|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Ắc quy. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Pin điện là nguồn dòng điện có thể tái sử dụng, đặc điểm chính của nó là khả năng đảo ngược của các quá trình hóa học bên trong, đảm bảo việc sử dụng theo chu kỳ lặp đi lặp lại (thông qua sạc-xả) để lưu trữ năng lượng và cung cấp năng lượng tự động cho các thiết bị và thiết bị điện khác nhau. cũng như cung cấp nguồn năng lượng dự phòng trong y học, sản xuất và các lĩnh vực khác.
Việc phát hiện ra hiệu ứng tích lũy là một trong những phát minh quan trọng và có ý nghĩa nhất trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Rất thường xuyên nảy sinh nhu cầu cung cấp điện cho các thiết bị hoặc cơ chế ở những nơi không có nguồn năng lượng. Trong một thời gian dài, pin điện đã được sử dụng cho những mục đích này, nhưng nó là nguồn dòng điện yếu, đắt tiền và quá cồng kềnh. Việc tạo ra pin điện đã đơn giản hóa rất nhiều nhiệm vụ này. Trở lại năm 1802, Ritter phát hiện ra rằng hai tấm đồng, ngâm trong axit và nối với pin điện, được sạc và sau đó có thể được sử dụng trong thời gian ngắn như một nguồn dòng điện không đổi. Hiện tượng này sau đó đã được nhiều nhà khoa học khác nghiên cứu. Năm 1854, bác sĩ quân y người Đức Wilhelm Sinsteden đã quan sát thấy hiệu ứng sau: khi dòng điện chạy qua các điện cực chì ngâm trong axit sulfuric loãng, điện cực dương được phủ một lớp chì dioxide PbO2, trong khi điện cực âm không trải qua bất kỳ thay đổi nào. Nếu một phần tử như vậy sau đó bị đoản mạch, ngăn dòng điện chạy qua nó từ một nguồn không đổi, thì một dòng điện một chiều xuất hiện trong nó, dòng điện này được phát hiện cho đến khi hòa tan toàn bộ chì dioxide trong axit. Vì vậy, Sinsteden đã tiến rất gần đến việc tạo ra pin, nhưng ông không rút ra được kết luận thực tế nào từ quan sát của mình. Chỉ 1859 năm sau, vào năm XNUMX, kỹ sư người Pháp Gaston Plante đã vô tình có phát hiện tương tự và chế tạo ra loại pin axit chì đầu tiên trong lịch sử. Điều này đánh dấu sự khởi đầu của công nghệ pin. Pin Plante bao gồm hai tấm chì giống hệt nhau được quấn vào một hình trụ bằng gỗ. Chúng được ngăn cách với nhau bằng một lớp vải lót. Thiết bị được chế tạo theo cách này được đặt trong một bình chứa nước đã được axit hóa và kết nối với pin điện. Sau một vài giờ, sau khi ngắt kết nối pin, có thể rút ra một dòng điện khá mạnh từ pin, dòng điện này vẫn giữ nguyên giá trị không đổi trong một thời gian.
Điều gì giải thích các quá trình xảy ra trong pin? Giống như trong tế bào điện, dòng điện ở đây là hệ quả của một phản ứng hóa học có thể xảy ra nhiều lần theo cả hai hướng. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta bắt đầu sạc pin đã hết bằng cách kết nối nó với nguồn DC. Thông thường, khối lượng chưa tích điện của tấm chì dương chứa tàn dư của chu kỳ trước - chì oxit PbO và chì sunfat PbSO4, và khối âm - chỉ chì oxit PbO. Dưới tác dụng của dòng điện, chất điện phân - nước bị axit hóa - bắt đầu phân hủy: oxy thoát ra trên điện cực dương, chất này ngay lập tức oxy hóa chì oxit và chì sunfat thành PbO2 peroxide (và dư lượng axit SO4 đi vào dung dịch) và hydro được thả ra trên tấm âm. Chất thứ hai kết hợp với oxy của oxit, tạo thành chì kim loại và nước. Khí sau đó bắt đầu tích tụ trong các lỗ của tấm chì. Nếu pin đã sạc được nối với mạch điện, dòng điện chạy qua pin trong quá trình sạc sẽ thay đổi