Niķeļa-kadmija akumulators ir līdzstrāvas sprieguma avots. Pateicoties tā īpašībām un priekšrocībām, tas pārņem vadību svina skābe bāzes baterijas un pēdējā laikā iegūst popularitāti. Tas ir mazs, kompakts, viegli pārvietojams no vienas vietas uz otru. Šīs baterijas parasti izmanto rotaļlietas, mazie kalkulatori Līdzstrāvas motori uc Principā tas ir tāds pats kā svina akumulatoriem. Metālu velmē ar kadmija un separatora slāņiem un tur redoksā, lai ķīmiskā reakcija radītu līdzstrāvas spriegumu. Baterijas ir populāras jau ilgu laiku, un, cenšoties palielināt akumulatora efektivitāti, tiek izmantoti arvien vairāk ķīmisko elementu. Tas padara konstrukciju kompaktu.
Kas ir niķeļa-kadmija akumulators?
Tā ir ierīce, kas rada līdzstrāvas spriegumu, pamatojoties uz ķīmisko reakciju starp iesaistītajām vielām. Niķeļa-kadmija akumulatorā redoksmateriāls tiek izmantots kā pamats, un ap to tiek izmantots niķeļa slānis un separators. Niķeļa un kadmija elementu spriegums ir aptuveni 1,2 V. Savienojot virknē, parasti tiek salikti 3 līdz 4 elementi, lai iegūtu 3,6 līdz 4,8 V izeju
Niķeļa-kadmija akumulatoru dizains
Niķeļa-kadmija akumulatoru teorija
Niķeļa-kadmija akumulatoru darbības princips ir tāds pats kā citām baterijām. Lai uzlabotu efektivitāti, tiek izmantots niķelis un kadmijs. Akumulators ir līdzstrāvas sprieguma avots, tāpēc tam jāsastāv no diviem potenciālajiem punktiem, t.i., pozitīviem un negatīviem, vai arī tos sauc par anodu un katodu. Niķeļa-kadmija akumulatorā vispirms ap redoksu tiek turēts niķeļa oksīda NiO2 slānis.
Šis niķeļa oksīda slānis darbojas kā katoda slānis. Virs niķeļa oksīda slāņa tiek turēts KaOH slānis, kas darbojas kā separators. Jāatzīmē, ka šim separatora slānim jābūt mērcētam ūdenī vai mitrā. Tās mērķis ir nodrošināt nepieciešamos OH negatīvos jonus ķīmiskai reakcijai. Virs separatora slāņa tiek ievietots kadmijs. Kadmija slānis darbojas kā niķeļa-kadmija akumulatora anods. The niķeļa-kadmija akumulatoru shēma ir parādīts zemāk.
Niķeļa-kadmija akumulatoru shēma
Kā parādīts, diagrammā niķelis darbojas kā pozitīvs elektrods kolekcionārs un kadmija slānis darbojas kā negatīvā slāņa savācējs. Atdalītāju slāni starp abiem slāņiem veido KOH vai NaOH. Tās mērķis ir nodrošināt OH jonus. Papildus tiem tas sastāv arī no drošības vārsta, blīvējuma plāksnes, izolācijas gredzena, izolācijas blīves un ārējā apvalka.
Izolatora gredzena mērķis ir nodrošināt izolāciju starp abiem slāņiem. Izolatora blīve ir vieta, kur tuvumā atrodas izolācijas gredzens. Atdalītājs slānis ir savienots ar šo gredzenu. Ārējais korpuss nodrošina iekšējo slāņu aizsardzību no ārējiem faktoriem, piemēram, akumulatora bojājumiem un nepareizas apstrādes. Jāatzīmē, ka ķīmisko reakciju dēļ mīklā vienmēr ir bīstami strādāt ar akumulatoru.
Akumulatora korpuss nekad netiek atvērts, jo visi slāņi ir pakļauti, un tas var nodarīt kaitējumu lietotājam. Līdzīgi, kad to nelieto, ieteicams izņemt akumulatoru no ierīces.
