Công nghệ pin xe hơi hoạt động như thế nào?
Chì và axit là hai thứ mà hầu hết mọi người đều biết đủ để tránh. Chì là kim loại nặng có thể gây ra toàn bộ danh sách giặt là về các vấn đề về sức khỏe, và axit là, tốt, axit. Chỉ đề cập đến từ gợi lên hình ảnh của chất lỏng màu xanh lá cây sủi bọt và các nhà khoa học cackling-điên uốn cong trên sự thống trị thế giới.
Nhưng giống như sô cô la và bơ đậu phộng, chì và axit dường như không đi cùng nhau, nhưng chúng lại làm. Nếu không có chì và axit, chúng tôi sẽ không có pin xe hơi, và không có pin xe hơi, chúng tôi sẽ không có bất kỳ phụ kiện hiện đại nào - hoặc những nhu yếu phẩm cơ bản, như đèn pha - yêu cầu hệ thống điện hoạt động. Vậy, làm thế nào, chính xác, hai chất chết người này có đến với nhau để tạo thành nền tảng vững chắc của hệ thống điện tử ô tô không? Câu trả lời, để mượn một cụm từ, là tiểu học.
Khoa học lưu trữ năng lượng điện
Pin điện chỉ đơn giản là các mạch lưu trữ có khả năng giữ điện tích và sau đó xả nó vào tải. Một số pin có khả năng tạo ra dòng điện từ các thành phần cơ sở của chúng ngay khi chúng được lắp ráp. Những loại pin này được gọi là pin chính , và chúng thường được thải bỏ khi phí đã cạn. Pin xe hơi phù hợp với một loại pin điện khác có thể sạc, xả và sạc lại nhiều lần. Những pin thứ cấp này sử dụng phản ứng hóa học có thể đảo ngược khác với một loại pin sạc khác.
Trong điều kiện mà hầu hết mọi người có thể dễ dàng hiểu, pin AA hoặc AAA mà bạn mua tại cửa hàng, dính vào điều khiển từ xa của bạn, và sau đó vứt đi khi họ chết là pin chính. Chúng được lắp ráp, thường là từ kẽm cacbon hoặc kẽm và các tế bào mangan dioxit, và chúng có khả năng cung cấp dòng điện mà không bị tính phí. Khi họ chết, bạn vứt chúng đi - hoặc vứt bỏ chúng đúng cách, nếu bạn thích.
Tất nhiên, bạn có thể mua những pin AA hoặc AAA giống như vậy ở dạng “sạc” có giá cao hơn. Những pin sạc này thường sử dụng các tế bào hydride nickel-cadmium hoặc nickel-metal hydride. Không giống như pin “kiềm” truyền thống, pin NiCd và NiMH không có khả năng cung cấp dòng điện cho tải khi lắp ráp. Thay vào đó, một dòng điện được áp dụng cho các tế bào, gây ra phản ứng hóa học trong pin. Sau đó bạn gắn pin vào bộ điều khiển từ xa, và khi nó chết, bạn đặt nó vào bộ sạc và ứng dụng hiện tại sẽ đảo ngược quá trình hóa học xảy ra trong quá trình xả.
Pin xe hơi, sử dụng axít chì và axit sulfuric thay vì nickel oxyhydroxide và hợp kim hấp thụ hydro, tương tự như pin NiMH hoạt động. Khi một dòng điện được áp dụng cho pin, một phản ứng hóa học xảy ra, và một khoản phí điện được lưu trữ. Khi tải được kết nối với pin, phản ứng đó đảo ngược và dòng điện được cung cấp cho tải.
Lưu trữ năng lượng với chì và axit
Nếu sử dụng chì và axit để lưu trữ một điện tích âm thanh cổ xưa, nó được. Pin axít chì đầu tiên được phát minh vào những năm 1850 và pin trong xe của bạn sử dụng các nguyên tắc cơ bản giống nhau. Các thiết kế và vật liệu đã phát triển qua nhiều năm, nhưng ý tưởng cơ bản giống như vậy là ở trong vở kịch.
Khi một pin axít chì được thải ra, chất điện phân trở thành một dung dịch rất loãng của axit sulfuric - có nghĩa là nó chủ yếu là đồng bằng H20 với một số H2SO4 nổi xung quanh trong nó. Các tấm chì, đã hấp thụ axit sulfuric, trở thành chì sunfat chủ yếu. Khi một dòng điện được áp dụng cho pin, quá trình này sẽ đảo ngược. Các tấm chì sunfat biến (chủ yếu) trở lại chì, và dung dịch axit sulfuric pha loãng trở nên tập trung hơn.
