Наши партнеры ArtmMisto
В даний час хімічні джерела струму (ХДС) поділяються на 3 види: гальванічні елементи, акумулятори та паливні елементи (ПЕ). Гальванічні елементи і батареї, складені з них, є первинними джерелами струму.
Вільна енергія
Щоб не випасти з динамічного ритму сучасного життя, ми використовуємо всёбольше мобільних і компактних пристроїв, що дають відчуття індивідуальної свободи. Але такий «автономний полёт» неможливий без мініатюрних і надійних джерел енергії, інакше телефони, плеєри, фотоапарати, годинники та інші сучасні електронні іграшки замруть без руху. Текст: Сергій ЛІППАРТ.
З ОВ Р Ємен Е ХІТИ
В даний час хімічні джерела струму (ХДС) поділяються на 3 види: гальванічні елементи, акумулятори та паливні елементи (ПЕ). Гальванічні елементи і батареї, складені з них, є первинними джерелами струму. Вони безпосередньо виробляють струм за рахунок необоротних внутрішніх хімічних процесів, тому можуть бути використані тільки один раз. На відміну від них вторинні джерела (акумулятори) самі електрику не виробляють: спочатку вони отримують енергію ззовні (заряджаються), а потім віддають накопичене. Такі цикли заряду-розряду можуть досягати декількох сотень разів.
Паливні елементи - це перспективні розробки ХІТ, хоча їх принцип дей ствия був запропонований Вільямом Гроув ще в XIX столітті. Так само, як звичайні батарейки, вони дають струм за рахунок хімічних реакцій
(Окислення-відновлення), але джерелом вільних електронів є паливо (водень, метанол), а електроди служать лише каталізаторами процесу. Тому такі елементи практично не зношуються, а їх ефективність сягає 50%. Залишається лише вчасно заправляти їх паливом.
Незважаючи на повсюдне впровадження ак- кумуляторов і перспективи ТЕ, гальванічні елементи не здають своїх позицій і яв- ляють до сих пір найбільш затребуваними джерелами струму.
ТАБЛИЦЯ 1. Технічні параметри
ТАБЛИЦЯ 2. розрядними характеристиками
ТАБЛИЦЯ 3. ЦІНА / ЯКІСТЬ
ВС До Р ИТІ Е ПО К А З А ЛО
За радянських часів в країні вироблялося понад 1 мільярд гальванічних еле ментів різних типорозмірів і призна- ня. Але після розпаду Союзу частина заводів, оснащених сучасним обладнанням, виявилося за кордоном (Грузія, Литва і т.д.), а поклади цинку - в Казахстані. Були по- шени звичні економічні зв'язки, але потреба в елементах тільки зростала, і в Росію, а також на автобазар києва хлинув потік імпортних батарейок і акумуляторів, які в даний час домінують на ринку.
Для коректності порівняння були при- знайдені лужні елементи самого попу- лярного типорозміру, які в євро- ському стандарті IEC позначають як LR6 (1,5 В), а в народі влучно звуть «пальчиковими».
1) Перевірці піддалися геометричні розміри батарейок. Адже якщо вони менше до- допустимих, то буде поганий контакт, а якщо більше - батарейки можуть просто не поме- стіт в гнізді для елементів живлення. За- заходи показали, що виробники елементів намагаються використовувати максимально мож можне габарити, але, тим не менше, ніхто не вийшов за рамки стандарту.
2) Для елементів живлення LR6 існують і обмеження по вазі - не більше 25 м Це природно, тому що вони в основному викорис- зуются в переносних приладах. Але і в цьому випадку ні до одного з елементів претензій не було - у всіх вага в межах норми.
3) Крім цього, кожен зразок розкрили, щоб дослідити його конструкцію, і взве- сить масу активних матеріалів. Найбільша маса позитивного електрода виявилася
у батарейок Duracell Basic і Duracell Turbo. Спе ціалістів також відзначили хороше наполне- ня цинкової гелеобразной масою отрица- ного електрода у Космосу і GP. Це ж підтвердили рентгенівські знімки, які зробили, щоб оцінити розташування актив них матеріалів всередині корпусу. Треба визнати, що якість виготовлення всіх образ- цов витримано на дуже хорошому рівні
Вольт С Т ОЛБ
Свій початок історія елементів живлення бере з дослідів італійця Алессандро Вольта, який спростував теорію «тваринної електрики» натураліста Луїджі Гальвані. Провівши досліди з дугами з міді і цинку, опущеними в соляний розчин, він довів, що справа зовсім не в фізіології тварин, а в хімічних реакціях, які дозволяють отримувати електрику. Продовживши ис проходження по посиленню гальванічного ефекту, в 1800 році Вольта створив перший хімічний ис цом постійного струму (вольтів стовп), що дає «незнищенний заряд» на відміну від существовав- шей в той час одноразової лейденськоїбанки.
Подальші розробки вчених (Круікшанк, Да- Ніель, Гроув, Бунзен, Грені і ін.) Були спрямовані на збільшення тривалості роботи гальваніче- ських елементів і батарей, з використанням інших електродів і електролітів. Була використана навіть труба нержавіюча в Санкт-Петербурзі. До наших днів дійшла конструкція, запропонована Жоржем Лек Ланш в 1865 році, яка стала прообразом современ- них вугільно-цинкових елементів з соляним електро- тролітом (сольові батарейки), які часто так і називають - елементи Лекланше.
Відмовитися від незручного у використанні жид- кого електроліту дозволила розробка Карлом Гасснер сухих (сольових) елементів живлення, промислове виробництво яких вперше було розпочато понад 100 років тому в 1896 році компанією National Carbon
З фізичної точки зору, в батарейці відбувається перетворення енергії з одного виду (хімічного) в інший (електричний). Перенесення заряду відбувається за рахунок зміни внутрішньої енергії. А якщо подивитися на це очима хіміка, то в елементі йде реакція окислення одного з електродів і відновлення іншого. При цьому з окисляющегося електрода в електроліт переходять іони металу, що забирають позитивний заряд. Проте, елементи живлення прийнято класифікувати не за протікає реакції,
а про речовини, які в ній беруть участь, тобто по електрохімічної системі. В даний момент існують кілька видів електрохімічних систем: літієві, марганцево-цинкові, ртутно-цинкові і срібно-цинкові.
Найбільш широко д ля харчування побутових ус Тройсі тв і елек тронік використовуються марганцево-цинкові елементи. Це загальна назва, яке включає в себе кілька типів: сольові, хлоридні, лужні та елементи з повітряної деполяризацией.
Для споживачів найбільший інтерес представляють лужні елементи (Alkaline), у ко-торих в якості електроліту використовується луг у вигляді водного розчину гідроксиду калію. За рахунок хороших експлуатаційних характеристик вони поступово витісняють інші типи елементів. Так, вони добре працюють при великих токах розряду, мають кращу гер- метічность і менший струм саморозряду. Мають високу ефективність при середніх
і тривалих розрядах. Лужні елементи можуть експлуатуватися при температурах від -25 ° С до + 55 ° С і задовільно переносять більш низькі температури
В РІЗНИХ Р Е Ж І М А Х 
Купуючи лужні батарейки, споживач має право розраховувати, що вони прослужать досить довго. Правда, тривалість роботи багато в чому залежить від того, де вони використовуються і з якою інтенсивністю. З огляду на це, все про- зразки були випробувані на спеціальних стендах в чотирьох режимах, що імітують роботу радіо, моторів / іграшок, плеєрів і фотоспалахів, як того вимагає міжнародний стандарт IEC.
1) Батарейки LR6 повинні забезпечити тривалу роботу транзисторним радіоприймачів - не менше 60 годин, але випробувані зразки більш ніж на третину перевершили зазначену величину. Якщо вмикати приймач на 4 години на день, то на елементах «Космос» він пропрацює 87 годин, майже стільки ж на Duracell Turbo (86 год). І хоча з батарейками Sony радіо замовкне раніше за інших, 75,5 годин є хорошим показу телем. Треба сказати, що робота елементів в режимі «радіо» виявилася найтривалішою і зажадала 5 тижнів лабораторних випробувань.
2) Більшості батьків напевно добре відомо, що для дитячих електричних іграшок, роботів і машинок батарейок не напасешся. Тому особливо приємно повідомити, що сучасні лужні елементи здатні крутити електричні моторчики в 2 рази довше, ніж того вимагає стандарт (4 год). Більше 8 годин відпрацювали батарейки Космос, трохи менше - осталь- ні елементи. Наприклад, батарейки Philips дава- Чи харчування 7 годині 15 хвилин, і це дуже хороший результат.
3) Забезпечити стабільне живлення настільки популярним нині плеєрів може кожен з проте- стіровать зразків. Час роботи в середньому становило 19 годин (у Sony трохи менше).
Але все-таки довше інших в цьому режимі протрималися батарейки Duracell Turbo - 21 година 40 хв., «Космос» (21 год 15 хв.) І Duracell Basic (20 год 45 хв.).
4) При використанні в фотоапаратах практичні но вся енергія батарейок витрачається на фотоспалах. Тому вимірювалося не на часі роботи,
а кількість імпульсів (1000 мА) необхідних для спалаху. Їх має бути не менше 200. Елементи Philips видали 220 імпульсів і вклалися у вимоги стандарту, але Sony змогли зробити 420 імпульсів, а GP і того більше - 470. Але всіх перевершили батарейки Космос, дали 520 фотоспалахів.
З ТОІМ О С Т Ь ВІЛЬНОЇ Е Н Е Р Г І І
Знаючи час роботи елементів живлення в різних режимах, можна обчислити електричну ємність цих елементів, що вимірюється в Ампер-годинах (А · год). Простіше кажучи, який «запас» енергії має кожна батарейка. Розрахунки показали, що найбільшою середньою місткістю володіють елементи «Космос» і Duracell Turbo (див. Таблицю 3). Трохи гірше цей показник у Philips і Sony (2,27 А · год).
Якщо порівняти ємність однієї батарейки з її вартістю, то виявиться, що найдешевше 1 Ампер-година обходиться у Космос (5 руб. 73 коп.) І GP (6 руб. 77 коп.). Ємність інших елементів коштує помітно дорожче, особливо у Duracell Basic (12 руб. 13 коп.) І Duracell Turbo (14 руб. 44 коп.). До речі, різниця в ціні у елементів Duracell Basic і Duracell Turbo досить велика, а середня ем- кістка відрізняється всього на 3,65%.
Можна оцінити батарейки в режимі «фото», спираючись вже не на їх ємність, а на кількість спалахів. Так, за кожен рубль, витрачений на батарейку Philips або Duracell Basic, можна напів чить 11 фотоспалахів. Тоді як елементи GP да- дуть більше 29 спалахів, а Космос - більше 34.
Про Б Про йшлося БЕЗ В З розриву 
Навіть маленька батарейка може доставити великі неприємності, наприклад, якщо випадково сунути її в кишеню разом з ключами. Виходи електродів замикають контакти +, і тоді в елементі піде хімічна реакція з рясним газовиділенням, він почне грітися, і, врешті-решт, може вибухнути. Щоб вибуху не сталося, в герметизуючої прокладці перед- угледівши спеціальні «утонения», які повинні прорватися при надмірному тиску всередині елемента. Проведена перевірка елементів показала, що при короткому замиканні жоден з них не вибухнув, вони лише сильно нагрівалися. Однак крім замикання є більш небезпечний випадок поганої роботи - це порушення полярності. Для живлення деяких приладів, наприклад: ліхтарів, переносних магнітол, підлогових ваг, потрібно кілька батарейок. І якщо хоча б одну з них встановити неправильно, переплутавши плюс і мінус, може виникнути взривоопас- ная ситуація. На щастя, випробувані батарейки відрізнялися надійністю. У всіх зразків розкрився запобіжний клапан, випустивши накопичилися гази і трохи електроліту. В іншому оцінка без- пеки, що включає перевірку відхилень номінального напруги, міцності ізоляції і витоку електроліту, також не викликала нарікань.
Б Е З РТУТІ І К А Д МІЯ? 
