Регенерация гальванических элементов
Источник: http://www.qrz.ru/schemes/contribute/digest/bp54.shtml
Для восстановления работоспособности аккумуляторов (многократно заряжаемых гальванических элементов, основанных на обратимом преобразовании электрической энергии в химическую и наоборот) используют специальные зарядные устройства, позволяющие «закачать» в разряженный аккумулятор очередную порцию энергии.
В отличие от аккумуляторов, гальванические элементы и батареи одноразового использования изначально не предлагалось подзаряжать (иначе они и именовались бы по-иному). Однако в процессе эксплуатации некоторых гальванических элементов и батарей выявилась возможность частичного восстановления их свойств путем зарядки.
Для зарядки аккумуляторов используют несколько методов, основным из которых следует считать зарядку постоянным оком. Зачастую расчетное время полной зарядки составляет 0 час.
Помимо классического, используют метод зарядки по амперажу (правилу ампер-часов), зарядки пульсирующим и (или) симметричным током, зарядки при постоянном напряжении, ассиметрующей попеременной зарядки-разрядки с регулируемым соотношением и преобладанием зарядной компоненты, экспресс-заряд, заряд ступенчатым током, «плавающий» заряд, компенсационный подзаряд и т.д.
Неплохие результаты дает зарядка аккумулятора током, изменяющимся в соответствии с так называемым «законом ампер-часов» Вудбриджа. В начале зарядки ток максимален, а затем уменьшается по закону, описываемому экспоненциальной кривой. При зарядке в соответствии с «законом ампер-часов» начальный ток может достигать 80% от емкости аккумулятора, в
результате чего время зарядки значительно сокращается.
Каждый из перечисленных способов имеет как преимущества, так и недостатки. Самым распространенным и надежным считается зарядка постоянным током.
Появление микросхем стабилизаторов напряжения, позволяющих работать в режиме стабилизации тока, делает применение этого способа еще более привлекательным.
Кроме того, только зарядка постоянным током обеспечивает наилучшее восстановление емкости аккумулятора в случае, когда процесс разбивают, как правило, на две ступени: заряжают номинальным током и вдвое меньшим.
Например, номинальное напряжение батареи из четырех аккумуляторов Д-0,25 емкостью 250 мА-ч — 4,8…5 6. Номинальный зарядный ток обычно выбирают равным 0,1 от емкости, т.е. 25 мА.
Заряжают таким током до тех пор, пока напряжение на аккумуляторной батарее не достигнет 5,7…
5,8 6 при подключенных клеммах зарядного устройства, а затем в течение двух-трех часов продолжают заряжать током около 12 /и/А.
Возможность увеличения срока службы сухих гальванических элементов (метод регенерации) была заложена патентом Эрнста Веера в 1954 г. (Патент США) [13.3].
Регенерацию осуществляют пропусканием через гальванический элемент или их группу асимметричного переменного тока с соотношением полупериодов 1:10.
По данным разных авторов средний срок службы гальванических элементов может быть увеличен таким образом от 4 до 20 раз.
Согласно практическим рекомендациям фирмы «Варта» (ФРГ):
- регенерации поддаются элементы, напряжение которых ниже номинала не более чем на 10%;
- напряжение для регенерации элемента не должно превышать более чем на 10% номинальное значение;
- ток регенерации должен быть в пределах 25…30% от максимального разрядного тока для данного элемента;
- время регенерации должно в 4,5…6 раз превышать время разрядки;
- регенерацию следует производить непосредственно вслед за разрядкой батареи;
- не следует производить регенерацию для элементов с поврежденным цинковым корпусом, с вытекшим электролитом.
Помимо зарядно-разрядных операций для некоторых видов аккумуляторов актуальным вопросом является регенерация (вое-
становление) по мере возможности их исходных свойств, утраченных в результате неправильного хранения и/или эксплуатации.