hướng của nó. Kết quả là hydro bắt đầu được giải phóng trên tấm nơi oxy đã được giải phóng trước đó, phản ứng với oxy của chì peroxide. Ở tấm bên kia, oxy được giải phóng. Axit sulfuric từ chất lỏng đi đến điện cực dương và một lần nữa tạo thành chì sunfat, trong khi hydro và chì trên tấm âm bị oxy hóa, chất đầu tiên thành nước, chất thứ hai thành chì oxit. Ở dạng đơn giản hóa một chút (không tính đến các quá trình song song), phản ứng phóng điện hóa học có dạng: PbO2 + Pb + 2H2S4 = 2PbSO4 + 2 giờ2O. Khi sạc, hiện tượng diễn ra theo hướng ngược lại. Phản ứng này kèm theo sự giải phóng dòng điện tiếp tục cho đến khi lượng oxit chì trên cả hai bản được cân bằng. Phản ứng tương tự xảy ra khi pin mở nhưng chậm hơn nhiều. Khi sạc (do giải phóng cặn axit vào dung dịch), trọng lượng riêng của chất lỏng trong pin tăng lên và khi phóng điện thì giảm (vì trong quá trình phóng điện, axit sunfuric kết hợp với oxit chì và tạo thành chì sunfat trên các điện cực ). Trong quá trình phóng điện, năng lượng của các phản ứng hóa học được chuyển thành năng lượng điện và trong quá trình sạc thì ngược lại. Một nhược điểm đáng kể của pin Plante là dung lượng nhỏ - nó xả quá nhanh. Plante sớm nhận thấy rằng công suất có thể được tăng lên bằng cách chuẩn bị đặc biệt bề mặt của các tấm chì, bề mặt này phải càng xốp càng tốt. Để đạt được điều này, Plante đã xả pin đã sạc và sau đó cho dòng điện chạy qua nó lần nữa nhưng theo hướng ngược lại. Quá trình hình thành các tấm này được lặp lại nhiều lần trong khoảng thời gian khoảng 500 giờ và nhằm mục đích làm tăng lớp oxit chì trên cả hai tấm. Cho đến khi máy phát điện được phát minh, pin ít được các kỹ sư điện quan tâm, nhưng khi việc sạc pin trở nên dễ dàng và nhanh chóng bằng máy phát điện thì pin đã trở nên phổ biến. Năm 1882, Camille Faure đã cải tiến đáng kể kỹ thuật chế tạo tấm pin. Nếu pin Plante chỉ bắt đầu hoạt động tốt sau khi sạc và xả nhiều lần (cho đến khi các tấm trở nên xốp), thì ở pin Fora, quá trình hình thành các tấm diễn ra nhanh hơn nhiều. Bản chất của sự cải tiến của Faure là ông đã nảy ra ý tưởng phủ mỗi tấm bằng chì đỏ hoặc oxit chì khác. Khi tích điện, một lớp chất này trên một trong các tấm biến thành peroxide, trong khi trên tấm còn lại phản ứng tạo ra mức độ oxit thấp. Trong các quá trình này, một lớp oxit có cấu trúc xốp hình thành trên cả hai tấm, góp phần tích tụ khí thoát ra trên các điện cực. Để ngăn khối oxit hình thành trên các tấm rơi ra, chúng được phủ một lớp vải. Pin Fora không chỉ sạc nhanh hơn pin Plante mà còn có công suất cao hơn đáng kể và có thể cung cấp dòng điện rất cao. Nó bao gồm các tấm chì song song được đặt gần nhau và kết nối với nhau, sao cho mỗi điện cực của một dấu hiệu được đặt giữa hai điện cực của dấu hiệu đối diện. Phát minh của Faure ngay lập tức thu hút sự chú ý của các kỹ sư điện. Chủ ngân hàng người Đức Volkmar, người đảm nhận việc sản xuất pin Faure, đã sớm cải tiến chúng hơn nữa. Ở các loại pin trước đây, lớp oxit, như đã đề cập, không bám dính tốt vào lưới và dễ rơi ra khi lắc. Đây là một sai sót nghiêm trọng trong thiết kế vì nó ngăn cản việc sử dụng pin trong vận chuyển. Để cải thiện vấn đề, Volkmar đề xuất chế tạo các tấm chì không phải rắn mà ở dạng lưới, các lỗ được lấp đầy bằng chì xốp. Trên các cách tử như vậy, khối lượng hoạt động không còn đơn giản bị dính vào chì mà được giữ chắc chắn trong các tế bào.
