Виды батарей: Типы и виды радиаторов отопления, их преимущества и недостатки

Замену радиаторов отопления правильно проводить в летний период, когда батареи холодные, отопительный сезон закрыт, и процедура не потребует дополнительных затрат из-за вызова специалистов и перекрытия стояка всего дома. Однако, зимой можно озаботиться выбором радиаторов отопления, чтобы изучить тему не спеша, в полном объеме. Важно не только понять, какое количество видов радиаторов отопления имеется сейчас на современном рынке, но и чем они различаются между собой, какой радиатор оптимально установить в комнатах конкретной квартиры или дома. Если монтаж радиаторов отопления планируется собственными силами – необходимо изучить и нюансы, связанные с этой работой.

Виды радиаторов отопления

Раньше выбор батарей ограничивался одним параметром: чугунная или стальная. На современном рынке представлен широчайший ассортимент радиаторов, отличающихся не только материалом изготовления, но и формой. Выбор формы радиатора отопления – личный вкус потребителя, желание вписать технику в интерьер помещения. В то время, как выбор материала изготовления радиатора принципиально важен в аспектах длительности срока службы и качества обогрева помещения. Рассмотрим наиболее распространенные виды батарей на современном рынке отопительного оборудования.

Стальные радиаторы отопления

Среди стальных радиаторов отопления по конструкционным особенностям выделяют два вида: панельные и трубчатые радиаторы. Панельные стальные радиаторы наиболее доступный вариант, внутри радиатора находятся стальные панели, связанные между собой конвекторным оребрением. Трубчатые стальные радиаторы – это сцепленные между собой стальные трубы, по которым подается горячая вода. КПД стальных радиаторов очень высокий, при этом стальной вариант является наиболее финансово доступным изделием. Трубчатые радиаторы немного дороже панельных аналогов, но это легко объяснимо: они эстетически приятней выглядят, а кроме того, разнообразие дизайна позволяет подобрать радиатор под любой интерьер комнаты, вне зависимости от стиля и цветового решения.

Помимо приятной цены, потребители выделяют следующие преимущества стальных радиаторов отопления:

1. Качество и скорость прогрева батареи и, соответственно, помещения, одни из лучших среди современных изделий для отопления.
2. Для прогрева радиатора отопления требуется небольшой объем теплоносителя, что означает и низкое энергопотребление.
3. Безопасность использования стальных радиаторов отопления в совокупности с невысокой ценой делает их идеальными для установки в детских комнатах, а также в больницах, детских образовательных учреждениях.

К недостаткам стальных радиаторов отопления относятся:

1. Специфика стальных труб такова, что при осушении и воздействии кислорода на поверхность, начинает образовываться коррозия металла. Этот процесс действует негативно на прочность и надежность труб, существенно снижается длительность срока службы радиатора отопления. Избежать этой неприятности практически невозможно, поскольку осушение отопительной системы проводят ежегодно после закрытия отопительного сезона.
2. Еще одна особенность системы отопления многоэтажных домов – сильнейшая нагрузка на трубы из-за давления и сопровождающих его гидроударов. Стальные радиаторы не настолько крепки, гидроудары действуют на них разрушающе, из-за чего от использования стальных радиаторов в многоэтажных домах было решено отказаться.

Алюминиевые радиаторы отопления

По способу создания алюминиевые радиаторы отопления делятся на литьевые и экструзионные. Литьевые радиаторы изготавливаются путем литья металла под давлением, их отличают широкие каналы для подачи теплоносителя, прочные и толстые стенки, а также возможность нарастить батарею необходимым количеством фрагментов. Экструзонные радиаторы цельные, получаются путем выдавливания необходимой формы из сплава на экструдере. Добавить секции или убавить их при необходимости невозможно, нужно правильно выбирать размер до покупки изделия. К преимуществам алюминиевых радиаторов отопления относятся:

1. Высокая теплоотдача радиаторов – главный плюс материала. Быстро прогревается само изделие, также быстро греется комната.
2. Вес радиаторов позволяет справиться с монтажом самостоятельно.
3. Имеется возможность установки терморегулятора на радиатор отопления.
4. Строгий дизайн лаконично впишется в любой интерьер.

Теперь перейдем к недостаткам алюминиевых радиаторов отопления:

1. Алюминий подвержен коррозии, из-за чего снижается срок службы батареи и возможны протечки между секциями.
2. Сам по себе срок службы алюминиевых радиаторов не превышает 15 лет.
3. Как и стальные аналоги, алюминиевые радиаторы разрушаются под действием скачков давления и гидроударов.

Снизить риски образования коррозии можно, используя качественный и проверенный теплоноситель, а, чтобы иметь возможность его контролировать, как и защитить радиатор от скачков давления, его необходимо устанавливать только в частном доме или в малоэтажных строениях.

Чугунные радиаторы отопления

Являясь традиционной классикой, чугунные радиаторы отопления до сих пор удерживают лидирующие позиции на рынке отопительных приборов. Преимуществ чугунных радиаторов отопления насчитывается немало:

1. Срок службы чугунного изделия исчисляется десятками лет и редко бывает меньше 50 лет.
2. Устойчивый к химическим соединениям и реакциям, чугунный радиатор не подвержен коррозии.
3. Теплоотдача чугуна настолько велика, что одна батарея справится с отоплением просторной комнаты с высокими потолками.
4. Длительное сохранение тепла чугунной батареей – важное подспорье в местах, где часто случаются перебои с подачей горячей воды в отопительную систему.
5. Доступная цена, если не считать литые дизайнерские модели.

Однако, имеются и недостатки у чугунных радиаторов отопления.

1. Долго сохраняют тепло, но и прогреваются тоже не быстро.
2. Чугунные батареи являются лидерами по весу, транспортировка и установка таких батарей требует помощи нескольких физически сильных человек.
3. Из-за большого веса требуется использование усиленных крепежей.
4. Для прогрева чугунной батареи потребуется куда больший объем теплоносителя, чем в стальном или алюминиевом варианте.
5. Несмотря на вес и прочность, чугун весьма хрупок при точечном ударе. Гидроудар способен разорвать батарею со всеми вытекающими последствиями.

Биметаллические радиаторы отопления

Следуя из названия, биметаллические радиаторы отопления состоят из двух видов металла. Сердцевина биметаллической батареи выполнена из стали, а снаружи она покрыта алюминием. Имеется возможность создавать необходимый размер батареи, добавляя или отнимая нужно количество секций, кратно двум. Благодаря такой конфигурации, радиаторы взяли в себя плюсы каждого из аналогов, отсекая минусы. К преимуществам биметаллического радиатора отопления относятся:

1. Небольшой объем теплоносителя.
2. Высокая теплоотдача.
3. Устойчивость к коррозии металла.
4. Не боится скачка давления и гидроудара.
5. Простой монтаж, небольшой вес изделия.
6. Дизайн радиатора отопления строгий, со вкусом, впишется в любой стиль интерьера.

К недостаткам биметаллических радиаторов отопления можно отнести, пожалуй, только один: цена на изделия выше любого другого аналога.

Другие отопительные изделия

Среди популярных отопительных изделий, используемых в домах и квартирах, еще встречаются конвекторного плана половые и плинтусные обогреватели. Но о них я напишу отдельно, поскольку они не совсем подходят под тему радиатором и требуют подробного разбора отдельной статьей.

Особенности монтажа радиатора отопления

Монтаж радиатора отопления своими руками зависит от места расположения радиатора. В частном доме все намного проще: в случае ошибки или возможной течи после подключения отопительной системы, не составит труда отключить ее вновь и исправить недочеты. Если же замена радиатора отопления производится в многоэтажном доме, безопаснее и правильней будет вызвать бригаду мастеров. Они не только опытней в отношении работ, но еще и возьмут риски на себя, и в случае ошибки или протечки, исправят недочеты самостоятельно и за свой счет.

Установка радиатора отопления – важный этап ремонта, к которому необходимо правильно подготовиться и отнестись ответственно к выбору изделия. Статья поможет вам определиться с покупкой, чтобы в ближайшие десятилетия этот вопрос больше не поднимался при расчете семейного бюджета.

17.12.2018

Виды радиаторов отопления

      Как правильно выбрать радиатор, на какие параметры и характеристики обратить первоочередное внимание, как рассчитать необходимое количество секций — со всем этим необходимо определиться перед покупкой и установкой новых радиаторов. В этой статье мы рассмотрим основные разновидности радиаторов их свойства и особенности.

Выделяют следующие виды радиаторов отопления:

• алюминиевые;
• биметаллические;
• стальные;
• чугунные.

Достоинства и недостатки каждого из вышеперечисленных видов рассматрим отдельно.

Алюминиевые радиаторы

     Алюминиевые радиаторы лучше всех раскупаются на рынке, потому что алюминий обладает высокой теплоотдачей (коэффициент теплопроводности 220) и легкостью (одна секция весит около 1 кг без воды), их очень просто транспортировать и устанавливать. К тому же такие батареи отличаются привлекательным внешним видом и легкостью ухода.

На их изготовление идет не чистый алюминий, а его сплав. Стандартными вариантами является межцентровое расстояние 350 и 500 мм, но в продаже имеются и другие модели: 200, 250 мм и т. д.

      От длины алюминиевого радиатора зависит его мощность. Поэтому, набрав нужное количество секций, можно оптимально отопить конкретное помещение.

      Алюминиевые радиаторы склонны к коррозии. Такая зависимость усиливается при наличии в системе отопления других металлов, образующих гальванические пары. Поэтому алюминиевые радиаторы нельзя оставлять с закрытыми кранами в заполненной водой системе надолго.

Биметаллические радиаторы

       По внешнему виду такие радиаторы трудно отличить от радиаторов, сделанных из алюминия. Но важнее всего именно то, что содержится внутри таких радиаторов. Внутри корпуса из алюминия интегрирована прочная металлическая начинка. Благодаря данным конструктивным особенностям, здесь сочетается небольшой вес алюминия и прочность стального материала.

Преимущества биметаллических радиаторов отопления:

• Биметаллические радиаторы характеризуются высокой теплоотдачей. В среднем одна секция имеет мощность 170-194 Вт (Для радиаторов с шириной 80мм и межосевым расстоянием 500мм)
• Биметаллические радиаторы могут монтироваться в любой системе отопления (автономной, центральной, с пластиковыми или со стальными трубами)
• Приборы отопления могут иметь любые геометрические размеры, что позволяет подбирать их к любому дизайну интерьеру и устанавливать даже в ограниченном пространстве
• Биметаллические радиаторы долговечны. Монолитные приборы отопления рассчитаны на срок эксплуатации не менее 25 лет
• Биметаллические радиаторы имеют низкую тепловую инерцию, что позволяет использовать их в регулируемых системах отопления

      Единственным недостатком биметаллических монолитных радиаторов отопления является их сравнительно высокая стоимость.