Приемы «реанимации» и восстановления ресурсов разряженных электрических батарей (сухих гальванических батарей и элементов) в общих чертах похожи и порой отвечают соответствующим процедурам для аккумуляторов.
Устройства для заряда, восстановления или регенерации химических источников тока обычно содержат стабилизатор тока, иногда устройство защиты от перенапряжения или перезарядки, приборы и схемы контроля и регулирования.
Так, например, на практике для никель-кадмиевых аккумуляторов получили распространение несколько типов зарядных устройств.
Зарядное устройство с фиксированным постоянным током. Зарядку аккумулятора прекращают вручную по истечении времени, достаточного для полной зарядки. Зарядный ток должен составлять 0,1 от емкости аккумулятора в течение 12… 15 ч.
Ток зарядки фиксированный. Напряжение на заряжаемом аккумуляторе контролируется пороговым устройством. При достижении заданного напряжения зарядка автоматически прекращается.
Зарядное устройство заряжает аккумулятор постоянным током в течение фиксированного времени. Зарядка автоматически прекращается по истечении, например, 15 ч. Последний вариант зарядного устройства имеет существенный недостаток.
Перед зарядкой аккумулятор должен быть разряжен до напряжения 1 6, только тогда при зарядке током 0,1 от емкости аккумулятора в течение 15 ч аккумулятор зарядится до номинальной емкости.
В противном случае при зарядке не полностью разряженного аккумулятора в течение указанного времени произойдет его перезарядка, что ведет к сокращению времени службы.
В первых двух вариантах устройств зарядка постоянным стабильным током не является оптимальной. Исследованиями установлено, что в самом начале цикла зарядки аккумулятор наиболее восприимчив к сообщаемому ему количеству электричества. К концу зарядки процесс накопления энергии аккумулятора замедляется.
Источник: http://radiopolyus.ru/article/18-metody-vosstanovleniya-ximicheskix-istochnikov-toka
ХИТ-парад гальванических элементов
Химическими источниками тока (ХИТ) называются «потомки» вольтовых гальванических элементов. Их действие основано на прямом преобразовании энергии окислительно-восстановительной химической реакции в электродвижущую силу, возникающую в результате появления на электродах, контактирующих с электролитом, разности потенциалов.
Принципиально друг от друга и от прародителя отличаются только конструктивными особенностями и использованными материалами (на аноде — свинец, кадмий, цинк, на катоде — оксиды свинца, никеля, марганца и др., электролит — щелочи, кислоты или соли).
ЭДС (в вольтах) зависит только от типа химической реакции и концентрации электролита, а ёмкость (величина запасённого электричества в ампер-часах) от количества электролита, размеров и конструкции электродов.
Бывают разовые или первичные ХИТ, которые из-за необратимости химических реакций перезарядить нельзя, и аккумуляторы (вторичные ХИТ), перезаряжаемые с помощью внешнего источника тока.
Химические источники тока в ассортименте МПО Электромонтаж представлены продукцией компаний GP Batteries International и Duracell.
Элементы питания и батареи
Разовые элементы и<\p>
батареи находятся в товарной группе С65 нашего прайс-листа.
В линейки от разных производителей входят близкие по типоразмерам и ёмкости изделия ААА (по-русски – мизинчик), АА (пальчик), С и D (наши Сатурн 343 и Марс 373), а также квадратная плоская из трёх цилиндрических элементов, 4,5 В (КБС 3336) и галетная из 6 прямоугольных, 9 В (Крона, Корунд).
Солевые (с хлоридом цинка) элементы от GP BI с марганцево-цинковой системой электродов серии Supercell с высокой ёмкостью (до 3,2 А/ч у D) универсальны для бытовых и технических целей. Изделия Greencell с улучшенными электродами обладают большей в 1,2-1,9 раз ёмкостью и экономичностью.
Щелочные (алкалайновые) элементы от GP обладают мощностью вдвое большей, чем солевые (до 14,3 А/ч у D). Серии Super и Ultra рекомендуется для использования в аппаратах с высоким энергопотреблением.