Niķeļa kadmija bateriju vienādojumi
Ķīmiskos vienādojumus, kas apzīmē ķīmisko reakciju, var norādīt kā
Pirmais vienādojums atspoguļo reakciju starp katoda slāņa niķeli un separatoru. Tas dod niķeļa oksīda OH jonu izvadi. Nepieciešamība pēc separatora slāņa, kā minēts iepriekš, nodrošina OH jonus, kas nepieciešami ķīmiskajai reakcijai. Lai nodrošinātu H20, sākotnējai reakcijai separatora slāni iemērc ar ūdeni. Vēlāk H2O iegūst kā vienu no blakusproduktiem.
Anoda pusē kadmija slānis tiek kombinēts arī ar OH joniem, kurus iegūst no separatora slāņa. Tā rezultātā rodas kadmija oksīds un elektroni. Var atzīmēt, ka elektroni abos vienādojumos tiek atcelti. Arī OH joni tiek atcelti. Atgādinājuma vienādojumu izsaka trešais vienādojums, kur niķelis tiek apvienots ar kadmiju un ūdeni. Tā rezultātā rodas niķeļa oksīds un kadmija oksīds.
Niķeļa-kadmija akumulatoru temperatūras diapazons
Niķeļa akumulatora temperatūras diapazons uzlādes laikā ir no 0 līdz 45 grādiem un izlādes laikā no -20 līdz 65 grādiem. Pārsniedzot šo temperatūras diapazonu, akumulators nedarbojas un pastāv pat eksplozijas iespējas.
Niķeļa un kadmija toksicitāte
Niķeļa-kadmija akumulators ir ļoti toksisks cilvēka ķermenim. Kadmijs ir smagais metāls, kas rada vairākus riskus cilvēka ķermenim. Kadmijs pat fizioloģiski ietekmē sistēmu. Vidējā kadmija klātbūtne cilvēka ķermenī ir aptuveni 1 mikrograms litrā. Tam ir tieša ietekme uz gremošanas sistēmu. Līdzīgi niķelis ir indīgs arī cilvēka elpošanas sistēmai.
Niķeļa-kadmija akumulatora spriegums
Katrs niķeļa-kadmija akumulatora spriegums būtu aptuveni 1,2 V. Elementu skaits ir savienots virknē vai paralēli, lai iegūtu vajadzīgo spriegumu. Izņemot spriegumu, tā īpatnējā enerģija ir aptuveni 50–60 Wh uz kg. Tas ir vidēji augsts nekā niķeļa-dzelzs, bet salīdzinoši mazāk nekā niķeļa-cinka un niķeļa-metāla hidrīda akumulatoriem.
Īpatnējā jauda ir 200 W uz kg. Tas ir vidēji augsts nekā niķeļa-dzelzs, bet salīdzinoši mazāk nekā niķeļa-cinka un niķeļa-metāla hidrīda akumulatoriem. Niķeļa-metāla akumulatoriem tas ir aptuveni 170-1000. Niķeļa-dzelzs akumulatoriem tas ir aptuveni 100. Energoefektivitāte ir aptuveni 70–75%. Tas ir vidēji augsts nekā niķeļa-dzelzs, bet salīdzinoši mazāk nekā niķeļa-cinka un niķeļa-metāla hidrīda akumulatoriem. Niķeļa-metāla akumulatoriem tas ir aptuveni 70–80%. Niķeļa-dzelzs akumulatoriem tas ir aptuveni 60-70%.
Niķeļa-kadmija akumulatora konstrukcija
Konstrukcijā niķeļa-kadmija akumulators ir tāds pats kā svina skābes akumulatoriem. Tas sastāv no trim pamatslāņiem. Pirmais ir niķeļa slānis, tad separatora slānis un kadmija slānis. Niķelis darbojas kā pozitīvo elektrodu kolektors, un kadmija slānis darbojas kā negatīvā slāņa kolektors.