Стальные радиаторы

      Стальной радиатор представляет собой панель из двух сваренных между собой в нескольких местах стальных листов. Участки точечной сварки разделяют пространство радиатора и образуют каналы, по которым движется теплоноситель. Стальной радиатор может состоять из нескольких панелей. Листы, из которых сделана панель, обычно не ровные, а рельефные, впадины указывают на места, где панели сварены между собой.

Преимущества стальных радиаторов:

• Простота конструкции радиаторов обеспечивает им достаточно длительный ресурс работы. При этом качественные стальные отопительные устройства производятся из достаточно толстой (1,2 – 1,5 мм) стали, что также положительно сказывается на их прочности.
• Разные варианты конструкции существенно облегчают монтаж радиаторов своими руками.
• Также достоинством стальных радиаторов является их дизайн: такое устройство будет не только обогревать вашу квартиру, но и украшать ее.

Недостатки:

• Главный недостаток стальных радиаторов — возможность коррозии материала. Поэтому стараются не располагать такие радиаторы в ванных комнатах. Теплоноситель должен полностью заполнять радиатор даже в летнее время (в холодном виде), так как при попадании в стальной радиатор воздуха риск начала коррозийных процессов сильно возрастает.
• Сварные швы стальных радиаторов (это в первую очередь относится к устройствам панельного типа) весьма чувствительны к гидроударам. При опрессовке системы такой радиатор может деформироваться или даже лопнуть.
• Лакокрасочное покрытие некоторых радиаторов также не отличается устойчивостью, поэтому через несколько лет эксплуатации не очень качественная батарея может начать шелушиться.

Чугунные радиаторы:

       Чугунные радиаторы — это классика водяного отопления. Они прошли испытание временем и, хотя в настоящее время считаются устаревшими моделями, до сих пор используются в большинстве квартир и домов. Изготовление радиатора очень трудоемкий процесс. Он проходит методом литья из чугунного сплава отдельных секций, в последующем соединяемых специальными прокладками, обеспечивающими герметичность.

Сейчас можно приобрести чугунные радиаторы с эстетическим внешним видом.

Преимущества чугунных радиаторов:

• Высокая инерционность. Заключается в том, что радиатору необходимо длительное время для остывания, а также длительное время для нагрева.
• Значительная коррозийная устойчивость.
• Длительный срок эксплуатации. Чугунный радиатор при своевременном обслуживании способен прослужить до 60 лет.
• Небольшое гидравлическое сопротивление.
• Широкое сечение каналов. Хорошая циркуляция теплоносителя в радиаторе происходит даже при наличии в нем незначительных отложений.

Недостатки:

• Существенная масса радиатора и большие габариты.
• Длительный обогрев помещения.
• Труднодоступное межсекционное пространство. Очень проблематично покрасить радиатор, а также произвести его чистку от пыли (Для радиаторов старого типа).
• Неказистый внешний вид. Но если выбрать дизайнерское изделие, то Вы лишитесь данного недостатка.

Расчёт секций радиаторов по площади помещения

      Расчет числа секций радиаторов отопления для типового дома ведется исходя из площади комнат. Площадь комнаты в доме типовой застройки вычисляют, умножив длину комнаты на ее ширину. Для обогрева 1 квадратного метра требуется 100 Вт мощности отопительного прибора, и чтобы вычислить общую мощность, необходимо умножить полученную площадь на 100 Вт. Полученное значение означает общую мощность отопительного прибора. В документации на радиатор обычно указана тепловая мощность одной секции. Чтобы определить количество секций, нужно разделить общую мощность на это значение и округлить результат в большую сторону.

Пример расчета:

Комната с шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с обычной высотой потолков. Мощность одной секции радиатора – 160 Вт. Необходимо найти количество секций.

1. Определяем площадь комнаты, умножив ее длину на ширину: 3,5·4 = 14 м2.
2. Находим общую мощность отопительных приборов 14·100 = 1400 Вт.
3. Находим количество секций: 1400/160 = 8,75. Округляем в сторону большего значения и получаем 9 секций.

Также можно воспользоваться таблицей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виды батарей отопления

Батареи – важная часть отопительной системы в многоквартирном доме. Температура в помещении зависит не только от того, насколько горячая вода бежит по трубам. Качество обогрева помещения зависит от конструкции, материала, мощности и способа размещения радиаторов отопления.

Чрезвычайно широкий ассортимент отопительного оборудования может вызвать трудности при выборе подходящих батарей. Для того чтобы выяснить, каким приборам отдать предпочтение, придется предварительно изучить особенности существующих типов батарей.

Различные виды приборов отопления

Существует несколько классификаций батарей.

В зависимости от типа тепло- или энергоносителя они делятся на следующие виды:

• электрические радиаторы;
• масляные радиаторы, работающие на электричестве;
• водяные батареи.

В зависимости от материала батареи бывают:

В зависимости от конструкции радиаторы отопления делятся на следующие типы:

• секционные – благодаря наличию отдельных секций позволяют регулировать размер и мощность устанавливаемого прибора отопления;
• трубчатые – батареи, разработанные специально для централизованной системы отопления. Представляют собой цельнометаллическую конструкцию с горизонтальным коллектором и вертикальными трубками;
• панельные – изготавливаются из стали и даже из бетона. Во втором случае такие батареи располагаются внутри стен и передают тепло в виде излучения;
• пластинчатые – имеют сердечник с насаженными на него пластинчатыми ребрами из тонких листов металла, осуществляют теплообмен конвекционного типа.

 Виды батарей, подходящих для квартиры

Рассмотрим, какие виды радиаторов подойдут для стандартной централизованной системы отопления в многоквартирном доме. Она характеризуется использованием технической воды в качестве теплоносителя, высоким рабочим давлением и температурой. Характеристики отопительных приборов для квартиры должны соответствовать особенностям этой системы. Сравнить параметры приборов из разных материалов, чтобы понять какие их типы  подойдут для вашего жилья, можно с помощью таблицы.

Чугунные батареи

Классические радиаторы из чугуна, несмотря на большое количество современных аналогов из других материалов, уходить в отставку пока не собираются. Чугун устойчив к коррозии и воздействию высоких температур, долговечен. Некоторые производители изменили в лучшую сторону внешний вид чугунных изделий, украсив их резьбой и превратив этот прибор в элемент дизайна.

Совет: интенсивность излучения радиатора можно повысить, покрасив его в темный цвет.

Биметаллические радиаторы

Эффективность и надежность биметаллических радиаторов достигаются благодаря сочетанию двух видов материалов: стали и алюминия. Высокая теплопроводность алюминия делает его прекрасным материалом для корпуса батареи, а прочность стали обеспечивает невосприимчивость к перепадам давления и к процессам коррозии. Лучшими на российском рынке считаются биметаллические изделия итальянских производителей.

Нужно иметь в виду, что этот тип отопительных приборов имеет одну особенность: сталь начинает ржаветь после спуска воды в системе. Такого недостатка лишены модели, в которых вместо стального используется медный сердечник.

Стальные радиаторы

Радиаторы из стали могут быть панельными, трубчатыми и секционными. Наибольшей популярностью пользуется первый вид благодаря оптимальному сочетанию характеристик и стоимости. Однако батареи из стали практически не применяются в многоэтажных домах с централизованным отоплением, поскольку не предназначены для систем с высоким давлением.

Алюминиевые батареи

Радиаторы из алюминия имеют очень привлекательные характеристики, среди которых прекрасная теплоотдача и низкая инерционность, позволяющая быстро менять температуру в помещении. Но они очень требовательны к качеству теплоносителя, поэтому также не подходят для централизованной отопительной системы.

Медные радиаторы отопления

Медные батареи имеют массу достоинств и всего лишь один недостаток – очень высокую стоимость. Их эксплуатационные характеристики впечатляют: радиаторы из меди превосходят все существующие виды по эффективности, надежности и долговечности, а также по стойкости к коррозии и гидроударам.

Установка медных радиаторов дорогое удовольствие не только из-за стоимости самой батареи. Подключать их можно только к цельнометаллическим трубам, которые также стоят недешево. Воспользоваться достоинствами меди, и при этом приобрести изделие по более доступной цене можно, если выбрать медно-алюминиевый радиатор, трубки которого изготовлены из меди, а ребра — из алюминия.

Пластиковые батареи

Самый новый вид отопительных приборов – это пластиковые батареи. Такие изделия просты в установке, имеют широкий выбор цветов и не требуют дополнительного ухода. Однако многие заинтересовавшиеся новинкой владельцы квартир будут разочарованы: пластиковые радиаторы не могут быть установлены в доме с централизованной системой отопления. Причинами этого являются ограничения максимальной рабочей температуры и давления, которые не должны превышать 80 градусов и 2 бара соответственно.

Как определить необходимую мощность отопительного прибора

Чтобы зимой в квартире было комфортно, нужно правильно подобрать мощность радиатора. Мощность классического секционного прибора будет зависеть от количества секций. При расчете нужно учитывать следующие факторы:

• материал стен в доме – кирпич или бетон;
• площадь комнат;
• количество окон и их расположение по сторонам света;
• количество наружных стен;
• качество окон;
• использование экранов для радиаторов.

Внимание: для стандартной комнаты с трехметровой высотой потолка, имеющей одну дверь и одно окно, на каждый квадратный метр потребуется радиаторная мощность от 90 до 125 Вт.

Требуемое количество секций будет зависеть от материала, и которого изготовлен радиатор. Мощность одной секции разных видов батарей:

• Чугунные – от 80 до 150 Вт;
• Алюминиевые – 190 Вт;
• Биметаллические – 200 Вт;
• Стальные – от 450 до 5700 Вт (имеется в виду мощность всей батареи).

типы батарей, критерии выбора для квартиры

Содержание статьи:

Если батарея пришла в негодность, в доме или квартире невозможно будет пережить зиму. Чтобы заменить агрегат до наступления холодов, нужно знать, какие бывают радиаторы. Только разобравшись в особенностях разных видов отопительных батарей, можно подобрать хороший вариант.

Классификация по материалу изготовления

Чугунный радиатор отопления

Большинство радиаторов изготавливают из металлов. Есть и пластиковые разновидности, которые стоят дешевле. Они легкие, устойчивые к износу, простые в монтаже. Но температура теплоносителя в трубах не должна быть больше 80 градусов, иначе возможно повреждение системы. Если есть сомнения, лучше выбрать более прочные конструкции.