В никель-цинковой полуторавольтовой батарейке Digi 1 формата АА фирма GP cумела добиться ёмкости втрое большей, чем у обычных щелочных батареек (9 А/ч). Предназначена для цифровых фотоаппаратов, электроинструмента, игрушек.
Высокоэффективные алкалайновые ХИТы Duracell – хиты среди источников питания не только благодаря самой высокой ёмкости, (1,37 А/ч у ААА — 18 А/ч у D). Они популярны ещё и из-за телерекламы, в которой электрозайцы на этих батарейках легко бегают марафон и карабкаются на скалу, побеждая соперников с элементами других типов. Эффективны в приборах с большим током потребления.
Специально для фотоаппаратов созданы трёхвольтовые цилиндрические литиевые элементы Duracell – ёмкостью 900 и 1500 мА/ч .
Батарейки, сочетающие уменьшенные размеры с повышенной ёмкостью, на 1,5В-12 В из марганцево-цинковых щелочных дисков выпускают и GP, и Duracell.
Особый ХИТ с дисковой конструкцией (пуговки) в нашем ассортименте — от GP.
Это серебряно-цинковые Watch Battery с ЭДС 1,55В — в диапазоне от 6,8х2,15 мм (18мА/ч) до 7,9х3,6 мм (48 мА/ч) для часов, калькуляторов. Alkaline cell по размерам аналогичны, но система – марганцево-щелочные, ёмкость 8-110 мА/ч.
Воздушно-цинковые для слуховых аппаратов так и называются: Hearing aid.
Литиевые диски (от GP и Duracell) дают 3 вольта, используются для поддержки памяти в компьютерах и фотоаппаратуре.
Некоторые практические замечания
Правильно измерять ЭДС надо вольтметром при сопоставимой с реальной нагрузке.
Смешанные в одной батарее элементы разных типов и разряженности будут работать каждый по-своему. Это приведёт к порче прибора и остальных элементов.
Некоторые разовые ХИТы можно подзаряжать, но только не литиевые — они могут взорваться. А вообще процесс затратен и малоэффективен, лучше уж пользоваться перезаряжаемыми батарейками или аккумуляторами.
Бытовые аккумуляторы.
Аккумулятор (вторичный ХИТ) — гальванический элемент многоразового действия, работоспособность которого можно восстанавливать, пропуская через него ток в обратном направлении.
В товарной группе С66 прайс-листа МПО Электромонтаж представлены наиболее распространённые GP с ЭДС 1,2В. Они выдерживают до 1000 циклов заряда, заменяя тем самым 1000 разовых элементов. Применяются в цифровых фотокамерах, миникомпьютерах и др. устройствах с большими токами потребления.
Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы по своим функциям аналогичны улучшенным алкалайновым элементам, но обладают ёмкостью, большей в 3,4 раза у D и в 2,8 раза у ААА.
Никель-металлгидридные (NiMH) по ёмкости в 2 раза превосходят NiCd, заряжаются за 15 мин.
Фирма GP BI отмечает, что у её источников не снижается ёмкость при зарядке не полностью разряженного аккумулятора. Однако новые всё же нужно вначале три-четыре раза полностью разрядить в процессе работы, а затем зарядить.
К многоразовым ХИТ относятся также перезаряжаемые элементы ReCyko+ (1,2В, 850 мА/ч у ААА, и 2,1 А/ч у АА). Главные особенности – возможность перезарядки — как аккумулятора, и работы «прямо из магазина», без разрядки-зарядки — как у разовой батарейки.
Зарядить аккумулятор, в принципе, можно от любого источника постоянного тока с превышающим напряжением, но надо помучиться, рассчитывая время и параметры заряда. Лучше пользоваться штатными устройствами.
Зарядные устройства GP PowerBank
В комплект GP PowerBank входят устройство и два или четыре NiMH аккумулятора. Устройства серии GP PB STANDARD разработаны для заряда аккумуляторов АА и ААА ёмкостью 1,3 А/ч, 1,8, 2,1А/ч в течение более 12 часов (С6662-67).
