Элементы питания

В настоящее время химические источники тока (ХИТ) делятся на три вида: гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы. Гальванические элементы и батареи, составленные из них, являются первичными источниками тока. Они вырабатывают ток за счёт необратимых внутренних химических процессов, поэтому могут использоваться только один раз. В элементе идёт окисление одного из электродов и восстановление другого. С окисляющего электрода в электролит переходят ионы металла, уносящие положительный заряд. Элементы питания принято классифицировать не по протекающей реакции, а по веществам, которые в ней участвуют, т.е. по электрохимической системе. В данный момент существует несколько электрохимических систем: литиевые, марганцево – цинковые, ртутно – цинковые, серебряно – цинковые.

Чаще используются марганцево – цинковые элементы. Это общее название, которое включает в себя несколько типов: солевые, хлоридные, щелочные и элементы с воздушной деполяризацией.

Для потребителей наибольший интерес представляют щелочные элементы, у которых в качестве электролита используется щёлочь в виде водного раствора гидроокиси калия. За счёт хороших эксплуатационных характеристик они вытесняют другие типы элементов. Они хорошо работают при больших токах разряда, имеют хорошую герметичность, их можно эксплуатировать при температуре от -25^оС до +55^оС.

Вторичные источники (аккумуляторы) сами электричество не производят: они получают энергию извне (заряжаются), затем отдают её. Такие циклы заряда – разряда могут достигать нескольких сотен раз.

Топливные элементы – это перспективные разработки ХИТ, хотя принцип такого действия был предложен ещё в Х1Х веке. Как и батарейки, они дают ток за счёт химических реакций (окисление-восстановление), но источником свободных электронов является топливо (водород, метанол), а электроды служат катализаторами процесса. Такие элементы практически не изнашиваются, эффективность достигает 50%, главное – во время заправить.

Самые распространённые элементы питания, так называемые «пальчиковые», LR6 (по европейским стандартам), подвергаются проверке геометрических размеров, чтобы обеспечить и хороший контакт и чтобы элемент входил в гнездо прибора. Вес элементов питания тоже регламентируется, должен быть не более 25г. Проверяется масса активных материалов (положительных электродов) – наибольшая масса при проверке оказалась в элементах Duracell Basic и Duracell Turbo. Специалисты отметили хорошее наполнение цинковой гелеобразной массой отрицательного электрода у Космоса и LG. Это подтвердили рентгеновские снимки.

Длительность работы батареек зависит от того с какой интенсивностью они эксплуатируются и в каких условиях (радио, игрушки, плеера, фотовспышки). Батарейки LR6 должны обеспечивать работу транзисторных радиоприёмников не менее 60часов (лабораторные испытания показали значительно более длительный период – на треть выше). Более энергичными показали себя Космос (87часов) и Duracell (86часов).

Современные щелочные элементы способны крутить моторчики детских игрушек в два раза больше, чем того требует стандарт (4часа). Время работы плееров составило 19 часов, а у Duracell Turbo – 21час. При использовании в фотоаппаратах вся энергия используется на вспышку, поэтому измерялось не время, а количество импульсов, их должно быть не менее 200. Элементы Philips выдали 220 импульсов, GP – 470, батарейки Космос – 520 вспышек.

Исследования показали, что наибольшей ёмкостью (запас энергии) обладают элементы Космос и Duracell Turbo. Если ёмкость пересчитать на цену, то окажется, что стоимость 1Ампера в час дешевле у Космоса (5р 73к), дороже всех Duracell Turbo (14р 44к).

Батарейка, случайно помещённая в карман с ключами, может принести большие неприятности. Электроды при трении могут замкнуть накоротко, в элементе пойдёт химическая реакция с обильным газовыделением, начнёт греться и, в конце концов, может взорваться. Если в переносных приборах при установлении батарейки перепутать «плюсы» и «минусы», будет создана взрывоопасная ситуация.

Раньше гальванические элементы при хранении быстро разряжались из – за коррозии цинка, происходящей при взаимодействии с электролитом. Для устранения такой реакции вводится в небольших количествах ртуть или кадмий (более современное решение – введение индия). Это создаёт трудности утилизации отработанных батареек.