サイズAAのガルバニック要素の比較特性。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

サイズAAのガルバニ素子の特性の比較。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

現在、店舗や市場ではさまざまなガルバニ電池を見つけることができます。どれを選ぶべきですか？この記事は、正しい決定を下すのに役立ちます。

ガルバニ電池とバッテリーは、さまざまな電子機器に電力を供給するために広く使用されています。 AA サイズのエレメントが最も広く使用されています。棚には、さまざまな会社の同様の製品があり、主に生理食塩水とアルカリという 1,5 つの電気化学システムがあります。最近では、Energizer は XNUMX V の単 XNUMX 形リチウム電池を発売しました。

ガルバニ電池の最も重要な特性である容量（負荷に与えることができる電気量）は、ラベルにはほとんど表示されません。買い手は、「従来の塩よりも最大 2 倍長く動作する」電池に関するテレビコマーシャルに集中するか、新しい単三形リチウム e1 電池が従来のアルカリ電池よりも XNUMX 倍長持ちすると主張するエナジャイザー社の言葉を信じるかしかありません。 ]。さらに、どの要素が「普通」と呼ばれるかは完全には明らかではありません。

異なる電気化学システムの要素のパラメーターを定量的に比較するには、同じ条件下でそれらをテストする必要があります。このようなテストは、塩Philips Long Life（「新しい」セルの起電力 - 1,65 V）、アルカリDuracell Ultra M1,62（2 V）およびリチウムEnergizer e1,8（15 V）の100種類のセルを使用して実行されました。それぞれに 1 オームの抵抗が負荷されており、これは約 XNUMX mA の初期放電電流に相当します。サイズ AA の要素の場合、このような負荷電流は一般的です。放電は、実際の動作条件に対応する、XNUMX 日あたり数時間のサイクルで実行されました。これは、図２および図３に示される放電曲線における電圧スパイクを説明する。 XNUMX. 青の曲線は塩元素、赤はアルカリ性、緑はリチウムに対応します。「休止」中、どのタイプの要素の電圧もわずかに増加しましたが、負荷が接続された後は、前のサイクルの最小値まですぐに減少しました。ドットは要素のEMFの値、つまり負荷のない状態での電圧を示します。

サイズAAのガルバニ電池の比較特性

電池の完全放電の基準として、負荷電圧の0,9 Vへの低下を採用すると、実験的に決定された塩電池の容量は1 Ah、アルカリ電池は2,9 Ah、リチウム電池は3,5 Ahとなります。ああ。したがって、異なる電気化学システムの要素の静電容量の XNUMX 倍または XNUMX 倍の違いについて話す必要はありません。

図に図２は、別の一連の曲線を示している。

サイズAAのガルバニ電池の比較特性

これらは、放電プロセス中に素子の内部抵抗がどのように変化するかを示しています。要素の種類と曲線の色の対応は図と同じです。 1. 内部抵抗 R の値は、次の式で計算されました。

ここで、E は要素の EMF です。 U - 負荷時の電圧; RH は負荷抵抗です。

塩およびアルカリ要素の内部抵抗は、放電に伴って単調増加します。そして、リチウムの抵抗は、放電の開始時に急激に減少し、放電の最後までほとんど変化せず、その後同様に急激に増加します。

もちろん、行われた実験は網羅的であるとは言えません。要素の容量は厳密に固定された値ではなく、多くの外部要因に依存します。異なる元素では、その最大値は大幅に異なる放電条件下で達成されます。これらすべてを考慮に入れるには、アマチュアの条件では非現実的である非常に大規模な一連の実験を実行する必要があります。

ただし、計算によって得られた結果を確認してみましょう。さまざまな電気化学システムの要素の最大可能容量を理論的に推定するには、それらの電極、電解質の化学組成、および要素内で起こる化学反応を知る必要があります。生理食塩水およびアルカリ電池では、陰極は亜鉛、陽極は二酸化マンガンです。このような理由から、このような元素はマンガン亜鉛と総称されるのです。しかし、それらに含まれる電解質は異なります。塩（通常は塩化アンモニウム）またはアルカリ（水酸化カリウム）です。 [2] によれば、この反応は塩マンガン - 亜鉛要素で起こります。

そしてアルカリ性で

電極の材質とリチウム電池内の化学反応について信頼できる情報はありません。電極はリチウムと二酸化マンガンであり、電解質はプロピレンカーボネート中の過塩素酸リチウムの溶液であると考えることしかできません。 [2] によれば、この推測が正しければ、リチウム電池は次のような反応を起こします。

ファラデーの法則を使用すると、ガルバニ電池 C、Ah の静電容量を決定するための式が得られます。

ここで、m は反応物質の質量 F = 96,5-103 C/g-eq はファラデー数です。 n - 価数（塩およびアルカリガルバニ電池の場合は 2、リチウムの場合は 1）。 M は反応物の総分子量です。

サイズ AA のガルバニ電池の重量を量ります: 塩 - 17 g、アルカリ - 24 g、リチウム - 15 g。) は無視できる程度であり、無視できます。

上記の化学反応式から反応物質の総分子量を計算します: 塩の場合 - 346 g、アルカリの場合 - 257 g、リチウムの場合 - 94 g 式に数値を代入すると、可能な最大値が得られます。塩要素の容量 - 2,6 Ah、アルカリ - 5 Ah、リチウム - 4,3 Ah。計算された静電容量値と測定された静電容量値の違いは、計算時に行われたかなり大まかな仮定によって説明できます。