Atdalītāju slāni starp abiem slāņiem veido KOH vai NaOH. Tās mērķis ir nodrošināt OH jonus. Papildus tiem tas sastāv arī no drošības vārsta, blīvējuma plāksnes, izolācijas gredzena, izolācijas blīves un ārējā apvalka. Izolatora gredzena mērķis ir nodrošināt izolāciju starp abiem slāņiem. Izolatora blīve ir vieta, kur tuvumā atrodas izolācijas gredzens. Atdalītājs slānis ir savienots ar šo gredzenu.
Ārējais korpuss nodrošina iekšējo slāņu aizsardzību no ārējiem faktoriem, piemēram, akumulatora bojājumiem un nepareizas apstrādes. Jāatzīmē, ka ķīmisko reakciju dēļ mīklā vienmēr ir bīstami strādāt ar akumulatoru. Slāņi kopā ar separatora slāni veido nepieciešamo ķīmisko reakciju un veido potenciālo starpību.
Niķeļa kadmija akumulators darbojas
Niķeļa-kadmija akumulatora darbība balstās uz ķīmisko reakciju, kas notiek starp slāņiem. Akumulators, kas ir līdzstrāvas sprieguma avots, sastāv no diviem pieslēgvietām, ti, anoda un katoda. Gatavojot akumulatoru, vispirms kadmija slānis tiek turēts uz redokss. Kadmija slānis darbojas kā katoda spaile. Kadmijs ir viens no smagajiem materiāliem un tam ir labas vadīšanas īpašības. Virs kadmija slāņa tiek turēti separatora slāņi.
Atdalītāja slāņa mērķis ir nodrošināt nepieciešamos OH jonus ķīmiskā reakcija . OH joni ir nepieciešami reakcijai starp katoda slāņa niķeli un separatoru. Tas dod niķeļa oksīda OH jonu izvadi. Nepieciešamība pēc separatora slāņa, kā minēts iepriekš, nodrošina OH jonus, kas nepieciešami ķīmiskajai reakcijai. Lai nodrošinātu H20, sākotnējai reakcijai separatora slāni iemērc ar ūdeni.
Vēlāk H2O iegūst kā vienu no blakusproduktiem. Anoda pusē kadmija slānis tiek kombinēts arī ar OH joniem, kurus iegūst no separatora slāņa. Tā rezultātā rodas kadmija oksīds un elektroni. Var atzīmēt, ka elektroni abos vienādojumos tiek atcelti. Arī OH joni tiek atcelti. Atgādinājuma vienādojumu izsaka trešais vienādojums, kur niķelis tiek apvienots ar kadmiju un ūdeni. Tā rezultātā rodas niķeļa oksīds un kadmija oksīds. Pēc ķīmiskās reakcijas seko elektronu plūsma, kas izraisa potenciāla atšķirību divos terminālos.
Niķeļa kadmija bateriju veidi
Niķeļa un kadmija bateriju klasifikācija tiek veikta tikai atkarībā no izmēra un pieejamā sprieguma. Pamatojoties uz izmēru, tas var būt AAA, AA, A, Cs, C, D vai F izmērs. Visiem šiem izmēriem ir dažādas izejas sprieguma specifikācijas. Daži no tiem ir cilindriskas formas caurules formas, un daži no tiem ir taisnstūrveida kastes formas ārējā apvalkā.
Priekšrocības un trūkumi
Niķeļa kadmija akumulatora priekšrocības ir
- Nodrošina lielu strāvas izvadi
- Tas panes pārmērīgu uzlādi
- Tas iztur līdz 500 uzlādes cikliem
Niķeļa kadmija akumulatora trūkumi ir
- Kadmijs nav videi draudzīgs materiāls
- Mazāka temperatūras pielaide salīdzinājumā ar citām baterijām.
Niķeļa kadmija akumulatoru lietojumi
Tam ir dažādas lietojumprogrammas, piemēram, rotaļlietas, mazi līdzstrāvas motori, kalkulatori, ventilatori, datori utt.
Tādējādi mēs esam redzējuši lietojumprogrammas, darbību un informāciju par niķeļa-kadmija akumulators . Jāskatās, kādi ir citi materiāli, kurus var kombinēt ar niķeli, jo kadmijam ir bīstama ietekme.