MID-RANGE (С6657-61) – серия для заряда в течение 2-8 часов. В последних моделях параметры заряда контролируются микропроцессором, который также отключает ЗУ, если в него вставлены неисправные аккумуляторы или алкалайновые батарейки.
PREMIUM — устройства с микропроцессором для быстрого, управляемого, заряда NiMH (только!) аккумуляторов максимальной емкости по патентованной технологии. Имеются светодиодные и символьные индикаторы заряда на ЖК табло. У нас представлены изделия с циклом 15 минут (С6655, у него ещё и часы есть) и 1 час (С6656). Исполнение настольное с инновационным дизайном.
Серия FAST — устройства для заряда только NiMH (от 15 минут до 2 часов). Оснащены микропроцессорным управлением, контролем исправности, и защитой от перезаряда, а также от работы с неисправными аккумуляторами и разовыми элементами.
Для перезаряжаемых батареек ReCiko+ разработаны специальные устройства с обозначением в наименовании AR, время заряда – 6-12 часов.
Принципиального отличия между ЗУ для разных аккумуляторов нет, но лучше не заряжать в устройстве не предназначенные для него ХИТы. И не вставляйте в него новые и бывшие в употреблении, а также разной емкости – можно испортить и аккумулятор, и само ЗУ.
Источник: https://www.electro-mpo.ru/info/article/khit-parad-galvanicheskikh-elementov/
Самодельный простой гальванический элемент. Зарядка мобильного телефона без электросети. | ДелайСам.Ру
Те, кто на даче не имеют электричества, наверняка испытывают определенные неудобства в самых элементарных вещах. Ну ладно там, нет холодильника или телевизора… Но ведь порой даже мобильный телефон подзарядить нет возможности. Запасных аккумуляторов — не напасешься и не навозишься.
Между тем, существует довольно простой способ получить электрический ток достаточный для работы простейших электронных устройств прямо на месте и без больших затрат.
Да, лампочку к такому источнику не подключить, но обеспечить электропитанием небольшой радиоприемник или подзарядить мобильник ему вполне по силам. Такой же источник сможет зарядить небольшие аккумуляторы и в походе, пока туристы спят или отдыхают.
И что особенно ценно, данный источник стоит буквально копейки, работает независимо ни от каких погодных условий и не имеет вообще никаких подвижных частей.
Принцип работы данного источника тока основан на том, что некоторые металлы образуют между собой т.н. гальванические пары. Т.е.
при их соприкосновении образуется простейший гальванический элемент, вырабатывающий электрический ток. Например, по этой причине нельзя соединять напрямую провода из меди и алюминия.
В месте их контакта немедленно начинает образовываться закись меди, приводящая к нарушению контакта.
Если два электрода из таких металлов поместить в электролит, они начнут вырабатывать электрический ток. Почему же не использовать этот эффект для того, что бы решить хотя бы одну проблему — с той же зарядкой мобильного телефона в условиях отсутствия электросети.
При устройстве такого простейшего элемента можно использовать в качестве электродов любые медные и железные отрезки проволоки, а лучше — пластины. Пластины дадут бОльший ток. А качестве электролита подойдет сырая земля (грунт), которую лучше пропитать солевым раствором.
Что бы не портить землю на своем участке, лучше насыпать землю в ведра (можно и дырявые) или даже в полиэтиленовые пакеты.
В пакет насыпается земля, обильно поливается соляным раствором и в нее втыкаются два электрода. Если к этим электродам подключить вольтметр, вы увидите, что он показывает наличие напряжения.
Разумеется, напряжение такого элемента невелико — 0,5-1 вольт максимум. А ток, который он вырабатывает 20-50 мА. Но что нам мешает сделать несколько таких элементов и соединить их последовательно! Таким образом мы достигнем необходимого напряжения, достаточного для зарядки аккумулятора мобильного телефона или другого устройства.