したがって、XNUMX 倍や XNUMX 倍の違いは見つかりませんでした。アルカリ電池の理論容量は塩電池の約 XNUMX 倍であり、この点ではリチウムにアルカリ電池に勝る利点はありません。これは実験結果と一致しています。行われたすべての作業の結果に基づいて、次のように結論付けることができます。

1. リチウムガルバニ電池は、電圧が最も安定し、内部抵抗が最も低く（実際には放電の程度に依存しない）、容量は大きくはありませんが最大です。消費電流の大きい機器への電源供給や、電源電圧低下時に自動で電源がオフになる機器（デジタルカメラなど）への使用に適しています。

2. アルカリ電池はリチウムに匹敵する容量を持ち、低電圧で高電流を負荷に供給することもできます。これらは、自動電圧制御のない平均電流消費のデバイスでの使用に最適です。多くの場合、アルカリ電池はリチウム電池よりも XNUMX ～ XNUMX 倍安いため好まれます。

3. 塩電池は静電容量が最も小さく、内部抵抗が最も高くなります。消費電流の少ない機器での使用をお勧めします。

文学

精力剤。バッテリー製品。 - <energizer-eu.com/en/e2_lithium/default.htm>。
Zagorsky V. 一般および無機化学に関する講義。講義 5. - <chem.msu.su/rus/teaching/general/lection5.html#3>。

著者: I.Podushkin、モスクワ

他の記事も見る セクション充電器、バッテリー、ガルバニ電池.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

庭の花の間引き機 02.05.2024

現代の農業では、植物の世話プロセスの効率を高めることを目的とした技術進歩が進んでいます。収穫段階を最適化するように設計された革新的な Florix 摘花機がイタリアで発表されました。このツールには可動アームが装備されているため、庭のニーズに簡単に適応できます。オペレーターは、ジョイスティックを使用してトラクターの運転台から細いワイヤーを制御することで、細いワイヤーの速度を調整できます。このアプローチにより、花の間引きプロセスの効率が大幅に向上し、庭の特定の条件や、そこで栽培される果物の種類や種類に合わせて個別に調整できる可能性が得られます。 2 年間にわたりさまざまな種類の果物で Florix マシンをテストした結果、非常に有望な結果が得られました。フロリックス機械を数年間使用しているフィリベルト・モンタナリ氏のような農家は、花を摘むのに必要な時間と労力が大幅に削減されたと報告しています。 ... >>

最先端の赤外線顕微鏡 02.05.2024

顕微鏡は科学研究において重要な役割を果たしており、科学者は目に見えない構造やプロセスを詳しく調べることができます。ただし、さまざまな顕微鏡法には限界があり、その中には赤外領域を使用する場合の解像度の限界がありました。しかし、東京大学の日本人研究者らの最新の成果は、ミクロ世界の研究に新たな展望をもたらした。東京大学の科学者らは、赤外顕微鏡の機能に革命をもたらす新しい顕微鏡を発表した。この高度な機器を使用すると、生きた細菌の内部構造をナノメートルスケールで驚くほど鮮明に見ることができます。通常、中赤外顕微鏡は解像度が低いという制限がありますが、日本の研究者による最新の開発はこれらの制限を克服します。科学者によると、開発された顕微鏡では、従来の顕微鏡の解像度の 120 倍である最大 30 ナノメートルの解像度の画像を作成できます。 ... >>

昆虫用エアトラップ 01.05.2024

農業は経済の重要な分野の 1 つであり、害虫駆除はこのプロセスに不可欠な部分です。インド農業研究評議会 - 中央ジャガイモ研究所 (ICAR-CPRI) シムラーの科学者チームは、この問題に対する革新的な解決策、つまり風力発電の昆虫エアトラップを考案しました。このデバイスは、リアルタイムの昆虫個体数データを提供することで、従来の害虫駆除方法の欠点に対処します。このトラップは風力エネルギーのみで駆動されるため、電力を必要としない環境に優しいソリューションです。そのユニークな設計により、有害な昆虫と有益な昆虫の両方を監視することができ、あらゆる農業地域の個体群の完全な概要を提供します。「対象となる害虫を適切なタイミングで評価することで、害虫と病気の両方を制御するために必要な措置を講じることができます」とカピル氏は言います。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

直腸ジョイスティック 11.05.2020

今では、人は自分の括約筋でロボットやその他のデバイスを制御できます。もちろん、直腸のジョイスティックを笑うこともできますが、声やジェスチャーで電子機器を制御できない人でも操作できるようになります。

「B-hind (英語の子音。ビハインド - ビハインド) は、モノのインターネット (IoT) の分野で、括約筋を日常生活に統合するユニークなソリューションを提供します」と技術の説明は述べています。音声とジェスチャーに基づいて、体内の筋肉に基づいたデジタル制御を提供します。」

この種の最初の (そして今のところ唯一の) デバイスである B-hind は、デザイナーの Dani Ploeger によって設計され、「肛門括約筋と骨盤底筋を刺激して強化する」ために使用される Anuform 肛門電極に基づいています。筋肉の収縮を研究し、それをロボットのコマンドに変換しました。

その他の興味深いニュース:

▪ フォボスは火星によって破壊される

▪ 宇宙で育つフムス

▪ コウモリはウイルス性疾患の主なキャリアです

▪ 国際宇宙ステーションの新しい廃棄物処理技術

▪ 電気自動車は喘息のリスクを軽減するのに役立ちます

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ サイトの「無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典」セクション。記事の選択

▪ 記事優雅な者の裁定者。人気の表現

▪ 記事小惑星とは何ですか? 詳細な回答

▪ 記事事務所の組織と労働保護の一角