Батареяның қызмет ету мерзімі ең көп қайта зарядталатын батареяның ұзақтығы қанша?

Электр энергиясы қазіргі өркениеттің дамуында энергияның таптырмас түрі болып табылады, сондықтан аккумуляторлар адам өндірісінде және өмірінде таптырмас қажеттілікке айналды.

Тар мағынада аккумулятор химиялық энергияны электр энергиясына айналдыра алатын құрылғыны білдіреді. Күнделікті өмірде қолданылатын батареялардың барлығы осы бағанға жатады, мысалы, ең көп таралған құрғақ батарея, атап айтқанда марганец мырыш батареясы. Никель-кадмий батареясынан басқа, никель сутегі аккумуляторы және автомобильдерге арналған алюминий қышқылды аккумулятор және т.б.

Жалпыланған аккумулятор «электр энергиясын басқа формаларда сақтай алатын және қайтадан электр энергиясына айналдыруға болатын құрылғыны» білдіреді. Мысалы, кейбір ғарыш аппараттарында қолданылатын ядролық қуат батареясы ядролық энергияны электр энергиясына айналдыра алатын құрылғы болып табылады. Сонымен қатар, кейбір кен орындарында сорғылық электр станцияларын салудың мәнін алып ұяшықтың балама түрі ретінде де қарастыруға болады. Сорғы деп аталатын электр станциясы оны сақтау үшін артық электр су сорғыларын пайдаланады, ал сақтау суын өндіру үшін ең жоғары сұраныс пен құрғақ маусымды босатады.

Кәдімгі химиялық энергия батареялары электр энергиясын химиялық түзілу түрінде, ядролық батареялар электр энергиясын ядролық энергия түрінде, ал айдалатын электр станциялары электр энергиясын гравитациялық потенциалдық энергия түрінде сақтайды. Жалпы айтқанда, олар мәні бойынша батареялар.

Батареяларға келетін болсақ, бір нәрсе маңызды: батареяның қызмет ету мерзімі. Адамдардың аккумуляторды ойлап табуының себебі тек қуатты сақтау үшін ғана емес, сонымен қатар кез келген уақытта және кез келген жерде электр жабдықтарын қуатпен қамтамасыз ету. Литий батареясының батареясының қызмет ету мерзімі өте қысқа болса және оның қуаты жақында таусылатын болса, ол ыңғайсыз болуы керек. Мұны бәріміз білеміз деп ойлаймын. Ағымдағы батареяның қызмет ету мерзімі біздің қажеттіліктерімізді қанағаттандырудан алыс. Шағын ұялы телефондарды зарядтау станцияларысыз пайдалану қиын, ал мұндай қуатпен басқарылатын жаңа энергия көліктері де осындай қиындықтарға тап болады. Батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту кезек күттірмейтін қажеттілікке айналды.

Ең берік батареяның не екенін білесіз бе? Сіз ядролық батарея туралы ойлайсыз, бірақ жоқ, Voyager 2-де орнатылған ядролық батарея 40 жылдан астам жұмыс істейді, бірақ ең ұзақ жұмыс істейтін батарея ядролық батарея емес, химиялық батарея.

Химиялық энергия батареяларын 40 жылдан астам пайдалануға болады ма? Иә, мүмкін, және үлкен олқылық бар. Ең ұзын батарея Оксфорд сағатының батареясы болды. «Оксфорд қоңырауының аккумуляторы» құрғақ стектерден және жұп қоңыраулардан тұрады. Келесі екі құрғақ дестеде сағат пен екі сағаттың арасында металл шар бар. Металл шардың қоңырауы бір зарядтың итеру күшінің екінші жағында болғанда, екінші жағы онымен соқтығысқанда, зарядтың ауысуы орын алады. Итеру күші допты қайтадан итеріп жібереді және үздіксіз қуат көзіне байланысты қоңырау соғылады.

Оксфордтық қоңырау батареясы қалай пайда болды? 1840 жылы бір күні Оксфорд университетінің физика профессоры Роберт Уокер бұл құрылғыны аспап жасаушыдан сатып алып, Оксфорд университетіндегі Кларендон зертханасының дәлізіндегі сөреге қойды.

Бір ғажабы, үш жыл, бес жыл, он жыл өтсе де қоңырау әлі сыңғырлап, қуат көзі таусылған жоқ. Қоңыраудың қашан тоқтайтыны жұртты қатты қызықтырады, сондықтан адамдар жылдар мен жылдар күтеді. Ақыры, арада 180 жыл өтсе де Оксфорд университетінің дәлізіндегі Кларендон зертханасының қоңырауы әлі сыңғырлап тұр, әлсірегеннің нышаны байқалмайды. Оның қанша уақытқа созылатынын ешкім білмейді, оның тоқтағанын күте алмауымыз мүмкін. Осы екі құрғақ реакторда 180 жылдық қоңырауды қолдау үшін не бар?

Оксфорд қоңырауының құрғақ батареясының ішкі құрылымы жұмбақ. Ешкім білмейді, өйткені ол соншалықты көне және ешкім оның ұзаққа созылуын күтпейді, сондықтан ешкім аспап өндірушісінен құрғақ стектің ішкі құрылымы туралы сұраған жоқ, сондықтан табиғи түрде ешкім білмейді.

Неге сонша қиын? Неліктен құрғақ қаданы тікелей ашпасқа? Иә, ашсаңыз, көресіз. Бірақ «Оксфорд сағатының батареясы» сатып алған сәттен бастап герметикалық қос шыны қорапта жабылған, сондықтан ол сыртқы ауадан толығымен оқшауланған. Егер сіз оны ашсаңыз, ол өзінің бастапқы ортасын бұзады. Сондықтан адамдар күтуді жалғастырады, ол тоқтайтын сәтті күтеді, содан кейін оны ашады, бірақ оның қанша уақыт ашылатынын ешкім білмейді. Оксфорд қоңырауының батареясының ішкі құрылымы туралы көптеген болжамдар бар. Кейбір адамдар құрғақ қабаттың ішкі құрылымы қазіргі заманғы марганец мырыш батареясының құрылымына ұқсас деп ойлайды, марганец диоксиді оң полюсі және мырыш сульфаты теріс полюс болып табылады. Бірақ бәрі болжам, оның жауабы тоқтамайынша ашылмайды.