Чугунные приборы

Основной минус старомодных, но крепких чугунных радиаторов – малопривлекательный внешний вид и масса – до 9 кг у каждой секции. К недостаткам относится и большая величина, сложность интеграции в интерьер современной квартиры. Конечно, громоздкую батарею можно спрятать за специальным экраном. Но из-за этого увеличится время, за которое прогревается помещение. Но и достоинства у чугунных агрегатов имеются:

• высокий показатель коррозионной устойчивости;
• длительность эксплуатации – более полувека;
• бюджетная цена.

Устройства выдерживают напор от 9 до 12 атмосфер, долго остывают и подключаются к системам, в которых циркулирует не очень чистый теплоноситель.

Алюминиевые устройства

Алюминиевые радиаторы устойчивы к коррозии

При их изготовлении берут легкий и крайне прочный алюминий. В процессе производства применяется метод литья под высоким давлением, благодаря чему изделия становятся:

• надежными;
• устойчивыми к коррозии и давлению;
• простыми в подключении;
• привлекательными по внешнему виду.

Также у таких изделий высокая теплоотдача и длительный эксплуатационный период. Протечки – явление редкое, так как все места соединений достаточно герметичные.

Алюминиевые батареи не могут противостоять агрессивным теплоносителям и гидроударам, поэтому их лучше всего устанавливать в частных домовладениях – режим многоэтажки они долго не выдержат.

Стальные радиаторы

Стальные радиаторы восприимчивы к гидроударам на месте сварных швов

Это приборы, совмещающие в себе функции радиатора и конвектора. Такие устройства могут выдержать температуру до 120 градусов и давление до 10 атмосфер. Они нагреваются почти мгновенно, но и охлаждение при отключении происходит довольно быстро.

Основной минус – повышенная склонность к загрязнению, нивелируют который грязевые фильтры.

Также им свойственна высокая восприимчивость к гидроударам в местах, где находятся сварные швы. Устройство может лопнуть либо деформироваться при опрессовке, и поэтому в домах более 5 этажей их ставить нежелательно.

Биметаллические конструкции

Это батареи отопления последнего поколения. Они имеют стальной сердечник и внешнюю алюминиевую оболочку. Благодаря высокой прочности, антикоррозийным качествам и способности держать гидроудары, их можно устанавливать в многоэтажных домах. Особенно хорошо держат давление цельномонолитные модели. Им не страшны удары до 100 атмосфер. Теплоотдача также на высоте. Внешний вид привлекательный, а установка – простая. Масса не более 2 кг.

Единственный недостаток – дороговизна. Биметаллические батареи дороже сделанных из стали либо алюминия в несколько раз.

Есть псевдобиметаллические варианты. Так называются приборы, в которых стальные усиления находятся лишь в вертикальных каналах. Их стоимость меньше предыдущих, больше теплоотдача, однако они менее стойкие к коррозии в виду соприкосновения теплоносителя с алюминием.

Медные батареи

Медный радиатор

Отопительные устройства такого типа обладают максимальной устойчивостью к агрессивным средам среди всех аналогов. Они почти не изнашиваются, отлично держат большой напор и гидроудары, не боятся ржавчины. Но и у них есть недостаток – дороговизна.

Подобный вид батарей отопления используется в центральных и автономных системах, в которых тепло переносят и вода, и антифриз.

Медные радиаторы нивелируют сопротивление теплоносителя. Кроме того у них максимальная теплоотдача и они повышают эффективность отопительного устройства.

Конструктивные отличия

Стальной трубчатый радиатор

Классификация отопительных батарей по конструктивным характеристикам:

• Секционные. Собраны из одинаковых секций с каналами для теплоносителя внутри. Обладают повышенной теплоотдачей, экономичностью. Есть возможность установить терморегулятор. Однако места соединений между секциями могут начать протекать. Также минус секционного типа радиаторов отопления – склонность к быстрому загрязнению и засорам.
• Панельные. Представляют собой два покрытых антикоррозийной защитой и сваренных друг с другом листа металла. В вертикальных каналах передвигается теплоноситель, а на тыльной стороне установлены ребра, увеличивающие площадь нагреваемой поверхности. Подобные приборы легкие, дешевые и компактные. Но боятся повышения напора и гидроударов, и для них необходим чистый теплоноситель.
  
• Трубчатые. Внешне выглядят как два коллектора, сверху и снизу, между которыми вставлены вертикальные трубки. Хорошо греют, устойчивы к повышенному давлению. Скругленные края и форма трубок не дают накапливаться на поверхности пыли и загрязнениям. Прочные сварные соединения исключают появление протечек. Но они боятся ржавчины и дорогостоящие.

Также есть пластинчатые виды радиаторов отопления. Изготавливаются в форме гнутой водопроводной трубы с насаженными на нее пластинами из стали для усиления конвекции воздуха. Устройства просты в конструкции и стоят недорого. Но при этом неравномерно прогревают помещение и хорошо собирают пыль.

Формы радиаторов

Напольный радиатор отопления

В зависимости от конфигурации выделяют вертикальные и горизонтальные виды батарей. Последние более равномерно распределяют тепло по квартире.

Если в помещении тесновато, стоит предпочесть плоскую модель. Они расходуют незначительный объем воды, что дает возможность легкой регулировки посредством термостатов. Такие устройства не требуют специального ухода, внешне выглядят привлекательно. Среди минусов – невозможность монтажа в помещениях с большой влажностью, а также большая цена.

Плоские и вертикальные установки должны оснащаться приспособлениями спуска воздуха, потому что в таком положении образуется разница во внутреннем давлении.

Производители предлагают не только настенные, но и напольные обогревающие устройства. Они представляют собой теплообменник с двигающимся в нем теплоносителем, который окружен алюминиевыми либо стальными пластинами и закрыт снаружи обрешеткой из металла, защитным кожухом. Их ставят в помещениях с невозможностью монтажа настенных радиаторов из-за веса либо из-за панорамных окон. Но такие устройства стоят дороже и сложнее в установке.

Существуют автономные модели радиаторов, не зависящие от отопительной системы. Их можно использовать как дополнительные. Для работы им нужно электричество. Бывают масляными и кварцевыми, все зависит от типа нагревательного элемента. Первый дешевле и мобильнее, второй – продуктивнее.

Критерии выбора

Хороший радиатор должен иметь антикоррозийное покрытие

При подборе батареи надо учитывать такие характеристики:

• Заявленное изготовителем рабочее давление должно превышать напор в системе отопления.
• Радиатор должен быть устойчив к гидроудару.
• Внутренняя поверхность стенок теплообменника должна быть со специальным антикоррозийным и противогрязевым покрытием.

Выбирать устройство стоит с наибольшей теплоотдачей и максимальным сроком службы.

Кроме этих критериев также учитывается внешний вид радиатора, его стоимость и способность материала выдерживать химический состав теплоносителя. Если выбор сделан правильно, конструкция прослужит долгие годы.

Виды батарей отопления — лучший выбор для квартиры

Никогда не задумывались, почему отопительные батареи называют радиаторами, что значит это слово? В латинском языке «radio» означает «излучать», чем и занимается этот отопительный прибор, излучая тепло в помещение. Работают они по простому принципу – теплоноситель внутри батареи отдает тепло.

В зависимости от материала, из которого изготовлены, приборы обладают разными техническими характеристиками, длительностью службы и пр. Стоит отметить, что современный рынок предоставляет огромный выбор отопительных приборов. Все они имеют современный, стильный вид, да и, ставшие очень популярными, защитные экраны дают возможность органично вписать радиаторы отопления в любой дизайн.

Наша компания производит монтаж радиаторов, исправление поломок, наращивание секций, замену стояков, труб и пр. Мастера знают свою работу и не только оперативно и качественно ее выполнят, но и смогут помочь вам разобраться в видах батарей, подскажут, как лучше сделать, где можно сэкономить. Монтаж радиаторов у нас – это цена доступная, качество отличное.

Так как теплоотдача в первую очередь зависит от материала, из которого они изготовлены, этот показатель является основным. По материалу, радиаторы отопления делятся на:

чугунные;
стальные;
алюминиевые;
биметаллические.

Все они имеют свои отличительные качества. А так как от выбора радиаторов зависит эффективность работы отопительной системы, долговечность службы и надежность, подходить к нему со всей ответственностью. А еще один важный аспект – расчет радиаторов отопления. Можно полностью заменить устаревшую систему, но если батарей меньше, чем это необходимо, добиться комфортной температуры в помещении не получится.

Радиаторы отопления имею разную цену, стоимость в настолько широком диапазоне, что подобрать нужный вариант может каждый. Цена батарей зависит от материала, производителя, качества, региона, количества секций. Кстати качество радиаторов отопления российского производства не уступает мировым аналогам, так что если вы хотите сэкономить, можете смело брать продукцию отечественного производителя.

На рынке представлены следующие виды радиаторов:

чугунные – надежные, долго служат, недорогие. Этот вид хорошо всем знаком, современные модели конечно гораздо симпатичней, но вот греются они долго, да и высокой теплоотдачей не могут похвастаться;
стальные – красивые, стильные, оригинальные, с отличными техническими характеристиками, выдерживают температуру до 115-ти градусов, давление в 15 атм. Выпускаются трех видов: трубчатые, панельные и секционные. Стоят они, правда, не дешево, места сварки могут со временем подтекать (следствие гидроударов), подвержены коррозии;
алюминиевые радиаторы – легкие, с отличной теплоотдачей, цена средняя. К недостаткам можно отнести – повышенные требования к качеству теплоносителя, что соблюсти в многоэтажных домах с центральным отоплением практически невозможно;
биметаллические радиаторы – лучший вариант по всем показателям: надежные, красивые, длительный срок эксплуатации, не подвержены коррозии, выдерживают давление до 35-ти атм., отличная теплоотдача.

Как видите, выбрать есть из чего. Подобрать нужную модель, посчитать количество секций и всего необходимого, качественно произвести монтаж радиаторов отопления помогут мастера нашей компании.

различных типов батарей и их применение

Батарея — это совокупность из одного или нескольких элементов, которые подвергаются химическим реакциям для создания потока электронов в цепи. В области аккумуляторных технологий ведется много исследований и достижений, и в результате революционные технологии в настоящее время испытываются и используются во всем мире. Батареи вступили в игру из-за необходимости хранить генерируемую электрическую энергию. Несмотря на то, что генерировалось хорошее количество энергии, было важно хранить энергию, чтобы ее можно было использовать, когда генерация прекращена или когда есть необходимость питания автономных устройств, которые не могут быть привязаны к источнику питания от сети.Здесь следует отметить, что в батареях может храниться только постоянный ток, а переменный ток не может быть сохранен.