Разумеется, такой элемент примитивен, имеет невысокий КПД. Но! Во-первых, он крайне дешев и делается действительно из материалов, которые валяются под ногами — (проволока, обрезки труб, пластины металла).
Во-вторых, он не требует никаких телодвижений с вашей стороны после его изготовления. Он необслуживаемый! Один раз сделал — пользуйся весь сезон. Ну разве что поливай периодически, поддерживая влажности грунта.
В третьих — сделать его по силам даже школьнику младших классов.
В четвертых — он очень мобилен. Что немаловажно для туристов, например. Разбили стоянку, воткнули электроды в землю, вылили ведро воды и извольте заряжаться. За ночь аккумуляторы фонариков, мобильных телефонов, раций, фотоаппаратов и навигаторов получат необходимую подпитку.
Такими элементами пользовались еще на заре электроники, когда батареи были очень дефицитны и дороги. Теперь же с появлением весьма экономичных и низковольтных электронных приборов массового пользования они возможно кому то снова смогут принести пользу.
К. Тимошенко
Источник: https://www.delaysam.ru/poleznoe/poleznoe23.html
Регенерация гальванических элементов и батарей
И. АЛИМОВ Амурская обл.
Идея восстановления разряженных гальванических элементов подобно аккумуляторным батареям не нова. Восстанавливают элементы с помощью специальных зарядных устройств.
Практически установлено, что лучше других поддаются регенерации наиболее распространенные стаканчиковые марганцево-цинковые элементы и батареи, такие, как 3336Л (КБС-Л-0,5), 3336Х (КБС-Х-0,7), 373, 336.
Хуже восстанавливаются галетные марганцево-цинковые батареи “Крона ВЦ”, БАСГ и другие.
Наилучший способ регенерации химических источников питания – пропускание через них асимметричного переменного тока, имеющего положительную постоянную составляющую. Простейшим источником асимметричного тока является однополупериодный выпрямитель на диоде, шунтированном резистором.
Выпрямитель подключают к вторичной низковольтной (5-10 в) обмотке понижающего трансформатора, питающегося от сети переменного тока. Однако такое зарядное устройство имеет невысокий к. п. д.
– около 10% и, кроме этого, заряжаемая батарея при Случайном отключении напряжения, питающего трансформатор, может разряжаться.
Лучших результатов можно достигнуть, если применять зарядное устройство, выполненное по схеме, представленной на рис. 1. В этом устройстве вторичная обмотка II питает два отдельных выпрямителя на диодах Д1 и Д2, к выходам которых подключены две заряжаемые батареи Б1 и Б2.
Рисунок 1 – Схема зарядного устройства
Параллельно диодам Д1 и Д2 включены конденсаторы C1 и С2. На рис. 2 показана осциллограмма тока, проходящего через батарею. Заштрихованная часть периода – это время, в течение которого через батарею протекают импульсы разрядного тока.
Рисунок 1
Эти импульсы, очевидно, особым образом влияют на ход электрохимических процессов в активных материалах гальванических элементов. Процессы, происходящие при этом, еще недостаточно изучены и описания их нет в популярной литературе. При отсутствии импульсов разрядного тока (что бывает при отсоединении конденсатора, включенного параллельно диоду) регенерация элементов практически прекращалась.
Опытным путем установлено, что марганцево-цинковые гальванические элементы сравнительно мало критичны к величине постоянной составляющей и форме отрицательных импульсов зарядного тока.
Это позволяет использовать зарядное устройство без дополнительной регулировки постоянной и переменной составляющих зарядного тока для восстановления, различных элементов и батарей.
Отношение постоянной составляющей тока заряда к эффективному значению его переменной составляющей должно быть в пределах 5-25.
Производительность зарядного устройства можно повысить, включая для заряда по несколько элементов последовательно. При этом необходимо учесть, что в процессе заряда э. д. с. элементов может возрастать до 2-2,1.в. Исходя из этого и зная напряжение на вторичной обмотке трансформатора, определяют число одновременно заряжаемых элементов.
