|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Bateri. Sejarah ciptaan dan pengeluaran
Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita Bateri elektrik ialah sumber arus boleh guna semula, kekhususan utamanya ialah kebolehbalikan proses kimia dalaman, yang memastikan penggunaan kitaran berulangnya (melalui caj-nyahcas) untuk penyimpanan tenaga dan bekalan kuasa autonomi pelbagai peranti dan peralatan elektrik, serta seperti menyediakan sumber tenaga sandaran dalam bidang perubatan, pembuatan dan lain-lain.
Penemuan kesan terkumpul adalah salah satu ciptaan yang paling penting dan penting dalam bidang kejuruteraan elektrik. Selalunya terdapat dan merupakan keperluan untuk membekalkan elektrik kepada peranti atau mekanisme di tempat yang tiada sumber tenaga. Untuk masa yang lama, bateri galvanik digunakan untuk tujuan ini, tetapi ia adalah sumber arus yang lemah, mahal dan terlalu besar. Penciptaan bateri elektrik sangat memudahkan tugas ini. Kembali pada tahun 1802, Ritter mendapati bahawa dua plat kuprum yang direndam dalam asid dan disambungkan kepada bateri galvanik dicas dan kemudiannya boleh digunakan sebagai sumber arus tetap untuk masa yang singkat. Fenomena ini kemudiannya dikaji oleh ramai saintis lain. Pada tahun 1854, doktor tentera Jerman Wilhelm Sinsteden melihat kesan berikut: apabila arus dialirkan melalui elektrod plumbum yang direndam dalam asid sulfurik cair, elektrod positif ditutup dengan plumbum dioksida PbO2, manakala elektrod negatif tidak mengalami sebarang perubahan. Jika elemen sedemikian kemudiannya dilitar pintas, menghentikan laluan arus melaluinya dari sumber malar, maka arus malar muncul di dalamnya, yang dikesan sehingga semua plumbum dioksida dibubarkan dalam asid. Oleh itu, Sinsteden hampir mencipta akumulator, tetapi dia tidak membuat sebarang kesimpulan praktikal daripada pemerhatiannya. Hanya lima tahun kemudian, pada tahun 1859, jurutera Perancis Gaston Plante secara tidak sengaja membuat penemuan yang sama dan membina bateri asid plumbum pertama dalam sejarah. Ini adalah permulaan teknologi bateri. Penumpuk Plante terdiri daripada dua plat plumbum yang sama dililit pada silinder kayu. Mereka dipisahkan antara satu sama lain dengan gasket kain. Oleh itu, peranti itu diletakkan di dalam bekas dengan air berasid dan disambungkan kepada bateri elektrik. Beberapa jam kemudian, dengan memutuskan sambungan bateri, adalah mungkin untuk mengeluarkan arus yang cukup kuat dari bateri, yang mengekalkan nilai malarnya untuk beberapa waktu.
Apakah yang menerangkan proses yang berlaku dalam bateri? Seperti dalam sel galvanik, arus elektrik di sini adalah akibat daripada tindak balas kimia yang boleh berlaku berkali-kali dalam kedua-dua arah. Bayangkan bahawa kita mula mengecas bateri yang mati dengan menyambungkannya ke sumber DC. Biasanya, jisim plat plumbum positif yang masih belum bercas mengandungi sisa kitaran sebelumnya - oksida plumbum PbO dan plumbum sulfat PbSO4, dan yang negatif hanya mengandungi oksida plumbum PbO. Di bawah tindakan arus elektrik, elektrolit - air berasid - mula terurai: oksigen dibebaskan pada elektrod positif, yang segera mengoksidakan plumbum oksida dan plumbum sulfat kepada PbO2 peroksida (lebih-lebih lagi, sisa asid SO4 masuk ke dalam larutan), dan hidrogen dibebaskan pada plat negatif. Yang terakhir bergabung dengan oksigen oksida, membentuk plumbum logam dan air. Gas kemudiannya mula terkumpul di dalam liang plat plumbum. Jika bateri yang dicas disambungkan ke litar, maka arus yang melalui bateri semasa pengecasan menukar arahnya. Akibatnya, pada plat di mana oksigen dibebaskan sebelum ini, hidrogen mula dibebaskan, yang bertindak balas dengan oksigen