Элементы батареи обычно состоят из трех основных компонентов;

1. Анод (отрицательный электрод)
2. катод (положительный электрод)
3. электролиты

Анод — это отрицательный электрод, который вырабатывает электроны во внешней цепи, к которой подключена батарея. Когда батареи подключены, на аноде начинается накопление электронов, что вызывает разность потенциалов между двумя электродами.Затем электроны, естественно, пытаются перераспределить себя, это предотвращается электролитом, поэтому, когда электрическая цепь подключена, она обеспечивает четкий путь для перемещения электронов от анода к катоду, тем самым запитывая цепь, к которой он подключен.

Типы батарей

Батареи, как правило, могут быть классифицированы по различным категориям и типам, в зависимости от химического состава, размера, форм-фактора и вариантов использования, но под всеми ними понимаются два основных типа батарей;

1. Первичные батареи
2. Вторичные батареи

1.Первичные батареи

Первичные батареи — это батареи, которые не могут быть перезаряжены после истощения. Первичные батареи сделаны из электрохимических ячеек, электрохимическая реакция которых не может быть обращена вспять.

Первичные батареи существуют в различных формах , начиная от монетных элементов и заканчивая батареями AA . Они обычно используются в автономных приложениях, где зарядка нецелесообразна или невозможна. Хороший пример этого — устройства военного уровня и аккумуляторное оборудование.Будет непрактично использовать перезаряжаемые батареи, так как перезарядка батареи будет последней вещью в сознании солдат. Первичные батареи всегда имеют высокую удельную энергию, и системы, в которых они используются, всегда рассчитаны на потребление небольшого количества энергии, чтобы батарея работала как можно дольше.

Некоторые другие примеров устройств, использующих первичные батареи, включают ; Создатели кардиостимуляторов, трекеры для животных, наручные часы, пульты дистанционного управления и детские игрушки и многое другое.

Наиболее популярным типом первичных батарей являются щелочных батарей . Они имеют высокую удельную энергию и являются экологически чистыми, экономически эффективными и не протекают даже при полной разрядке. Они могут храниться в течение нескольких лет, иметь хорошие показатели безопасности и могут перевозиться на воздушном судне без соблюдения правил ООН по транспорту и других правил. Единственным недостатком щелочных батарей является низкий ток нагрузки, что ограничивает его использование устройствами с низкими требованиями к току, такими как пульты дистанционного управления, фонарики и портативные развлекательные устройства.

2. Вторичные батареи

Вторичные батареи — это батареи с электрохимическими элементами, чьи химические реакции можно обратить, приложив к батарее определенное напряжение в обратном направлении. Также называемые перезаряжаемых батарей , вторичные элементы в отличие от первичных элементов могут быть перезаряжены после того, как энергия на батарее была использована.

Они, как правило, используются в приложениях с высоким расходом и в других сценариях, где использование однозарядных батарей будет либо слишком дорогим, либо практически нецелесообразным.Вторичные аккумуляторные батареи малой емкости используются для питания портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны , и другие гаджеты и устройства, в то время как сверхмощные аккумуляторы используются для питания различных электрических транспортных средств и других приложений с высоким потреблением энергии, таких как выравнивание нагрузки при производстве электроэнергии. Они также используются в качестве автономных источников питания наряду с инверторами для подачи электроэнергии . Хотя первоначальная стоимость приобретения перезаряжаемых батарей всегда намного выше, чем у первичных батарей, но они наиболее рентабельны в долгосрочной перспективе.

Вторичные батареи могут быть далее классифицированы на несколько других типов на основе их химии . Это очень важно, потому что химический состав определяет некоторые характеристики батареи, включая ее удельную энергию, срок службы, срок годности и цену, чтобы упомянуть некоторые.

Существует в основном четыре основных химии для аккумуляторов;

1. Литий-ионный (Li-ion)
2. никель-кадмиевый (Ni-Cd)
3. никель-металлогидрид (Ni-MH)
4. Свинцово-кислотный

1.Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевая батарея (NiCd-батарея или NiCad-батарея) представляет собой тип перезаряжаемой батареи, которая разработана с использованием гидроксида никеля и металлического кадмия в качестве электродов. Никель-кадмиевые батареи превосходно поддерживают напряжение и удерживают заряд, когда они не используются. Тем не менее, аккумуляторы NI-Cd легко становятся жертвой страшного эффекта «памяти» при перезарядке частично заряженного аккумулятора, что снижает будущую емкость аккумулятора.

По сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов никель-кадмиевые аккумуляторы обладают хорошим жизненным циклом и эффективностью при низких температурах с достаточной емкостью, но их наиболее существенным преимуществом будет их способность обеспечивать их полную номинальную емкость при высоких скоростях разряда.Они доступны в различных размерах, включая размеры, используемые для щелочных батарей, от AAA до D. Ячейки Ni-Cd используются индивидуально или собраны в пакеты из двух или более ячеек. Маленькие пакеты используются в портативных устройствах, электронике и игрушках, в то время как большие находят применение в батареях для запуска самолетов, электромобилях и резервных источниках питания.

Некоторые свойства никель-кадмиевых аккумуляторов перечислены ниже.

• Удельная энергия: 40-60 Вт-ч / кг
• Плотность энергии: 50-150 Вт-ч / л
• Удельная мощность: 150 Вт / кг
• Эффективность зарядки / разрядки: 70-90%
• Уровень саморазряда: 10% / месяц
• Долговечность / срок службы: 2000 циклов

2.Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидрид (Ni-MH) — это другой тип химической конфигурации, используемый для аккумуляторных батарей. Химическая реакция на положительном электроде батарей аналогична реакции никель-кадмиевого элемента (NiCd), причем оба типа батарей используют один и тот же гидроксид оксида никеля (NiOOH). Тем не менее, отрицательные электроды в никель-металлогидридных вместо кадмия используют водородопоглощающий сплав, который используется в никель-кадмиевых батареях

Никель-металлогидридные батареи

находят применение в устройствах с высоким расходом благодаря их высокой емкости и плотности энергии.Никель-металлогидридная батарея может в два-три раза превышать емкость никель-кадмиевой батареи того же размера, а ее плотность энергии может приближаться к емкости литий-ионной батареи. В отличие от химического состава NiCd, аккумуляторы на основе химического состава NiMH не подвержены эффекту «памяти» , который испытывает NiCads.

Ниже приведены некоторые свойства батарей, основанные на химии никель-металлгидридов;

• Удельная энергия: 60-120 ч / кг
• Плотность энергии: 140-300 Вт / л
• Удельная мощность: 250-1000 Вт / кг
• Эффективность зарядки / разрядки: 66% — 92%
• Скорость саморазряда: 1.3-2,9% / месяц при 20 ^o C
• Цикл Долговечность / срок службы: 180-2000

3. Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы являются одним из самых популярных типов аккумуляторов. Они находятся в различных портативных устройствах, включая мобильные телефоны, интеллектуальные устройства и некоторые другие аккумуляторные устройства, используемые дома. Они также находят применение в аэрокосмической и военной областях благодаря своей легкой природе.

Литий-ионные батареи — это тип перезаряжаемой батареи, в которой ионы лития от отрицательного электрода мигрируют к положительному электроду во время разряда и мигрируют обратно к отрицательному электроду, когда батарея заряжается.В литий-ионных батареях в качестве материала одного электрода используется интеркалированное литиевое соединение по сравнению с металлическим литием, используемым в неперезаряжаемых литиевых батареях.

Литий-ионные аккумуляторы, как правило, обладают высокой плотностью энергии, небольшим эффектом памяти или вообще не имеют его и низким саморазрядом по сравнению с другими типами аккумуляторов. Их химический состав, а также производительность и стоимость варьируются в зависимости от различных случаев использования, например, литий-ионные аккумуляторы, используемые в портативных электронных устройствах, обычно основаны на оксиде лития-кобальта (LiCoO ₂ ), который обеспечивает высокую плотность энергии и низкие риски безопасности при повреждении, в то время как литий Ионные аккумуляторы на основе литий-фосфата железа с более низкой плотностью энергии более безопасны из-за уменьшенной вероятности возникновения нежелательных явлений и широко используются для питания электрических инструментов и медицинского оборудования.Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают наилучшее соотношение производительности и веса, а литий-серные аккумуляторы предлагают самое высокое соотношение.

Некоторые атрибуты литий-ионных батарей перечислены ниже;

• Удельная энергия: 100: 265 Вт-ч / кг
• Плотность энергии: 250: 693 Вт-ч / л
• Удельная мощность: 250: 340 Вт / кг
• Процент заряда / разряда: 80-90%
• Долговечность цикла: 400: 1200 циклов
• Номинальное напряжение элемента: NMC 3,6 / 3,85 В

4.Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные аккумуляторы — это недорогая надежная рабочая лошадка, используемая в тяжелых условиях. Они обычно очень большие и из-за своего веса они всегда используются в непереносимых приложениях, таких как накопители энергии на солнечных батареях, зажигание и освещение транспортных средств, резервное питание и выравнивание нагрузки при выработке / распределении электроэнергии. Свинцово-кислотный аккумулятор является старейшим типом аккумуляторной батареи и до сих пор очень актуален и важен в современном мире. Свинцово-кислотные батареи имеют очень низкое соотношение энергии к объему и энергии к весу, но имеют относительно большое отношение мощности к весу и, как следствие, могут подавать огромные импульсные токи при необходимости.Эти свойства наряду с его низкой стоимостью делают эти батареи привлекательными для использования в нескольких приложениях с большим током, таких как питание для автомобильных стартеров и для хранения в резервных источниках питания.

Каждая из этих батарей имеет свою область наилучшего соответствия, и изображение ниже, чтобы помочь выбрать между ними.

Выбор подходящей батареи для вашего приложения

Одной из основных проблем, препятствующих технологическим революциям, таким как IoT, является энергопотребление, срок службы батареи влияет на успешное развертывание устройств, для которых требуется длительный срок службы батареи, и хотя для увеличения срока службы батареи применяются несколько методов управления питанием, совместимая батарея все еще должна быть выбран для достижения желаемого результата.

Ниже приведены некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе правильного типа батареи для вашего проекта.

1. Плотность энергии: Плотность энергии — это общее количество энергии, которое можно сохранить на единицу массы или объема. Это определяет, как долго ваше устройство остается, прежде чем оно нуждается в перезарядке.

2. Плотность мощности: Максимальная скорость разряда энергии на единицу массы или объема. Низкое энергопотребление: ноутбук, I-Pod. Высокая мощность: электроинструменты.

3.Безопасность : важно учитывать температуру, при которой будет работать устройство, которое вы собираете. При высоких температурах некоторые компоненты батареи могут выйти из строя и могут подвергнуться экзотермическим реакциям. Высокие температуры обычно снижают производительность большинства батарей.

4. Долговечность жизненного цикла: Стабильность плотности энергии и плотности мощности батареи с повторяющимися циклами (зарядка и разрядка) необходима для длительного срока службы батареи, требуемого большинством приложений.

5. Стоимость: Стоимость является важной частью любых инженерных решений, которые вы будете принимать. Важно, чтобы стоимость выбранного вами аккумулятора была сопоставима с его производительностью и не повлияла бы ненормально на общую стоимость проекта.

,Батареи

типов / источник питания: принципы работы и преимущества

Батареи

являются наиболее распространенным источником питания для базовых портативных устройств для крупномасштабного промышленного применения. Батарея может быть определена как; это комбинация одной или нескольких электрохимических ячеек, которые способны преобразовывать накопленную химическую энергию в электрическую энергию.

Работа от батареи:

Батарея — это устройство, которое состоит из различных гальванических элементов.Каждый гальванический элемент состоит из двух полуэлементов, соединенных последовательно проводящим электролитом, содержащим анионы и катионы. Одна полуэлемент включает электролит и электрод, к которому движутся анионы, то есть анод или отрицательный электрод; другая полуэлемент включает электролит и электрод, к которому движутся катион-ионы, то есть катод или положительный электрод.

В окислительно-восстановительной реакции, которая приводит в действие батарею, происходит восстановление катионов на катоде, а окисление происходит на анионах на аноде.Электроды не соприкасаются друг с другом, но электрически связаны электролитом. В основном в полуэлементах есть разные электролиты. Все вещи, рассматриваемые в каждом полуэлементе, заключены в контейнер, и сепаратор, который является пористым для ионов, но не для большей части электролитов, предотвращает смешивание.

Работа батареи

Каждая полуэлемента имеет электродвижущую силу (ЭДС), определяемую ее способностью передавать электрический ток изнутри наружу элемента. Чистая ЭДС ячейки — это разница между ЭДС ее полуклеток.Таким образом, если электроды имеют ЭДС и, другими словами, чистая ЭДС является разницей между потенциалами восстановления полуреакций.

Как обслуживать аккумулятор?

Чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии, необходима коррекция аккумулятора. Из-за старения все элементы заряжаются не одинаково, и некоторые элементы заряжаются очень быстро, в то время как другие заряжаются постепенно. Выравнивание может быть сделано путем незначительного перезарядки батареи, чтобы более слабые элементы также могли полностью зарядиться.Напряжение на клеммах полностью заряженной батареи составляет 12 В, автомобильная батарея показывает 13,8 В на своих клеммах, а 12-вольтовая трубчатая батарея показывает 14,8 В. Автомобильная батарея должна быть надежно закреплена в автомобиле, чтобы не трястись. Инверторная батарея должна быть размещена на деревянной доске, если это возможно.

2 типа батарей

1) Первичные батареи:

Как видно из названия, эти батареи предназначены для одноразового использования. После использования этих батарей их невозможно перезарядить, так как устройства не являются легко обратимыми, а активные материалы могут не вернуться к своей первоначальной форме.Производители аккумуляторов рекомендуют не заряжать первичные элементы.

Некоторые примеры одноразовых батарей — это обычные батарейки типа АА, ААА, которые мы используем в настенных часах, телевизионном пульте и т. Д. Другое название этих батарей — одноразовые батарейки.

Типы аккумуляторов

2) Вторичные аккумуляторы:

Вторичные аккумуляторы также называются аккумуляторными. Эти батареи можно использовать и заряжать одновременно. Они обычно собираются с активными материалами с активным в разряженном состоянии.Аккумуляторы заряжаются с помощью электрического тока, который обращает химические реакции, которые происходят во время разряда. Зарядные устройства — это устройства, которые обеспечивают необходимый ток.

Некоторыми примерами этих аккумуляторов являются аккумуляторы, используемые в мобильных телефонах, MP3-плеерах и т. Д. В таких устройствах, как слуховые аппараты и наручные часы, используются миниатюрные элементы, а в местах, таких как телефонные станции или компьютерные центры обработки данных, используются более крупные батареи.

Вторичные аккумуляторы

Типы вторичных (перезаряжаемых) аккумуляторов:

SMF, Свинцово-кислотные, Li и Nicd

SMF Батарея:

SMF — это герметичная аккумуляторная батарея , предназначенная для обеспечения надежной, стабильной и низкой стоимости обслуживания мощность для приложений ИБП.Эти аккумуляторы могут быть подвержены глубоким циклам применения и минимальному обслуживанию в сельских районах и районах с дефицитом электроэнергии. Эти батареи доступны от 12В.

В современном информативном мире нельзя не учитывать требования, что аккумуляторные системы предназначены для восстановления важных квалифицированных данных и информации и запуска основных контрольно-измерительных приборов в течение требуемого периода времени. Батареи необходимы для обеспечения мгновенного питания. Ненадежные и некачественные батареи могут привести к потере данных и отключению оборудования, что может стоить компаниям значительных финансовых потерь.Впоследствии сегменты ИБП требуют использования надежной и проверенной системы батарей.

Батарея SMF

Литиевая (Li) батарея:

Все мы используем ее в портативных устройствах, таких как сотовый телефон, ноутбук или электроинструмент. Литиевая батарея стала одним из величайших достижений в области портативного питания за последнее десятилетие; с использованием литиевых батарей мы смогли перейти с черно-белых мобильных телефонов на цветные мобильные с дополнительными функциями, такими как GPS, оповещения по электронной почте и т. д.Это устройства с высокой плотностью энергии для больших мощностей. И относительно низкий уровень саморазряда батарей. Также Специальные ячейки могут обеспечить очень высокий ток для приложений, таких как электроинструменты.

Li-аккумулятор

Никель-кадмиевые (Nicd) аккумуляторы:

Преимущество никель-кадмиевых аккумуляторов заключается в том, что они многократно перезаряжаются и обладают относительно постоянным потенциалом во время разряда и обладают большей электрической и физической стойкостью. Эта батарея использует оксид никеля для катода, соединение кадмия для анода и раствор гидроксида калия в качестве электролита.

Когда батарея заряжена, химический состав катода преобразуется и гидроксид никеля изменяется на NIOOH. В аноде образование ионов кадмия происходит из гидроксида кадмия. Когда батарея разряжается, кадмий реагирует с NiOOH с образованием обратно гидроксида никеля и гидроксида кадмия.

Cd + 2h3O + 2NiOOH -> 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2

Свинцово-кислотные аккумуляторы:

Свинцово-кислотные аккумуляторы широко используются в автомобилях, инверторах, системах резервного питания и т. Д.В отличие от трубчатых и необслуживаемых аккумуляторов, свинцово-кислотные аккумуляторы требуют надлежащего ухода и обслуживания для продления срока их службы. Свинцово-кислотная батарея состоит из серии пластин, погруженных в раствор серной кислоты. Пластины имеют решетки, на которые прикреплен активный материал. Пластины делятся на положительные и отрицательные пластины. Положительные пластины удерживают чистый свинец в качестве активного материала, в то время как оксид свинца прикрепляется к отрицательным пластинам.

Свинцово-кислотная батарея

Полностью заряженная батарея может разрядить свой ток при подключении к нагрузке.В процессе разряда серная кислота соединяется с активными материалами на положительной и отрицательной пластинах, что приводит к образованию сульфата свинца. Вода является единственным наиболее важным шагом в поддержании свинцово-кислотной батареи. Частота воды зависит от использования, способа зарядки и рабочей температуры. Во время процесса атомы водорода из серной кислоты реагируют с кислородом с образованием воды.

Это приводит к высвобождению электронов из положительных пластин, которые будут приняты отрицательными пластинами.Это приводит к образованию электрического потенциала на батарее. Электролит в свинцово-кислотной батарее представляет собой смесь серной кислоты и воды, которая имеет удельный вес. Удельный вес — это масса смеси вода-кислота по сравнению с равным объемом воды. Удельный вес чистой воды, свободной от ионов, составляет 1.

Свинцово-кислотные батареи обеспечивают наилучшее соотношение мощности и энергии на киловатт-час; имеют самый длинный жизненный цикл и большое экологическое преимущество в том, что они перерабатываются с необычайно высокой скоростью.Никакая другая химия не может коснуться инфраструктуры, которая существует для сбора, транспортировки и переработки свинцово-кислотных аккумуляторов.

Наряду с этой статьей обсуждается литий-ионный аккумулятор со своими преимуществами и недостатками.

Работа от литий-ионной батареи

Литиево-ионные батареи в настоящее время популярны в большинстве электронных портативных устройств, таких как мобильный телефон, ноутбук, цифровая камера и т. Д., Благодаря своей длительной энергоэффективности. Это самые популярные аккумуляторы с такими преимуществами, как лучшая плотность энергии, незначительная потеря заряда и отсутствие эффекта памяти.Литий-ионная батарея использует ионы лития в качестве носителей заряда, которые перемещаются от отрицательного электрода к положительному электроду во время разряда и обратно при зарядке. Во время зарядки внешний ток от зарядного устройства подает напряжение, превышающее напряжение в батарее. Это заставляет ток проходить в обратном направлении от положительного к отрицательному электроду, где ионы лития внедряются в материал пористого электрода посредством процесса, называемого интеркаляцией. Лионы проходят через неводный электролит и разделительную диафрагму.Материал электрода — интеркалированное соединение лития.

Отрицательный электрод литий-ионной батареи состоит из углерода, а положительный электрод представляет собой оксид металла. Наиболее часто используемым материалом в отрицательном электроде является графит, в то время как в положительном электроде это может быть оксид лития-кобальта, литий-ионный фосфат или литий-марганцевый оксид. В качестве электролита используется соль лития в органическом растворителе. Электролит обычно представляет собой смесь органических карбонатов, таких как этиленкарбонат или диэтилкарбонат, содержащих ионы лития.В электролите используются анионные соли, такие как гексафторфосфат лития, гексафторсаренат моногидрат лития, хлорат лития, гексафторборат лития и т. Д. В зависимости от используемой соли, напряжение, емкость и срок службы батареи различаются. Чистый литий энергично реагирует с водой с образованием гидроксида лития и ионов водорода. Таким образом, используемый электролит является неводным органическим растворителем. Электрохимическая роль заряда электродов между анодом и катодом зависит от направления протекания тока.