Подключать к зарядному устройству батареи типа 3336Л удобнее через лампочку накаливания 2,5в Х 0,2а, играющую роль бареттера и одновременно служащую индикатором степени заряда. По мере восстановления электрического заряда батареи свечение лампочки уменьшается.
Элементы типа “Марс” (373) необходимо подключать без лампочки, так как постоянная составляющая зарядного тока такого элемента должна быть 200-400 ма. Элементы 336 подключают группами по три штуки,включенных последовательно. Условия заряда такие же, как и для батарей типа 3336.
Зарядный ток для элементов 312, 316 должен быть 30-60 ма.
Возможен одновременный заряд больших групп батарей 3336Л (3336Х) непосредственно от сети (без трансформатора) через два включенных последовательно диода Д226Б, параллельно которым включен конденсатор 0,5 мкф с рабочим напряжением 600 в.
Зарядное устройство может быть выполнено на базе трансформатора электробритвы “Молодость”, пмеющего две вторичные обмотки с напряжением 7,5 в.
Удобно использовать также накальное напряжение 6,3 в любого сетевого лампового радиоприемника.
Естественно, то или иное решение выбирают в зависимости от требуемого максимального зарядного тока, определяемого типом восстанавливаемых элементов. Из этого же исходят, выбирая выпрямительные диоды.
Рисунок 3
Для того, чтобы оценить эффективность данного метода восстановления гальванических элементов и батарей, на рис. 3 представлены графики разрядного напряжения для двух батарей 3336Л при сопротивлении нагрузки Rн=10 ом.
Сплошными линиями показаны кривые разряда новых батареи,а пунктирными – после двадцати полных циклов разряд – заряд.
Таким образом, работоспособность батарей после двадцатиразового использования еще вполне удовлетворительна.
Сколько же циклов разряд-заряд могут выдерживать гальванические элементы и батареи? Очевидно, это сильно зависит от условий эксплуатации, сроков хранения и других факторов. На рис.
4 показано изменение, времени разряда на нагрузку Rн=10 ом двух батарей 3336Л (кривые 1 и 2) в течение 21 цикла разряд-заряд. Батареи разряжались до напряжения не ниже 2,1 в, режим заряда обеих батарей – одинаков.
В течение указанного времени эксплуатации батарей время разряда уменьшилось со 120-130 мин до 50-80 мин, то есть почти вдвое.
Рисунок 4
Такое же уменьшение емкости допускается техническими условиями в конце установленного максимального срока хранения. Практически удается восстанавливать элементы и батареи до тех пор, пока у них не будут полностью разрушены цинковые стаканчики или не высохнет электролит.
Установлено, что больше циклов выдерживают элементы, интенсивно разряжающиеся на мощную нагруэку (например, в фонариках, в блоках питания электробритв). Не следует разряжать элементы и батареи до напряжения ниже 0,7 в на элемент.
Восстанавливаемость элементов 373 относительно хуже, так как после 3-6 циклов их емкость резко уменьшается.
О необходимой продолжительности заряда можно сделать, вывод, пользуясь графиком; представленным на рис. 4. При увеличении времени заряда свыше 5 часов восстановленная емкость батарей увеличивается в среднем весьма незначительно.
Поэтому можно считать, что при указанных величинах зарядного тока минимальное время восстановления составляет 4-6 часов, причем явных признаков конца заряда мар-ганцево-цинковые элементы не имеют и к перезаряду нечувствительны.
Применение асимметричного тока оказывается полезным также для зарядки и формовки аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Этот вопрос, однако, еще требует проверки на практике и может открыть новые интересные возможности аккумуляторов.
(Радио 6-72, с.55-56)
Сюжеты Источники питания
Источник: http://radiomaster.ru/shemi/i_p/blok/regen-b.php
(нет голосов)
Загрузка...
detector