Перш навіть нові гальванічні елементи при зберіганні досить швидко разряжа- лись, що отримало назву «саморазряда». Вся справа в тому, що знаходиться в них цинк, взаємодіючи з електролітом, поступово корродировать. Щоб загальмувати есте- жавного процес корозії, в цинковий порошок стали додавати деяку кількість ртуті і кадмію. Згодом, поступаючись жорстким екологічним вимогам, їх почали замінювати органічними сполуками. Все це збільшило термін придатності лужних еле ментів до 5-7 років. Правда, зовсім відмовитися від ртуті і кадмію не вдалося: зазначені на упаковці 0%, як правило, говорять про те, що їх зміст мінімально, і становить лише частки відсотка. Сьогодні в деяких елементах живлення токсичні добавки успеш- але замінюють більш екологічними сполуками індію. Проте, питання утилізації відпрацьованих батарейок в нашій країні не тільки не вирішене, але і практично забутий. Тонни небезпечних відходів в кращому випадку вивозяться на сміттєзвалища, але частіше за все впадають біля будинку. Хоча виробники попереджають, що використані елементи не можна класти в загальний сміття, а необхідно здавати в спеціальні приймальні пункти. Ось тільки де ці пункти
КОРИСНІ З Про Вети
- Не використовуйте в приладах гальванічні елементи різних електрохімічних систем і типорозмірів.
- При установці елементів в прилад обов'язково перевірте полярність.
- Замінюйте всі елементи живлення в приладі одночасно. Не використовуйте нові батарейки разом з вбраними.
- Не намагайтеся відновити працездатність постукуванням або обжимання корпу- са елемента. Це призведе лише до розриву сепаратора, замикання електродів і остаточного виходу елемента з ладу.
- Сіли батарейки не підлягають відновленню, ні в якому разі не перезаряджайте їх.
- Будьте обережні: не розкривайте елементи, не нагрівайте їх і не кидайте у вогонь.
НА ЗАРЯДКУСТАнів
Хоча звичайні лужні елементи не підлягають перезарядці, в 1992 році канадською фірмою Kordesch було розпочато виробництво особливих перезаряджаються елементів живлення і спе- ціального зарядного пристрою. Пізніше в США було випущено універсальний зарядний пристрій «Eco Charger» для всіх типів елементів. Однак фахівці стверджують, що подібні хитрощі не завжди виправдані. Справа в тому, що використовувана батарейка повинна бути лише трохи розряджена (не нижче 1,1 В), перезаряджати її потрібно відразу і лише кілька разів. При цьому з кожним циклом ємність і напруга елемента знижується. До того ж зарядний пристрій за вартістю одно кільком десяткам, а то й сотням свіжих елементів. Загалом, подібні варіанти перезарядки можуть бути корисні, тільки коли нові батарейки недоступні.
Вив О Д И
Порівняльні випробування продемонстрували хорошу якість з- тимчасових лужних елементів живлення LR6, що набагато перевершує вимоги стандарту.
- Кращі розрядні характеристики показали батарейки «Космос» при різних режимах роботи, тобто вони є універсальними.
- Хороші результати відзначені у елементів Duracell Turbo, які дають енергію плеєрів довше за інших.
- Батарейки «Космос» і Duracell Turbo здатні довше інших крутити мініатюрні електродвигуни та механізми дитячих іграшок.
- Тривалу роботу переносним радіоприймачів забезпечують елементи «Космос» і Duracell Turbo.
- Найбільша кількість імпульсів в режимі фотоспалахи можуть призвести елементи Космос, GP і Sony.
- Найдешевше вартість 1 Ампер-години обходиться у елементів «Кос мос». Вони ж мають краще співвідношення ціна-якість. Тому можна стверджувати, що саме батарейки «Космос» є лучші- ми з енергоефективності.
Дякуємо співробітникам Науково-виробничого підприємства «Квант» за допомогу
в проведенні порівняльних випробувань
GPS навігація, тюнінг автомобілів, тест аксесуарів в журналі автосправи .
Додаткова інформація: Якщо ви вирушили в автоподорож, подбайте заздалегідь про ночівлі, щоб не витрачати на це час і сил. Якщо ваша подорож пролягає через столицю України, ви можете без праці замовити квартири подобово, Київ місто гостинний.