Реакция литий-ионной батареи

В литий-ионной батарее оба электрода могут принимать и высвобождать ионы лития. В процессе интеркаляции ионы лития попадают в электрод. Во время обратного процесса, называемого де-интеркаляция, ионы лития движутся обратно. Во время разряда положительные ионы лития будут извлечены из отрицательных электродов и вставлены в положительный электрод. В процессе зарядки происходит обратное движение ионов лития.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов:

Литий-ионные аккумуляторы превосходят никель-кадмиевые и другие вторичные аккумуляторы.Некоторые из преимуществ:

• Легкий вес по сравнению с другими батареями аналогичного размера.
• Доступны различные формы, включая плоскую форму.
• Высокое напряжение разомкнутой цепи, повышающее передачу энергии при слабом токе.
• Отсутствие эффекта памяти.
• Очень низкий уровень саморазряда 5-10% в месяц. Саморазряд составляет около 30% в NiCd и NiMh аккумуляторах.
• Экологически чистая батарея без какого-либо свободного металлического лития

Но наряду с преимуществами, как и другие батареи, литий-ионная батарея также страдает некоторыми недостатками.

Недостатки литий-ионной батареи:

• Отложения в электролите со временем будут препятствовать потоку заряда. Это увеличивает внутреннее сопротивление батареи, а способность элемента подавать ток постепенно уменьшается.
• Высокая зарядка и высокая температура могут привести к потере емкости.
• При перегреве литий-ионная батарея может пострадать от термического разряда и разрыва ячейки.
• Глубокий разряд может привести к короткому замыканию литий-ионной батареи. Поэтому, чтобы предотвратить это, некоторые производители имеют внутреннюю схему отключения, которая отключает батарею, когда ее напряжение превышает безопасный уровень от 3 до 4.2 вольт. В этом случае, если батарея не используется в течение длительного времени, внутренняя схема потребляет энергию и разряжает батарею ниже ее напряжения отключения. Поэтому для зарядки таких аккумуляторов обычные зарядные устройства не нужны.

.

различных типов аккумуляторов, их использование и применение

Аккумулятор является основным источником питания для любого электронного гаджета, будь то смартфон, ноутбук, часы или пульт дистанционного управления. Можете ли вы представить ситуацию без этих источников энергии? Мы не смогли бы создать какое-либо беспроводное электронное устройство и вынуждены полагаться только на проводной источник питания, даже электромобили и космические миссии были бы невозможны без батарей. Сегодня в этом уроке мы кратко обсудим различные типы батарей, их классификацию, терминологию и технические характеристики.

Что такое батарея и почему она используется?

Давайте посмотрим на основную разницу между батареей и элементом . Также давайте выясним, зачем нам нужна батарея и почему мы не можем использовать переменное питание (то есть, питание переменного тока от настенных розеток) вместо питания постоянного тока.

Ячейка: Ячейка — это источник энергии, который может передавать только постоянное напряжение и ток в очень малых количествах. Например, если мы возьмем ячейки, которые мы используем в часах или пультах дистанционного управления, это может дать максимум 1.5 — 3 В.

Батарея : Функциональность батареи точно такая же, как и у элемента, но аккумулятор представляет собой набор элементов, расположенных последовательно / параллельно , так что напряжение может быть повышено до желаемых уровней. Наиболее известным примером для батареи является банк питания, который используется для зарядки смартфонов. Если мы когда-нибудь увидим внутреннюю сторону блока питания, мы сможем найти набор батарей, расположенных последовательно / параллельно в зависимости от требований. Батареи расположены последовательно для увеличения напряжения и параллельно для увеличения тока.

Теперь Почему DC предпочтительнее, чем AC ? В большинстве портативных электронных устройств переменный ток не может храниться там, где постоянный ток может храниться без каких-либо трудностей. Даже потери от мощности переменного тока больше по сравнению с мощностью постоянного тока. Именно поэтому DC предпочтительнее для портативных электронных устройств.

Технические термины, используемые при работе с батареями

Мы не можем просто продолжать использовать только напряжение и ток, чтобы объяснить функциональность батареи, есть некоторые уникальные термины, которые определяют характеристики батареи, такие как ватт-час (мАч), C-рейтинг, номинальное напряжение, зарядное напряжение, зарядный ток, разрядный ток, напряжение отключения, срок годности, срок службы — вот некоторые термины, используемые для определения характеристик батареи.

Давайте кратко обсудим каждый термин,

Мощность :

Это энергии, запасенной в батарее , которая измеряется в Ватт-час

Ватт-час = V * I * часов {поскольку напряжение поддерживается постоянным, поэтому оно измеряется в Ач / мАч}

При чтении спецификаций смартфона мы обычно видим номинал батареи 2500 мАч или 4000 мАч. Что это значит?? Давайте посмотрим

Пример: 2500 мАч. Это означает, что аккумулятор способен обеспечить 2.5А / 2500мА тока до нагрузки в течение 1 часа. Время непрерывной работы аккумулятора зависит от тока нагрузки, который он потребляет. Таким образом, если нагрузка потребляет всего 25 мА тока, батарея может оставаться в живых в течение 100 часов. Как оно?

25 мА * 100 часов {ток 25 мА в течение 100 часов}

Аналогично 250 мА в течение 10 часов. Так далее…

Хотя теоретические расчеты кажутся идеальными, но продолжительность работы батареи меняется в зависимости от температуры, потребления тока и т. Д.

Мощность :

Это значение тока , которое батарея может выдавать . Это также известно как C-рейтинг.

Теоретически он рассчитывается как A-h, деленное на 1 час.

Пример. Давайте рассмотрим аккумулятор с емкостью 10000 мАч.

После деления 10000 мА час / 1 час дает 10000 мА = 10 A = 10 C

Итак, батарея емкостью 10000 мАч будет иметь номинальное значение C, равное 10 C, что означает, что батарея способна подавать ток 10 А при постоянном напряжении (фиксированное напряжение / номинальное напряжение).

Если батарея имеет номинал 1C, тогда батарея может выдавать ток 1А.

Примечание : Чем выше значение C, тем больше ток, который можно получить от батареи.

Номинальное напряжение:

При определении мощности у нас есть единица под названием Wh , которую можно определить как V * I * час, но куда пропало напряжение? Поскольку напряжение батареи будет постоянным и не будет изменяться, оно рассматривается как номинального напряжения (фиксированное напряжение).Таким образом, поскольку напряжение фиксировано, только ампера и час считаются единицей ( Ач / мАч) .

Зарядный ток:

Это максимальный ток , который может быть применен для зарядки батареи. , т.е. практически максимум 1А / 2А может быть применен, если встроена схема защиты батареи, но все же 500 мА — лучший диапазон для зарядки батареи.

Зарядное напряжение:

Это максимальное напряжение, которое должно быть приложено к батарее для эффективной зарядки батареи.Обычно 4,2 В — это лучшее / стандартное зарядное напряжение. Хотя мы прикладываем 5 В к аккумулятору, он принимает только 4,2 В.

Ток разряда:

Это ток , который может быть получен от батареи и подается на нагрузку . Если ток, потребляемый нагрузкой, превышает номинальный ток разряда, аккумулятор разряжается очень быстро, что приводит к его быстрому нагреву, что также приводит к взрыву аккумулятора. Поэтому осторожно определять величину тока, потребляемого нагрузкой, а также максимальный ток разряда, который батарея может удерживать.

Срок годности:

Может возникнуть ситуация, когда батареи хранятся в бездействующем состоянии / запечатаны, особенно в магазинах / магазинах в течение длительного периода времени. Итак, Срок годности определяет период времени, в течение которого аккумулятор может оставаться включенным, и должен иметь возможность использовать его в течение номинального периода времени . Срок годности в основном учитывается для неперезаряжаемых батарей, поскольку они используются и выбрасываются. Для перезаряжаемых батарей, даже если время хранения меньше, мы все равно можем перезарядить его.

Напряжение отключения:

Это напряжение , при котором батарею можно считать полностью разряженной , после чего, если мы все же попытаемся разрядить ее, батарея будет повреждена. Таким образом, за пределами напряжения отключения батарея должна быть отключена от цепи и должна заряжаться надлежащим образом.

Жизненный цикл:

Давайте рассмотрим, что батарея полностью заряжена, и она разряжается до 80% от ее фактической емкости, после чего батарея считается завершенной за один цикл.Аналогичным образом число таких циклов, которые батарея может заряжать и разряжать, определяет срок службы цикла . Чем больше срок службы цикла, тем лучше будет качество батареи. Но если батарея разряжается, чтобы сказать 40% ее фактической емкости, учитывая, что батарея полностью заряжена изначально, это не может рассматриваться как срок службы цикла.

Плотность мощности:

Определяет емкости аккумулятора для данной массы объема.

Например, 100 Вт / кг (стандартная плотность мощности щелочных батарей) подразумевает, что для 1 кг химического состава он обеспечивает 100 Втч. Мощности.

Теперь объем щелочной батареи типа ААА составляет 11,5 грамма. Так что, если 1 кг может дать 100 Втч, то сколько может дать 11,5 г батарейки ААА ?? Давайте посчитаем.

Втч (для 11,5 г) = 100 * 11,5 / 1000 = 1,15 Вт

Итак, мы знаем, что номинальное напряжение щелочной батареи составляет 1,5 В. Таким образом, он обеспечивает 1,5 В * (1,15 / 1,5) А * 1 час и дает 0,76 Ач = 760 мАч емкости, что почти равно емкости стандартной щелочной батареи типа ААА.

Типы батарей

Батареи в основном делятся на 2 типа:

• Неперезаряжаемые аккумуляторы (основные аккумуляторы)
• Аккумуляторы (дополнительные аккумуляторы)

Батареи неперезаряжаемые

Они в основном считаются первичными батареями , потому что их можно использовать только один раз.Эти батареи не могут быть перезаряжены и использованы снова. Давайте посмотрим на обычные первичные батарейки, которые мы видим.

• Щелочные батареи: Он в основном построен с химическим составом цинка (Zn) и диоксида марганца (MnO ₂ ), так как используемый в нем электролит — это гидроксид калия, который является чисто щелочным веществом, батарея которого называется щелочная батарея с удельной мощностью 100 Вт / кг.

Преимущества:

1. Цикл жизни больше
2. Более совместимый и эффективный для включения портативных устройств.
3. Срок годности больше.
4. Маленький по размеру.
5. Высокоэффективный.
6. Низкое внутреннее сопротивление, поэтому разрядное состояние в состоянии ожидания меньше.
7. Утечка низкая.