Đây không phải là cách tiết kiệm năng lượng điện cực kỳ hiệu quả, xét về mức độ lớn và lớn của các tế bào so với lượng năng lượng mà chúng lưu trữ, nhưng pin axít chì vẫn còn được sử dụng ngày nay vì hai lý do. Đầu tiên là vấn đề kinh tế; pin axít chì rẻ hơn nhiều so với bất kỳ lựa chọn nào khác. Một lý do khác là pin axít chì có khả năng cung cấp một lượng lớn các dòng điện theo yêu cầu cùng một lúc, điều này làm cho chúng phù hợp nhất để sử dụng khi khởi động pin.
Làm thế nào Shallow là chu kỳ của bạn?
Pin xe hơi truyền thống đôi khi được gọi là pin SLI , nơi "SLI" là viết tắt của bắt đầu, ánh sáng và đánh lửa. Chữ viết tắt này minh họa các mục đích chính của pin xe hơi khá tốt, vì công việc chính của bất kỳ pin xe hơi nào là chạy động cơ khởi động, đèn và đánh lửa trước khi động cơ đang chạy. Sau khi động cơ đang hoạt động, thiết bị phát điện cung cấp tất cả năng lượng điện cần thiết và pin được sạc lại.
Kiểu sử dụng này là một loại chu kỳ nhiệm vụ nông, trong đó nó cung cấp một chùm ngắn của một lượng lớn dòng điện, và đó là những gì pin xe được thiết kế đặc biệt để làm. Với ý nghĩ đó, pin xe hơi hiện đại có chứa các tấm chì rất mỏng, cho phép tiếp xúc tối đa với chất điện phân và cung cấp cường độ dòng điện cao nhất có thể trong một thời gian ngắn. Thiết kế này là cần thiết do các yêu cầu hiện tại rất lớn của động cơ khởi động.
Ngược lại với pin khởi động, pin chu kỳ sâu là một loại pin axít chì khác được thiết kế cho chu trình “sâu hơn”. Cấu hình của các tấm là khác nhau, vì vậy chúng không phù hợp để cung cấp một lượng lớn dòng điện theo yêu cầu. Thay vào đó, chúng được thiết kế để cung cấp ít năng lượng hơn cho một lượng thời gian dài hơn. Chu kỳ “sâu hơn” bởi vì nó dài hơn, chứ không phải do lưu lượng tổng thể lớn hơn. Không giống như pin khởi động, pin được tự động sạc lại sau mỗi lần sử dụng , pin chu kỳ sâu có thể được xả chậm - đến mức an toàn - trước khi được sạc lại. Giống như khởi động pin, pin axít chì chu kỳ sâu không nên được thải ra dưới mức khuyến cáo để tránh hư hỏng vĩnh viễn.
Gói khác nhau, cùng một công nghệ
Mặc dù công nghệ cơ bản đằng sau pin chì-axit vẫn ít nhiều giống nhau, những tiến bộ về vật liệu và kỹ thuật đã dẫn đến một số biến thể. Pin chu kỳ sâu, tất nhiên, sử dụng một cấu hình tấm khác nhau để cho phép cho một chu kỳ nhiệm vụ sâu hơn. Các biến thể khác có nhiều thứ hơn nữa.
Sự tiến bộ lớn nhất trong công nghệ pin axít chì có lẽ là pin chì-axit (VRLA) được điều chỉnh bằng van. Họ vẫn sử dụng axít chì và axít sulfuric, nhưng họ không có các tế bào ướt “bị ngập”. Thay vào đó, họ sử dụng một trong hai tế bào gel hoặc một thủy tinh hấp thụ mờ (AGM) cho chất điện phân. Quá trình hóa học là như nhau ở một mức độ cơ bản, nhưng các pin này không phải chịu sự rò rỉ như pin tế bào bị ngập, cũng không dễ bị rò rỉ nếu bị nghiêng.
Mặc dù pin VRLA có một số lợi thế, nhưng chúng đắt hơn nhiều so với pin di động truyền thống. Vì vậy, trong khi công nghệ tiếp tục diễu hành bao giờ về phía trước, rất có thể là bạn vẫn sẽ được lái xe xung quanh với công nghệ tiên tiến năm 1860 dưới mui xe của bạn một thời gian nào được nêu ra, trừ khi bạn đi điện. Nhưng đó là một vấn đề hoàn toàn khác về pin.