plumbum peroksida. Pada plat lain, oksigen dibebaskan. Asid sulfurik daripada cecair mengalir ke elektrod positif dan sekali lagi membentuk plumbum sulfat, manakala hidrogen dan plumbum pada plat negatif dioksidakan, yang pertama ke dalam air, yang kedua menjadi plumbum oksida. Dalam bentuk yang agak mudah (tanpa mengambil kira proses selari), tindak balas kimia pelepasan mempunyai bentuk: PbO2 + Pb + 2H2S4 = 2PbSO4 + 2H2O. Apabila mengecas, fenomena pergi ke arah yang bertentangan. Tindak balas ini, disertai dengan pembebasan arus elektrik, berterusan sehingga jumlah oksida plumbum pada kedua-dua plat seimbang. Reaksi yang sama berlaku dalam bateri terbuka, tetapi lebih perlahan. Apabila mengecas (disebabkan oleh pembebasan sisa asid ke dalam larutan), graviti tentu cecair dalam bateri meningkat, dan apabila dinyahcas, ia berkurangan (kerana apabila dinyahcas, asid sulfurik bergabung dengan plumbum oksida dan membentuk plumbum sulfat pada elektrod). Semasa nyahcas, tenaga tindak balas kimia ditukar kepada tenaga elektrik, dan semasa mengecas, sebaliknya. Kelemahan ketara bateri Plante ialah kapasitinya yang kecil - ia dinyahcas terlalu cepat. Plante tidak lama lagi menyedari bahawa kapasiti boleh ditingkatkan dengan penyediaan khas permukaan plat plumbum, yang sepatutnya berliang yang mungkin. Untuk mencapai matlamat ini, Plante mengeluarkan bateri yang dicas, dan kemudian sekali lagi mengalirkan arus melaluinya, tetapi dalam arah yang bertentangan. Proses pembentukan plat ini diulang berkali-kali selama kira-kira 500 jam dan bertujuan untuk meningkatkan lapisan oksida plumbum pada kedua-dua plat. Sehingga penciptaan dinamo, bateri tidak menarik minat jurutera elektrik, tetapi apabila menjadi mungkin untuk mengecasnya dengan mudah dan cepat dengan penjana, bateri menjadi meluas. Pada tahun 1882, Camille Faure telah meningkatkan teknik membuat plat akumulator. Jika penumpuk Plante mula berfungsi dengan baik hanya selepas mengecas dan menyahcas berulang (sehingga plat menjadi berliang), dalam penumpuk Faure, pembentukan plat berlaku lebih cepat. Intipati penambahbaikan Faure ialah dia datang dengan idea untuk menutup setiap plat dengan plumbum merah atau oksida plumbum lain. Apabila dicas, lapisan bahan ini pada salah satu plat bertukar menjadi peroksida, manakala pada plat lain, sebagai hasil tindak balas, tahap oksida yang rendah diperolehi. Semasa proses ini, lapisan oksida dengan struktur berliang terbentuk pada kedua-dua plat, yang menyumbang kepada pengumpulan gas yang berkembang pada elektrod. Supaya jisim oksida yang terbentuk pada plat tidak jatuh, ia ditutup dengan kain. Bateri Faure bukan sahaja mengecas lebih cepat daripada bateri Plante, tetapi juga mempunyai kapasiti yang lebih besar dan boleh menghasilkan arus yang sangat kuat. Ia terdiri daripada plat plumbum selari yang diletakkan rapat antara satu sama lain dan disambungkan melalui satu, supaya setiap elektrod dengan tanda yang sama diletakkan di antara dua elektrod yang bertentangan. Ciptaan Faure segera menarik perhatian jurutera elektrik. Jurubank Jerman Volkmar, yang mengambil alih pengeluaran bateri Faure, tidak lama kemudian menambah baiknya lagi. Dalam bateri sebelumnya, lapisan oksida, seperti yang telah disebutkan, tidak melekat dengan baik pada parut dan mudah jatuh apabila digoncang. Ini adalah kecacatan reka bentuk yang serius, kerana ia menghalang penggunaan bateri dalam pengangkutan. Untuk memperbaiki keadaan, Volkmar mencadangkan agar plat plumbum dibuat bukan pepejal, tetapi dalam bentuk jeriji, yang lubangnya disumbat dengan plumbum span. Pada grating sedemikian, jisim aktif tidak lagi hanya melekat pada plumbum, tetapi dipegang kuat di dalam sel.