Недостатки:

1. Стоимость немного высока. Кроме этого все является преимуществом.

Применения:

Может использоваться в фонариках, пультах дистанционного управления, настенных часах, небольших портативных гаджетах и ​​т. Д.

• Аккумуляторы для монет: Химический состав аккумуляторных батарей также имеет щелочную природу.Помимо щелочного состава, для производства этих батарей будут использоваться химические вещества на основе лития и оксида серебра, которые более эффективны в обеспечении постоянного и стабильного напряжения при таких небольших размерах. Он имеет плотность мощности 270 Вт / кг.

Преимущества:

1. Легкий вес
2. Маленький по размеру
3. Высокая плотность
4. Низкая стоимость
5. Высокое номинальное напряжение (до 3 В)
6. Легко получить высокое напряжение путем последовательной организации
7. Долгий срок годности

Недостатки:

1. Требуется держатель
2. Слаботочная способность

Применения:

Используется в часах, настенных часах, миниатюрных электронных продуктах и ​​т. Д.

Аккумуляторы

Они обычно называются вторичными батареями , которые можно заряжать и использовать повторно. Хотя стоимость высока, но они могут быть перезаряжены и использованы повторно и могут иметь большой срок службы при правильном использовании и безопасной зарядке.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Он состоит из свинцово-кислотной кислоты, которая очень дешевая и используется в основном в автомобилях и транспортных средствах для питания систем освещения в ней.Они более предпочтительны в продуктах, где размер / пространство и вес не имеют значения. Они поставляются с номинальным напряжением, начинающимся с 2 В до 24 В, и чаще всего это батареи 2 В, 6 В, 12 В и 24 В. Плотность мощности 7 Вт / кг.

Преимущества:

1. Дешевый в стоимости
2. Легко перезаряжаемый
3. Высокая выходная мощность

Недостатки:

1. Очень тяжелый
2. Занимает много места
3. Плотность мощности очень низкая

Применения:

Используется в автомобилях, ИБП (источник бесперебойного питания), робототехнике, тяжелой технике и т. Д.,

Ni-Cd батареи

Эти батареи изготовлены из никеля и кадмия химического состава. Хотя они очень редко используются, они очень дешевы и скорость их разряда очень низкая по сравнению с никель-металлогидридными батареями. Они доступны во всех стандартных размерах как AA, AAA, C и прямоугольных формах. Номинальное напряжение составляет 1,2 В, часто соединенное вместе в наборе 3, которое дает 3,6 В. Он имеет плотность мощности 60 Вт / кг.

Преимущества:

1. Дешевый в стоимости
2. Легко заряжать
3. Может использоваться во всех средах
4. Поставляется во всех стандартных размерах

Недостатки:

1. Более низкая удельная мощность
2. Содержит токсичный металл
3. Необходимо заряжать очень часто, чтобы избежать роста кристаллов на пластине батареи.

Применения:

Используется в игрушках с радиоуправлением, беспроводных телефонах, солнечном освещении и в основном в приложениях, где важна цена.

Ni-MH аккумуляторы

Никель-металлогидридные аккумуляторы гораздо предпочтительнее, чем никель-кадмиевые, из-за их меньшего воздействия на окружающую среду. Его номинальное напряжение составляет 1,25 В, что больше, чем у никель-кадмиевых батарей. У него меньше номинальное напряжение, чем у щелочных батарей, и они являются хорошей заменой благодаря своей доступности и меньшему воздействию на окружающую среду.Плотность мощности Ni-MH аккумуляторов составляет 100 Вт / кг.

Преимущества:

1. Доступно во всех типоразмерах.
2. Высокая плотность мощности.
3. Легко заряжать.
4. Хорошая альтернатива щелочи, которая имеет почти все сходства, а также является перезаряжаемой.

Недостатки:

1. Саморазрядка очень высокая.
2. Дорого, чем никель-кадмиевые батареи.

Применения:

Используется во всех применениях, аналогичных щелочным и никель-кадмиевым батареям.

Литий-ионные аккумуляторы

Они изготовлены из металлического лития и являются новейшими в перезаряжаемой технологии. Поскольку они компактны по размеру, они могут использоваться в большинстве портативных приложений, которые требуют высокой мощности. Это лучшие доступные аккумуляторные батареи. Они имеют номинальное напряжение 3,7 В (чаще всего у нас 3.6 В и 7,2 В) и имеют различные диапазоны мощности (от 100 мАч до 1000 мАч). Даже C-рейтинг варьируется от 1C до 10C, а плотность мощности литий-ионных аккумуляторов составляет 126 Вт / кг.

Преимущества:

1. Очень легкий вес.
2. Высокий C-рейтинг.
3. Плотность мощности очень высокая.
4. Напряжение на ячейке высокое.

Недостатки:

1. Это немного дороже.
2. Если контакты замкнуты накоротко, аккумулятор может взорваться.
3. Требуется схема защиты аккумулятора.

Li-Po батареи

Они также называются литий-ионными полимерными аккумуляторными батареями, поскольку в них вместо жидкого электролита используется полимерный гель / полимерный электролит с высокой проводимостью. Они подпадают под технологию Li-ion. Это немного дорого. Но батарея очень хорошо защищена по сравнению с литий-ионными батареями.Он имеет плотность мощности 185 Вт / кг.

Преимущества:

1. Они высоко защищены по сравнению с литий-ионными аккумуляторами.
2. Очень легкий вес
3. Тонкая структура по сравнению с литий-ионными батареями.
4. Плотность мощности, номинальные напряжения сравнительно очень высоки по сравнению с Ni-Cad и Ni-MH батареями.

Недостатки:

1. Дорого.
2. Может взорваться при неправильном подключении.
3. Не следует сгибать или подвергать воздействию высокой температуры, которая может привести к взрыву.

Применения: Может использоваться во всех портативных устройствах, которым требуется перезаряжаемое преимущество, таких как беспилотники, робототехника, игрушки RC и т. Д.

.

Типов аккумуляторов — Любопытный

Наши старые друзья

Свинцово-кислотный

Когда в последний раз вам приходилось извлекать рукоятку, вставьте ее в коленчатый вал вашей машины и дайте ей хороший поворот, чтобы запустить двигатель? Никогда? Это связано с тем, что к автомобильным двигателям подключены свинцово-кислотные аккумуляторы, обеспечивающие прилив энергии, необходимый для запуска двигателя. Они были изобретены Гастоном Планте в 1859 году.

Свинцово-кислотные аккумуляторы обычно используются для запуска автомобильных двигателей. Источник изображения: Стив Рейнвотер / Flickr.

Как следует из названия, в этих батареях есть свинец. Фактически, оба электрода (проводники, через которые электричество входит в батарею или покидает ее) содержат некоторое количество свинца — анод (положительно измененный электрод) сделан из металлического свинца (Pb), а катод (отрицательно заряженный электрод) — из диоксида свинца (PbO). ₂ ). Электроды помещают в раствор серной кислоты в электролите (H ₂ SO ₄ ), который состоит из ионов водорода (H ⁺ ) и бисульфат-ионов (HSO ₄ ).

Свинец на аноде реагирует с бисульфатом из электролита, освобождая некоторые электроны и образуя сульфат свинца, который образует кристаллы на аноде, и ионы водорода, которые попадают в электролит. Электроны перемещаются к катоду через внешний контур, где они, наряду с ионами бисульфата и водорода из электролита, реагируют с катодом из диоксида свинца. Это также приводит к образованию сульфата свинца, который снова образует кристаллы, на этот раз на катоде.

Свинцово-кислотные аккумуляторы заряжаются — те, что в наших автомобилях, заряжаются с помощью небольшого генератора, подключенного к двигателю, называемого генератором переменного тока.Вот почему, когда вы оставили свой автомобиль включенным, а батарея разрядилась, желательно некоторое время передвигаться после запуска, чтобы дать батарее время для повторной зарядки.

Когда батарея заряжается, химические реакции, описанные выше, которые производят электричество, протекают в обратном направлении. Покрытия из сульфата свинца растворяются и направляются обратно в электролит в виде ионов Pb2 + и SO ₄ ^2- . Ионы Pb ²⁺ затем улавливают два электрона и повторно наносятся на анод в виде нейтрального Pb.

На катоде ионы Pb ²⁺ отдают два электрона, чтобы сформировать и реагировать с молекулами воды (H ₂ O), чтобы преобразовать нейтральный диоксид свинца на катоде, и некоторые бисульфат-ионы, которые возвращаются в раствор электролита.

Однако, если свинцово-кислотной батарее разрешено слишком много разряжаться или ее оставляют слишком долго до зарядки, покрытия из сульфата свинца превращаются в твердые кристаллы, которые невозможно удалить в процессе зарядки.

• Смотрите реакцию: свинцово-кислотные аккумуляторы

  Во время разряда реакцией на аноде является образование сульфата свинца вместе с небольшим количеством водорода и электронов, поскольку свинец реагирует с сульфатом из раствора электролита:

  $$ \ text {Pb} + \ text {HSO} {_ 4} {^ -} \ to \ text {PbSO} _4 \ text {(s)} + \ text {H} ^ + + \ text {2e} ^ — $$

  На катоде оксид свинца также реагирует с сульфатом из электролита, образуя сульфат свинца вместе с небольшим количеством воды:

  $$ \ text {PbO} _2 + \ text {HSO} {_ 4} {^ -} + \ text {3H} ^ + + \ text {2e} ^ — \ to \ text {PbSO} _4 + \ text { 2H} _2 \ text {O} $$

  Общая реакция:

  $$ \ text {Pb} + \ text {PbO} _2 + \ text {2H} _2 \ text {SO} _4 \ to \ text {2PbSO} _4 + \ text {2H} _2 \ text {O} $$

Ultrabattery

Разработанный в CSIRO, Ultrabattery является усовершенствованной версией традиционной свинцово-кислотной батареи.Он сочетает в себе стандартную технологию свинцово-кислотных аккумуляторов с суперконденсатором. Когда разряжается обычная свинцово-кислотная батарея, приводящая ее реакция приводит к образованию кристаллов сульфата свинца как на аноде, так и на катоде. Процесс перезарядки удаляет эти покрытия, но электроды (и, следовательно, батарея) со временем разрушаются. Кроме того, батарея не любит работать в режиме частичного заряда — состоянии, при котором батарея подвергается повторным коротким циклам разрядки и перезарядки без полной разрядки батареи или ее полной зарядки.Такое частичное состояние заряда особенно важно для транспортных средств.

