Kad neatsiliktume nuo greito šiuolaikinio gyvenimo ritmo, vis dažniau naudojame mobiliuosius ir kompaktiškus prietaisus, kurie suteikia individualumo ir laisvės pojūtį. Tačiau toks „nepriklausomas skrydis” neįmanomas be mažyčių ir patikimų energijos šaltinių, kitaip telefonai, grotuvai, fotoaparatai, laikrodžiai ir kiti šiuolaikiniai elektroniniai žaislai nejudėdami užšals.
Norėtume padėkoti KVANT mokslinių tyrimų ir gamybos asociacijos darbuotojams už pagalbą atliekant šiuos lyginamuosius bandymus.
Šiuolaikiniai HIT, paruošti išbandymui!
Šiuo metu cheminiai energijos šaltiniai CPS skirstomi į 3 tipus: galvaninius elementus, baterijas ir kuro elementus KEL . Galvaniniai elementai ir iš jų sudaryti akumuliatoriai yra pagrindiniai srovės šaltiniai.
Jie tiesiogiai generuoja srovę per negrįžtamus vidinius cheminius procesus, todėl gali būti naudojami tik vieną kartą. Priešingai, antriniai šaltiniai baterijos patys negamina elektros energijos: pirmiausia jie gauna energiją iš išorės įkrauna , o tada sukauptą energiją išleidžia. Šie įkrovimo ir iškrovimo ciklai gali būti iki kelių šimtų kartų.
Kuro elementai yra perspektyvus HIT plėtojimas, nors jų principą XIX a. pirmasis pasiūlė Williamas Grove’as. Kaip ir įprastos baterijos, jos tiekia srovę vykstant cheminėms reakcijoms oksidacija-redukcija , tačiau laisvųjų elektronų šaltinis yra kuras vandenilis, metanolis , o elektrodai šiame procese atlieka tik katalizatoriaus vaidmenį.
Todėl jie beveik nesidėvi ir pasiekia 50 % efektyvumą. Belieka tik laiku papildyti jų atsargas. Nepaisant to, kad plačiai paplito akumuliatoriai ir elektrolitinės energijos ateitis, galvaniniai elementai ir toliau išlieka populiarūs ir yra dažniausiai naudojamas srovės šaltinis.
Voltos stulpas – bandymo ištakos
Elektros elemento istorija prasidėjo nuo italo Alessandro Voltos eksperimentų, kuriais jis paneigė gamtininko Luigi Galvani „gyvūno elektros” teoriją.
Atlikdamas eksperimentus su druskos tirpale panardintais vario ir cinko lankais, jis įrodė, kad elektra gaminama ne dėl gyvūnų fiziologijos, o dėl cheminių reakcijų. Volta tęsė galvaninio efekto tyrimus ir 1800 m. sukūrė pirmąjį cheminį nuolatinės srovės šaltinį Voltos stulpą , kuris buvo „nesunaikinamas”, priešingai nei tuometinis vienkartinis Leideno stiklainis.
Tolesni mokslininkų Cruikshank, Daniel, Grove, Bunsen, Grain ir kt. buvo siekiama padidinti galvaninių elementų ir baterijų gyvavimo trukmę, naudojant skirtingus elektrodus ir elektrolitus. 1865 m. George’o Leclanchet sukurtas projektas, kuris buvo dabartinių cinko ir anglies sausųjų elementų druskos elementų , dažnai vadinamų Leclanchet akumuliatoriais, prototipas, išliko iki šių dienų.
Carlas Gassneris sukūrė sausuosius druskos elementus, kurie pirmą kartą buvo komerciškai pagaminti daugiau nei prieš 100 metų, 1896 m., kompanijoje „National Carbon”, ir kuriems pavyko atsisakyti nepatogaus skysto elektrolito naudojimo.
Iš kur atsirado pirštų energija??
Fizikiniu požiūriu akumuliatoriuje vienos rūšies cheminė energija paverčiama kitos rūšies elektros energija. Įkrovos perdavimas vyksta keičiantis vidinei energijai. Jei pažvelgtumėte į tai chemiko akimis, elementas oksiduoja vieną iš elektrodų ir redukuoja kitą. Dėl to metalo jonai iš oksiduojančio elektrodo pereina į elektrolitą ir įgyja teigiamą krūvį.
Tačiau baterijas įprasta klasifikuoti pagal reakcijoje dalyvaujančias medžiagas, t. y. elektrocheminę sistemą, o ne pagal vykstančią reakciją. Šiuo metu yra keletas elektrocheminių sistemų tipų: ličio, mangano-cinko, gyvsidabrio-cinko ir sidabro-cinko.
Mangano elementai yra plačiausiai naudojami vartojimo prietaisams ir elektronikai maitinti. Tai bendras pavadinimas, apimantis keletą rūšių: druskos tirpalo, chlorido, šarminės ir oro depoliarizuotos ląstelės.
Vartotojus labiausiai domina šarminiai elementai šarminiai , kuriuose elektrolitas yra šarmas – kalio hidroksido vandeninis tirpalas. Dėl gerų eksploatacinių savybių jie palaipsniui pakeičia kitų tipų elementus.
Todėl jie gerai veikia esant didelei iškrovos srovei, yra geriau sandarūs ir pasižymi mažesne savaiminio išsikrovimo srove. Jie pasižymi dideliu vidutinio ir ilgo išleidimo efektyvumu. Šarminius elementus galima naudoti nuo -25 °C iki +55 °C temperatūroje, o žemesnėje temperatūroje jie gana gerai išsilaiko.
Skrodimo metu nustatyta, kad
Sovietmečiu šalyje buvo pagaminta daugiau kaip 1 mlrd. įvairių standartinių dydžių ir paskirties galvaninių elementų. Tačiau žlugus Sovietų Sąjungai kai kurios gamyklos su modernia įranga išvyko į užsienį Gruziją, Lietuvą ir kt. .d. ir cinko telkiniai Kazachstane.
Įprastiniai ekonominiai santykiai sutriko, tačiau elementų paklausa tik augo, todėl Rusijoje atsirado importuojamų baterijų ir akumuliatorių, kurie dabar dominuoja rinkoje.
Kad palyginimas būtų teisingas, įsigijome populiariausio tipo šarmines baterijas, kurios Europos IEC standarte žymimos kaip LR6 1,5 V , tačiau populiariai vadinamos „pirštų elementais”.
1 Atliktas baterijų geometrinių matmenų bandymas. Jei ji mažesnė už leistiną vertę, kontaktas bus blogas, o jei didesnė, baterijos gali paprasčiausiai netilpti į baterijų skyrių. Matavimai parodė, kad ląstelių gamintojai stengiasi naudoti kuo didesnius matmenis, tačiau vis dar niekas neperžengė standartinių ribų.
2 LR6 akumuliatorių svoris taip pat neviršija 25 g. Tai natūralu, nes jie dažniausiai naudojami nešiojamuosiuose įrenginiuose. Tačiau net ir šiuo atveju nė viena ląstelė neturėjo jokių nusiskundimų – visos jos neviršijo leistino svorio.
3 Be to, kiekvienas mėginys buvo atidarytas, kad būtų ištirta konstrukcija ir pasverta veikliųjų medžiagų masė. „Duracell Basic” ir „Duracell Turbo” baterijų teigiamų elektrodų masė yra didžiausia. Specialistai taip pat atkreipė dėmesį į gerą „Cosmos” ir GP neigiamo elektrodo užpildymą cinko geliu.
Tai patvirtino ir rentgeno nuotraukos, padarytos siekiant įvertinti aktyviųjų medžiagų vietą korpuso viduje. Turime pripažinti, kad visi pavyzdžiai yra labai geros kokybės.
Imkite mažiau ir žaiskite ilgiau
Pirkdamas šarmines baterijas vartotojas turi teisę tikėtis, kad jos tarnaus pakankamai ilgai. Tačiau veikimo laikas labai priklauso nuo to, kur ir kokiu intensyvumu jie naudojami.
Atsižvelgiant į tai, visi bandiniai buvo išbandyti specialiuose bandymų stenduose keturiais režimais, imituojant radijo imtuvų, variklių ir žaislų, grotuvų ir fotoblyksčių veikimą, kaip reikalaujama pagal tarptautinį IEC standartą.
1 LR6 baterijos tranzistoriniuose radijo imtuvuose turėtų nepertraukiamai veikti ne mažiau kaip 60 valandų, tačiau išbandyti pavyzdžiai šį skaičių viršijo daugiau nei trečdaliu. Jei imtuvas veikia 4 valandas per dieną, su „Cosmos” baterijomis jis veiks 87 valandas, o su „Duracell Turbo” – beveik tiek pat 86 valandas .
Nors naudojant „Sony” baterijas radijas išsijungia anksčiau nei kitos, 75,5 valandos yra geras rodiklis. Turiu pasakyti, kad ilgiausiai užtruko ląstelių veikimas radijo režimu, nes laboratoriniai bandymai truko 5 savaites.
2 Dauguma tėvų tikriausiai gerai žino, kad elektriniai žaislai, robotai ir automobiliai, skirti vaikams, išsikrauna iš baterijų. Todėl ypač malonu pranešti, kad šiuolaikinės šarminės baterijos gali varyti elektros variklius iki dviejų kartų ilgiau, nei reikalaujama pagal standartą 4 valandas . „Cosmos” akumuliatoriai veikė daugiau nei 8 valandas, kiti elementai veikė šiek tiek trumpiau. Pavyzdžiui, „Philips” akumuliatoriai veikė 7 valandas ir 15 minučių, o tai yra labai geras rezultatas.
3 Kiekvienas iš išbandytų pavyzdžių gali užtikrinti stabilią galią šiuo metu populiariems žaidėjams. Vidutinė veikimo trukmė buvo 19 valandų šiek tiek trumpesnė „Sony” atveju . Tačiau vis dėlto ilgiausiai šiuo režimu veikė „Duracell Turbo” baterijos – 21 val. 40 min., „Kosmosas” 21 val. 15 min. . ir „Duracell Basic” 20 val. 45 min. . .
4 Fotoaparatuose beveik visa akumuliatoriaus energija sunaudojama blykstei. Todėl mes matavome ne veikimo laiką, o impulsų 1000 mA , reikalingų blyksniui įjungti, skaičių. Turėtų būti ne mažiau kaip 200. „Philips” ląstelės davė 220 impulsų ir atitiko standartinius reikalavimus, tačiau „Sony” pavyko duoti 420, o „GPs” – dar daugiau, 470 impulsų. Tačiau „Cosmos” akumuliatorius yra akivaizdus nugalėtojas su 520 blyksnių.
Kosmosas turėjo daugiau laisvosios energijos
Žinodami akumuliatorių veikimo skirtingais režimais laiką, galite apskaičiuoti šių elementų elektrinę talpą, matuojamą ampervalandėmis Ah . Paprasčiau tariant, kokį energijos rezervą turi kiekvienas akumuliatorius?. Remiantis skaičiavimais, „Cosmos” ir „Duracell Turbo” elementų vidutinė talpa yra didžiausia žr. „Cosmos” 21 val. 15,5 lb ir „Duracell. 3 lentelė . Šiek tiek mažiau PHILIPS ir „Sony” 2,27 Ah. .
Palyginus akumuliatoriaus talpą su jo kaina, paaiškėja, kad pigiausia 1 ampervalandė yra „Cosmos” 5 Euro. 73 vnt. ir GP 6 rbl. 77 kapeikos. . Kitų elementų talpa yra pastebimai brangesnė, ypač „Duracell Basic” 12 cp/min . 13 kopijų. ir „Duracell Turbo” 14 RUR. 44 kapeikos. . Beje, „Duracell Basic” ir „Duracell Turbo” elementų kainų skirtumas yra gana didelis, o vidutinė talpa skiriasi tik 3,65 %.
Akumuliatorius galima vertinti nuotraukų režimu, atsižvelgiant ne į jų talpą, o į blyksčių skaičių. Taigi už kiekvieną Eurolį, išleistą „Philips” arba „Duracell Basic” baterijai, galite gauti 11 Euro. GP elementai davė daugiau kaip 29 blyksnius, o „Cosmos” akumuliatoriai – daugiau kaip 34 blyksnius.
Ar baterijos gali sprogti?
Net ir nedidelės baterijos gali sukelti didelių problemų, pvz., įsidėti jas į kišenę kartu su raktais. Elektrodų gnybtai gali trumpai susijungti, tada ląstelėje įvyks cheminė reakcija su dideliu dujų išsiskyrimu, ji įkais ir galiausiai sprogs.
Kad būtų išvengta sprogimo, sandarinimo tarpiklyje yra specialios „įdubos”, kurios turėtų sprogti, jei kameroje susidarytų per didelis slėgis.
Patikrinus elementus paaiškėjo, kad nė vienas iš jų nesprogo po trumpojo jungimo, jie tik labai įkaito. Be trumpojo jungimo, yra dar vienas pavojingesnis neįprasto veikimo atvejis: poliariškumo pasikeitimas.
Kai kuriems prietaisams, pvz., žibintams, nešiojamiems magnetofonams, grindų svarstyklėms, maitinti reikia kelių baterijų. Jei bent vienas iš jų bus sumontuotas neteisingai, supainiojus pliusą ir minusą, gali susidaryti sprogimo situacija.
Laimei, mūsų išbandyti akumuliatoriai garsėjo savo patikimumu. Visi mėginiai atidarė apsauginį vožtuvą, išleisdami susikaupusias dujas ir šiek tiek elektrolito. Kiti saugos vertinimai, įskaitant vardinės įtampos svyravimus, izoliacijos stiprumą ir elektrolito nutekėjimą, taip pat buvo patenkinami.
Bandymų lyderiai
Lyginamieji bandymai parodė, kad šiuolaikinės LR6 šarminės baterijos yra geros kokybės ir gerokai viršija standarto reikalavimus.
– „Cosmos” akumuliatoriai pasižymi geriausiomis iškrovos savybėmis įvairiais veikimo režimais, t. y.e. Jie yra universalūs.
– Geriausius rezultatus rodo „Duracell Turbo” elementai, kurie veikia ilgiau nei kiti.
– „Cosmos” ir „Duracell Turbo” baterijos gali ilgiau nei kitos sukti miniatiūrinius elektros variklius ir žaislinius mechanizmus.
– „Cosmos” ir „Duracell Turbo” elementai užtikrina ilgą nešiojamųjų radijo imtuvų tarnavimo laiką.
– „Cosmos”, „GP” ir „Sony” blykstės pasižymi didžiausia blykstės galia.
– „Cosmos” elementai yra pigiausi už vieną ampervalandę . Jie taip pat pasižymi geriausiu kainos ir kokybės santykiu. Štai kodėl „Cosmos” akumuliatoriai yra bene geriausi energijos vartojimo efektyvumo požiūriu.
Skaityti daugiau
COSMOS šarminių AA baterijų bandymas
SONY baterijų AA testas
PHILIPS „Power Life” AA baterijos testas
„Duracell Turbo” baterijų AA bandymas
DURACELL baterijų AA bandymas
Kokios yra geriausios pirštų baterijos?