Vào đầu thế kỷ 20, Edison bắt đầu cải tiến pin, ông muốn làm cho nó phù hợp hơn với nhu cầu vận chuyển. Để thực hiện nhiệm vụ này, cần phải giảm trọng lượng của pin, tăng công suất, loại bỏ chì độc và axit sunfuric ăn da nhanh chóng ăn mòn các tấm chì, sau đó chúng phải được thay thế. Như thường lệ, Edison bắt đầu làm việc trên quy mô lớn: ông tạo ra một phòng thí nghiệm đặc biệt với đội ngũ đông đảo các nhà hóa học và giao cho họ nghiên cứu trong tất cả các lĩnh vực này. Về cơ bản, đó là việc tạo ra một loại pin hoàn toàn mới, trong đó chất kiềm đóng vai trò là chất điện phân và sắt vụn cùng với một số tạp chất được dùng làm điện cực âm. Trong một thời gian dài, người ta không thể chọn vật liệu làm điện cực dương. Vì các quá trình hóa học trong pin kiềm rất phức tạp và chưa được hiểu đầy đủ nên chúng tôi phải mò mẫm theo đúng nghĩa đen. Trong các mô hình thí nghiệm, điện cực dương được làm bằng carbon, các lỗ chứa đầy các chất khác nhau: họ đã thử nhiều kim loại và hợp chất của chúng, nhưng tất cả đều cho kết quả không đủ tốt. Cuối cùng, chúng tôi quyết định chọn niken, hóa ra là loại phù hợp nhất. Đây là cách Edison nghĩ ra loại pin sắt-niken với chất điện phân ở dạng xút kali. (Phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình phóng điện của pin kiềm được mô tả dưới dạng đơn giản hóa bằng phương trình: 2NiOOH + Fe + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2; khi sạc, quá trình diễn ra theo hướng ngược lại; Chất điện phân KOH tuy tạo ra môi trường cần thiết nhưng không tham gia phản ứng.) Một số loại pin như vậy được sản xuất để thử nghiệm toàn diện, nhưng sau đó các nhà nghiên cứu đã thất vọng - dung lượng pin hóa ra rất nhỏ. Edison lưu ý rằng độ tinh khiết của vật liệu có tầm quan trọng rất lớn trong việc tăng công suất. Ông đặt hàng niken Canada cao cấp để thử nghiệm, sau đó dung lượng pin ngay lập tức tăng gấp ba lần. Một nhà máy nhỏ được xây dựng ở Tây Orange để tinh chế (tinh chế) sắt và niken. Dung lượng của pin mới lớn hơn 2 lần so với pin chì cũ. Edison cho rằng đây là bước tiến lớn nhất trong công nghệ pin kể từ khi ra đời. Các thí nghiệm tiếp theo thành công đến mức vào năm 1903, Edison quyết định bắt đầu sản xuất công nghiệp pin của mình tại một nhà máy được xây dựng đặc biệt cho mục đích này. Tuy nhiên, những viên pin kiềm đầu tiên được bán ra thị trường hóa ra lại không hoàn hảo: chúng không giữ được điện áp quy định tốt, thường xuyên bị rò rỉ và có nhiều khuyết tật nhỏ khác. Nhiều lời phàn nàn bắt đầu nhận được từ các nhà phân phối. Edison đã phải dừng nhà máy và bắt đầu cải tiến lại phát minh của mình. Bất chấp những thất bại, anh vẫn tiếp tục tin tưởng chắc chắn vào sự thành công của doanh nghiệp. Việc tinh chỉnh được giao cho nhiều nhóm cùng một lúc: một nhóm nghiên cứu cải tiến khả năng hàn bình ắc quy, nhóm khác nghiên cứu luyện sắt và nhóm thứ ba nghiên cứu niken và các chất phụ gia của nó. Đến năm 1905, hơn 10 nghìn thí nghiệm bổ sung đã được thực hiện và vào năm 1910, loại pin được cải tiến đáng kể đã quay trở lại sản xuất. Trong năm đầu tiên, số lượng sản phẩm trị giá 1 triệu USD đã được sản xuất và tất cả đều bán chạy. Chẳng bao lâu, loại pin di động mới đã được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông, nhà máy điện, tàu nhỏ và tàu ngầm. Tác giả: Ryzhov K.V.
▪ Tủ hấp
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Đám cháy ở Siberia hâm nóng Bắc Cực ▪ Vật chất tối trở nên tối hơn ▪ Camera hành trình ô tô 360 M600 ▪ Xe điện thể thao Detroit Electric SP: 01
▪ phần của trang web Nhạc sĩ. Lựa chọn bài viết ▪ bài Bảo đảm an ninh nghĩa vụ quân sự. Nguyên tắc cơ bản của cuộc sống an toàn ▪ bài viết Ai được thế chấp đứng tên khi vay tiền? đáp án chi tiết ▪ bài viết Bám hàng. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này