UltraBattery использует суперконденсатор для компенсации проблемных реакций свинцовых электродов в свинцово-кислотной батарее, увеличивая ее срок службы. Поскольку суперконденсатор может очень быстро принимать и накапливать заряд, он может сожрать имеющуюся мощность и затем подать ее на аккумулятор с нужной скоростью. Ему удается уменьшить накопление сульфатов, возникающих в результате процесса разрядки-перезарядки в стандартной свинцово-кислотной батарее.

UltraBattery также сравнительно дешев в изготовлении, примерно на 70 процентов дешевле, чем литий-ионные аккумуляторы, используемые в настоящее время в гибридных электромобилях. Еще одно потенциальное использование UltraBattery может быть на электростанциях для хранения и «сглаживания» энергии, производимой из возобновляемых источников, таких как солнце и ветер. В крупномасштабных испытаниях ветряных электростанций в Австралии UltraBattery превзошла обычные свинцово-кислотные батареи.

• Что такое суперконденсатор?

  Конденсатор похож на батарею … но не совсем.Энергия батареи происходит от химической реакции между ее компонентами. Электричество генерируется потоком электронов в окислительно-восстановительной реакции между анодом и катодом.

  Конденсатор также обеспечивает энергию, но это не происходит из-за химической реакции. Конденсаторы изготовлены из двух токопроводящих пластин, между которыми расположен диэлектрик или изолятор (вещество, которое не проводит электричество). Когда эти пластины подключены к электрическому току, ток течет в них; одна пластина хранит отрицательный заряд на своих поверхностных атомах, а другая — положительный заряд, опять же на поверхностных атомах.Поскольку эти по-разному заряженные пластины разделены непроводящим диэлектриком, создается электрическое поле, которое накапливает электрическую энергию. Когда конденсатор подключен к другой цепи, он выделяет (разряжает) электрическую энергию.

  Конденсаторы обычно выделяют свою энергию очень быстро — они обеспечивают быстрые выбросы энергии. Это делает их полезными для довольно специфических задач, таких как включение вспышки на камере. Вспышка быстро использует много энергии для создания яркого света, затем конденсатор перезаряжается от батареи камеры, чтобы ее можно было использовать снова для следующей фотографии.

  Облако — это конденсатор — поскольку маленькие частицы льда в облаке сталкиваются друг с другом и другими частицами влаги, электроны могут быть сбиты. Эти электроны имеют тенденцию накапливаться в нижних областях облака. Маленькие, а теперь положительно заряженные частицы поднимаются к вершине облака. Это означает разделение заряда и электрическое поле, которое создается внутри облака. Когда отрицательный заряд в нижней части облака увеличивается в силе, он отталкивает от него другие отрицательные заряды — он толкает электроны на поверхности Земли глубже в землю, что означает, что положительный заряд накапливается на поверхности.В итоге получается отрицательно заряженная область (нижняя часть облака), отделенная от области положительно заряженного (земля) плохим проводником электричества (воздухом). Когда электрическое поле в облаке становится достаточно сильным, оно может «разложить» окружающий воздух на ионизированные (заряженные) частицы, превратив его из непроводящего изолятора в проводник. Электрическая энергия, накопленная в облаке, мгновенно высвобождается во вспышке молнии.

  Суперконденсаторы

  — это просто сверхмощные конденсаторы с большей емкостью.Это означает, что они способны хранить гораздо больше электрической энергии, чем обычные конденсаторы.

никель-кадмиевый

Несмотря на то, что эти новости уже давно устарели, никель-кадмиевые (NiCad) батареи были первыми перезаряжаемыми батареями, используемыми в электроинструментах, горелках и других портативных устройствах. Это были парни в наших мобильных телефонах до того, как литиево-ионные аккумуляторы их разрядили. Иногда их все еще можно найти как старые перезаряжаемые батарейки АА для факелов и игрушек. Как и свинцово-кислотная батарея, этот химический элемент существует уже давно — первые никель-кадмиевые батареи поступили в продажу в 1910 году!

Никель-кадмиевые батареи были первыми перезаряжаемыми батареями, которые использовались в электроинструментах, горелках и других портативных устройствах.Источник изображения: цифровой интернет / Flickr.

Анод изготовлен из кадмия (Cd), а его катоды представляют собой гидроксид оксида никеля (NiO (OH) ₂ ), обычно с электролитом гидроксида калия (KOH).

Гидроксид оксида никеля является очень хорошим электродом, так как его можно получить с большой площадью поверхности, что увеличивает активную площадь, доступную для реакции. Кроме того, он не реагирует с электролитом во время реакции, что делает раствор электролита красивым и чистым и помогает элементу прослужить (относительно) долгое время, прежде чем неприятные побочные реакции приводят к его деградации.- $$

Полная реакция при разряде батареи:

$$ \ text {2NiO (OH)} + \ text {Cd} + \ text {2H} _2 \ text {O} \ to \ text {2Ni (OH)} _ 2 + \ text {Cd (OH)} _ 2 $$

У

никель-кадмиевых батарей было несколько недостатков. Во-первых, они были подвержены так называемому «эффекту памяти», когда батареи «запомнили» предыдущие уровни разряда и не заряжались должным образом. Это было вызвано образованием крупных, а не мелких кристаллов кадмия в процессе перезарядки.Проверка правильности разряда батареи перед ее зарядкой позволила предотвратить возникновение этой проблемы. Но вы должны были быть осторожны — полная разрядка батареи NiCad также повредила ее.

Во-вторых, скорость саморазряда никель-кадмиевой батареи составляет около 15–20 процентов в месяц. Это означает, что, если они сидели на полке в течение нескольких месяцев, они потеряли большую часть своего заряда.

В-третьих, кадмий является дорогостоящим и токсичным тяжелым металлом, что означало, что утилизация батарей не принесла вреда окружающей среде.

Никель-металлогидрид (NiMH)

Эти проблемы с никель-кадмиевыми батареями привели к замене кадмиевого анода водородопоглощающим интерметаллическим сплавом (комбинация металлов с определенной кристаллической структурой), который может поглощать до 7 процентов водорода по весу. По существу, анод является водородом; металлический сплав просто служит хранилищем для него.

Наиболее распространенной комбинацией металлов для этого сплава являются металлы с сильной способностью к образованию гидридов наряду со слабым металлообразующим веществом.

Другое соображение при соединении металлического сплава состоит в том, что, когда некоторые металлы поглощают водород, реакция выделяет тепло — она ​​экзотермическая. Другие поглощают тепло при эндотермической реакции. Нам не нужна батарея, которая либо вырабатывает, либо всасывает тепло при разряде, поэтому, наряду с комбинацией сильного и слабого гидридов, из которой изготовлен сплав, нам нужна комбинация экзотермических и эндотермических металлов.

Чаще всего электрод представляет собой комбинацию редкоземельного элемента, такого как лантан (La), церий (Ce), неодим (Nd) или празеодим (Pr), смешанный с никелем (Ni), кобальтом (Co), марганцем ( Mn) или алюминий (Al).

Электроны, которые производят электрический ток батареи, происходят от окисления атомов водорода, которые превращаются в протоны. Эти протоны реагируют с ионами гидроксида (ОН ^— ) из электролита с образованием воды. Металлический сплав, который образует анод вместе с водородом, не участвует в химической реакции, которая ведет клетку; в основном это случайный наблюдатель, который просто служит домом для всех важных гидрид-ионов.

• Смотрите реакцию: никель-металлогидридные батареи

  Во время разряда водород, хранящийся в металлическом сплаве (М), окисляется:

  $$ \ text {OH} ^ — + \ text {MH} \ to \ text {H} _2 \ text {O} + \ text {M} + \ text {e} ^ — $$

  Никель-гидроксидный катод восстановлен:

  $$ \ text {NiO (OH)} + \ text {H} _2 \ text {O} + \ text {e} ^ — \ to \ text {Ni (OH)} _ 2 + \ text {OH} ^ — $$

  Полная реакция при разряде батареи:

  $$ \ text {NiO (OH)} + \ text {MH} \ to \ text {M} + \ text {Ni (OH)} _ 2 + \ text {H} _2 \ text {O} $$

Никель-металлогидридные батареи

очень похожи на никель-кадмиевые батареи по напряжению, емкости и применению.Эффект памяти представляет меньшую проблему, чем у NiCads, и они имеют более высокую плотность энергии. Они по-прежнему используются в качестве стандарта для аккумуляторов типа АА.

щелочной

Щелочные батареи

используются в игрушках, электронике, портативных проигрывателях компакт-дисков, которые мы использовали в девяностых годах, и в Walkmans, которые были популярны в восьмидесятых. Они составляют основную часть аккумуляторов, которые производятся сегодня, хотя их место на вершине, скорее всего, скоро будет оспариваться литий-ионными аккумуляторами в наших телефонах, ноутбуках и растущим числом других гаджетов.

Щелочные батареи бывают разных форм и размеров и составляют основную массу аккумуляторов, производимых сегодня. Источник изображения: Pulpolux / Flickr.

Они популярны, потому что имеют низкую скорость саморазряда, что дает им длительный срок годности и не содержат токсичных тяжелых металлов, таких как свинец или кадмий. Хотя перезаряжаемые щелочные батареи были разработаны, эти парни, как правило, предназначены только для одноразового использования. Как только они освобождаются от оплаты, они отправляются на склад по переработке (или, чаще, на свалку, так как не так много мест для их переработки).

В этих батареях в качестве анода используется цинк, а в качестве катода — диоксид марганца (MnO ₂ ). Их название, однако, происходит от щелочного раствора, используемого в качестве электролита. Обычно это гидроксид калия (KOH), который может содержать большое количество растворенных ионов. Чем больше ионов может поглощать раствор электролита, тем дольше может продолжаться окислительно-восстановительная реакция, которая приводит в действие батарею.

Цинковый анод обычно находится в порошкообразной форме. Это дает ему большую площадь поверхности для реакции, что означает, что клетка может довольно быстро высвободить свою энергию.- $$

Mn начинается как +4 и становится +3, когда он получает один электрон.

Вся окислительно-восстановительная реакция:

$$ \ text {Zn (s)} + \ text {2MnO} _2 \ text {(s)} \ longleftrightarrow \ text {Mn} _2 \ text {O} _3 \ text {(s)} + \ text { ZnO (s)} $$

И это приводит нас к батареям, которые в наши дни питают большинство наших смартфонов и ноутбуков: литий-ионные батареи. Эти парни настолько важны, что мы хотели относиться к ним с уважением (и подробностями), которого они заслуживают, так что вы можете прочитать о них в их собственной функции Nova.

,