden szükséges elektromos energiát biztosít, és az akkumulátor feltöltődik.
Ez a fajta használat egy sekély munkakörnyezet, mivel rövid áramlási sebességet biztosít, és ez az, amit az autós akkumulátorok kifejezetten erre a célra terveztek. Ennek szem előtt tartásával a modern autóelemek nagyon vékony ólomlemezeket tartalmaznak, amelyek lehetővé teszik az elektrolit maximális mértékű kitettségét, és a lehető legmagasabb áramerősséget biztosítják rövid ideig. Ez a tervezés szükséges az indítómotorok hatalmas jelenlegi igényei miatt.
Az indító elemekkel ellentétben a mély ciklusú akkumulátorok egy másik típusú ólomakkumulátor, amelyet "mélyebb" ciklusra terveztek. A lemezek konfigurációja különböző, ezért nem alkalmasak nagy mennyiségű igény szerinti áram biztosítására. Ehelyett úgy tervezték, hogy kevesebb energiát biztosítson hosszabb ideig. A ciklus "mélyebb", mert hosszabb, nem pedig a teljes kibocsátás miatt. Az induló akkumulátoroktól eltérően, amelyek minden használat után automatikusan feltöltődnek , a mély ciklusú akkumulátorok lassan leengedhetők - biztonságos szintre - mielőtt újratöltenek. Az akkumulátorok indításához hasonlóan a mély ciklusú ólomakkumulátorokat nem szabad az ajánlott szint alatt lemeríteni az állandó károsodás elkerülése érdekében.
Különböző csomag, ugyanaz a technológia
Bár az ólom-savas akkumulátorok alaptechnológiája többé-kevésbé azonos maradt, az anyagok és technikák fejlődése számos változást eredményezett. A mély ciklusú akkumulátorok, természetesen, egy másik lemezkonfigurációt használnak, hogy mélyebb munkakörülést lehessen használni. Más változatok még jobban megragadják a dolgokat.
Az ólom-sav akkumulátor technológiában a legnagyobb előrelépés valószínűleg szelepvezérelt ólom-savas (VRLA) elem. Továbbra is ólom és kénsav alkalmaznak, de nincsenek "elárasztott" nedves sejtjeik. Ehelyett gélcellákat vagy felszívott üveg matt (AGM) -et használnak az elektrolit számára. A kémiai folyamat ugyanolyan alapszintű, de ezek az elemek nincsenek kitéve a gázkibocsátásnak, mint például az elárasztott elemek, és nem is érzékenyek a szivárgásra, ha csúszik.
Bár a VRLA elemek számos előnnyel rendelkeznek, sokkal drágábbak a termeléshez, mint a hagyományos elárasztott akkumulátorok. Tehát miközben a technológia tovább halad előre, esélye van még arra, hogy még mindig éljen az 1860-as évek legújabb technológiájával a fedél alatt - hacsak nem elektromos. De ez egy teljesen más kérdés az elemek tekintetében.