Pada awal abad ke-XNUMX, Edison mengambil penambahbaikan bateri, yang ingin menjadikannya lebih sesuai untuk keperluan pengangkutan. Sehubungan dengan tugas ini, adalah perlu untuk meringankan berat bateri, meningkatkan kapasitinya, menyingkirkan plumbum beracun dan asid sulfurik kaustik, yang dengan cepat menghakis plat plumbum, selepas itu ia perlu diganti. Seperti biasa, Edison mula bekerja secara besar-besaran: dia mencipta makmal khas dengan kakitangan ahli kimia yang besar dan mengamanahkan mereka dengan penyelidikan dalam semua bidang di atas. Pada dasarnya, ia adalah mengenai mencipta jenis bateri yang benar-benar baharu, di mana alkali berfungsi sebagai elektrolit, dan besi hancur dengan beberapa kekotoran berfungsi sebagai elektrod negatif. Untuk masa yang lama tidak mungkin untuk memilih bahan untuk elektrod positif. Memandangkan proses kimia dalam bateri beralkali adalah sangat kompleks dan tidak difahami sepenuhnya, kami terpaksa benar-benar merasakan cara kami. Dalam model eksperimen, elektrod positif dibuat daripada karbon, liang-liangnya dipenuhi dengan pelbagai bahan: banyak logam dan sebatiannya telah dicuba, tetapi semuanya memberikan hasil yang tidak mencukupi. Akhirnya, kami menetap pada nikel, yang ternyata paling sesuai. Jadi Edison datang ke bateri nikel besi dengan elektrolit dalam bentuk potash kaustik. (Tindak balas kimia yang berlaku semasa nyahcas dalam bateri beralkali diterangkan dalam bentuk yang agak dipermudahkan oleh persamaan: 2NiOOH + Fe + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2; apabila mengecas, proses berjalan ke arah yang bertentangan; elektrolit KOH, walaupun ia mewujudkan persekitaran yang diperlukan, tidak mengambil bahagian dalam tindak balas.) Beberapa bateri sedemikian telah dibuat untuk ujian yang meluas, dan di sini para penyelidik kecewa - kapasiti bateri ternyata sangat kecil. Edison menyedari bahawa ketulenan bahan adalah sangat penting dalam meningkatkan kapasiti. Dia memesan nikel Kanada gred tinggi untuk sampel, selepas itu kapasiti bateri serta-merta meningkat tiga kali ganda. Sebuah kilang penapisan besi dan nikel kecil telah dibina di West Orange. Kapasiti bateri baharu ternyata 2 kali lebih besar daripada bateri plumbum lama. Edison mendakwa bahawa ini adalah kemajuan terbesar dalam teknologi bateri sejak penubuhannya. Eksperimen selanjutnya sangat berjaya sehingga pada tahun 1903 Edison memutuskan untuk memulakan pengeluaran industri baterinya di sebuah kilang yang dibina khas untuk tujuan ini. Walau bagaimanapun, bateri beralkali pertama yang mula dijual ternyata sangat jauh dari sempurna: ia tidak memegang nilai voltan yang diberikan dengan baik, sering bocor dan mempunyai banyak kecacatan kecil yang lain. Pelbagai aduan mula masuk daripada pengedar. Edison terpaksa menghentikan kilang itu dan terlibat semula dalam menambah baik ciptaannya. Walaupun menghadapi halangan, beliau terus percaya dengan kejayaan kes itu. Penapisan itu diamanahkan kepada beberapa kumpulan sekaligus: satu bekerja untuk meningkatkan kimpalan kapal penumpuk, yang lain pada penapisan besi, yang ketiga terlibat dalam nikel dan bahan tambahan kepadanya. Menjelang tahun 1905, lebih daripada 10 eksperimen tambahan telah dijalankan, dan pada tahun 1910 bateri yang bertambah baik dengan ketara telah dimasukkan semula ke dalam pengeluaran. Pada tahun pertama, produk bernilai $1 juta telah dihasilkan, dan kesemuanya mendapat jualan yang baik. Bateri mudah alih baharu itu tidak lama kemudian menjadi meluas dalam pengangkutan, loji kuasa, bot kecil dan kapal selam. Pengarang: Ryzhov K.V.
▪ Lif
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Mushkin Ventura Ultra 3.0 USB Drive
▪ bahagian laman web Fakta menarik. Pemilihan artikel ▪ artikel Peshkov Alexei Maksimovich (Maxim Gorky). Kata-kata mutiara yang terkenal ▪ artikel Apakah sel? Jawapan terperinci ▪ artikel Ketua Pakar Telekomunikasi. Deskripsi kerja ▪ artikel Pembuatan probe pengukur. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik ▪ artikel Pengatur thyristor universal. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini