Et pidada sammu tänapäeva kiire elurütmiga, kasutame üha enam mobiilseid ja kompaktseid seadmeid, mis annavad meile individuaalsuse ja vabaduse tunde. Kuid selline “autonoomne lend” on võimatu ilma miniatuursete ja usaldusväärsete energiaallikateta, muidu telefonid, mängijad, kaamerad, kellad ja muud kaasaegsed elektroonilised mänguasjad jäätuvad ilma liikumiseta.
Täname KVANT Teadus- ja Tootmisühingu töötajaid abi eest võrdlevate katsete teostamisel.
Kaasaegne HIT, valmis testimiseks!
Praegu jagunevad keemilised vooluallikad CPS kolme tüüpi: galvaanilised elemendid, akud ja kütuseelemendid FC . Galvaanilised elemendid ja neist valmistatud patareid on peamised vooluallikad.
Nad tekitavad voolu otse pöördumatute sisemiste keemiliste protsesside kaudu, nii et neid saab kasutada ainult üks kord. Teisalt ei tekita sekundaarsed allikad akud ise elektrit: nad saavad esmalt energiat väljastpoolt laadimine ja annavad seejärel kogutud energia tagasi laadimine . Need laadimis- ja tühjendustsüklid võivad olla kuni mitusada korda.
Kütuseelemendid on HIT jaoks paljulubav areng, kuigi nende tööpõhimõte pakuti välja William Grove’i poolt juba 19. sajandil. Nagu tavalised patareid, annavad nad voolu keemiliste reaktsioonide kaudu oksüdatsioon-reduktsioon , kuid vabade elektronide allikaks on kütus vesinik, metanool ja elektroodid toimivad protsessis ainult katalüsaatoritena.
Seetõttu ei kulu sellised elemendid praktiliselt ära ja nende kasutegur ulatub 50%ni. Nüüd on vaja neid vaid õigeaegselt tankida. Hoolimata patareide laialdasest kasutuselevõtust ja elektrokeemiliste elementide tulevikust ei ole galvaanilised elemendid oma positsiooni kaotanud ja on endiselt kõige sagedamini kasutatav vooluallikas.
Voltaic-poolus – katse päritolu
Patarei ajalugu algas itaallase Alessandro Volta katsetega, kes vaidlustas loodusteadlase Luigi Galvani “loomse elektri” teooria.
Katsetades vase- ja tsingikaarega, mis olid kastetud soolvees, tõestas ta, et elektrit ei tekita mitte loomade füsioloogia, vaid pigem keemilised reaktsioonid. Pärast galvaaniliste efektide uurimist jätkates töötas Volta 1800. aastal välja esimese keemilise alalisvoolu allika Volta sammas , mis andis “hävimatu laengu”, erinevalt tolleaegsest ühekordselt kasutatavast Leideni purgist.
Teadlaste Cruikshank, Daniel, Grove, Bunsen, Grain et al. eesmärk oli suurendada galvaaniliste elementide ja akude eluiga, kasutades erinevaid elektroode ja elektrolüüte. George Leclanchet’ 1865. aasta disain, mis on tänapäevaste tsink-süsinik-soolaveepatareide, mida sageli nimetatakse “Leclanchet’ patareideks”, prototüüp.
Carl Gassner töötas välja kuivelemendid soolaelemendid , mida esmakordselt toodeti kaubanduslikult enam kui 100 aastat tagasi, 1896. aastal National Carboni poolt, mis võimaldas loobuda ebamugavast vedela elektrolüüdi kasutamisest.
Kust pärineb raku energia??
Füüsikaliselt vaadatuna muundab aku energia ühest keemilisest energiast teise elektriliseks . Laenguülekanne toimub siseenergia muutuse kaudu. Ja kui vaadata seda keemiku silmadega, siis rakk oksüdeerib ühe elektroodi ja redutseerib teise. Selles protsessis lähevad metalliioonid oksüdeerivalt elektroodilt elektrolüütidesse, kandes positiivset laengut.
Tavaliselt liigitatakse rakke siiski pigem kaasatud ainete – teisisõnu elektrokeemilise süsteemi – kui reaktsiooni enda järgi. Tänapäeval on olemas mitut tüüpi elektrokeemilisi süsteeme: liitium, mangaan-sink, elavhõbe-sink ja hõbe-sink.
Kõige laialdasemalt kasutatavad elemendid tarbeseadmete ja elektroonikaseadmete toiteks on mangaantsinkelemendid. See on üldnimetus, mis hõlmab mitut tüüpi: soolalahuse, kloriidi, leeliselise ja õhu depolariseeritud rakke.
Tarbijate jaoks kõige enam huvi pakkuvad elemendid on leeliselektroelemendid Alkaline , mille elektrolüüdiks on kaaliumhüdroksiidi vesilahusena esinev leelismetall. Tänu oma headele kasutusomadustele asendavad need järk-järgult muud tüüpi rakke.
Näiteks töötavad nad hästi suurte tühjendusvoolude korral, neil on parem tihendus ja madalam isepuhastusvool. Ülimalt tõhus mõõduka ja pika tühjendamise korral. Leeliselemente saab kasutada temperatuuridel -25°C kuni +55°C ja nad taluvad rahuldavalt madalamaid temperatuure.
Autopsia näitas, et
Nõukogude ajal toodeti riigis üle 1 miljardi erineva suuruse ja rakendusega galvaanilise elemendi. Kuid pärast Nõukogude Liidu lagunemist läksid mõned kaasaegsete seadmetega tehased välismaale Gruusia, Leedu jne .d. ja tsingi hoiused – Kasahstanis.
Tavapärased majandussidemed katkesid, kuid nõudlus elementide järele ainult kasvas ning Eestile imporditi patareisid ja akusid, mis nüüd domineerivad turul.
Võrdluse hõlbustamiseks on kõige populaarsemad leelispatareid, mida Euroopa IEC standardis nimetatakse LR6 1,5 V ja mida tabavalt nimetatakse “sõrmikujulisteks” patareideks.
1 Kontrolliti patareide geomeetrilisi mõõtmeid. Lõppude lõpuks, kui see on väiksem kui lubatud, on kontakt halb ja kui see on suurem, ei pruugi patareid lihtsalt akupessa mahtuda. Mõõtmised näitavad, et rakutootjad püüavad kasutada võimalikult suuri mõõtmeid, kuid sellest hoolimata ei ole keegi standardist väljas.
2 LR6 patareide kaalupiirang on maksimaalselt 25g. See on loomulik, sest neid kasutatakse peamiselt kaasaskantavates seadmetes. Taas kord ei leitud aga üheski rakus ebanormaalset kaalu.
3 Lisaks sellele avati iga proov, et uurida raku konstruktsiooni ja kaaluda aktiivseid materjale. Duracell Basic ja Duracell Turbo patareidel on kõige raskem positiivne elektroodi kaal. Eksperdid märkisid ka Cosmose ja GP negatiivse elektroodi head täitmist tsinkgeeliga.
Seda kinnitasid ka röntgenülesvõtted, mis tehti aktiivsete materjalide asukoha hindamiseks korpuse sees. Tuleb tunnistada, et kõik proovid olid väga hea kvaliteediga.
Kasutage vähem, mängige kauem
Leelispatareide ostmisel on tarbijal õigus eeldada, et need kestavad üsna kaua. Kuid nende pikaealisus sõltub suuresti sellest, kus neid kasutatakse ja millise intensiivsusega.
Seda silmas pidades katsetati kõiki näidiseid spetsiaalsetel katsestendidel neljas režiimis, mis simuleerisid raadiote, mootorite ja mänguasjade, mängijate ja fotolampide tööd, nagu on nõutud rahvusvahelises IEC standardis.
1 LR6 patareid peaksid andma transistorraadiole vähemalt 60 tundi pidevat tööaega, kuid testitud näidised ületasid seda näitajat rohkem kui kolmandiku võrra. Kui lülitate vastuvõtja sisse 4 tundi päevas, kestavad Cosmose patareid 87 tundi ja Duracell Turboga peaaegu sama kaua 86 tundi .
Ja kuigi Sony akud lülitavad raadio enne teisi välja, on 75,5 tundi hea. Tuleb öelda, et elementide töötamine raadiorežiimil oli kõige pikem ja selleks kulus 5 nädalat laboratoorset katsetamist.
2 Nagu enamik lapsevanemaid hästi teab, ei ole laste elektriliste mänguasjade, robotite ja autode patareidest puudust. Seetõttu on eriti hea teatada, et kaasaegsed leelispatareid suudavad hoida elektrimootorid kaks korda kauem töös kui standardis nõutud 4 tundi . Cosmose akud töötasid üle 8 tunni ja ülejäänud akud veidi vähem. Philipsi akud näiteks töötavad 7 tundi ja 15 minutit, mis on väga hea tulemus.
3 Iga testitud näidis suudab pakkuda stabiilset võimsust praegu nii populaarsete mängijate jaoks. Keskmine tööaeg oli 19 tundi Sony oli veidi vähem . Kuid kõige kauem kestavad selles režiimis Duracell Turbo patareid – 21 tundi ja 40 minutit., “Kosmos” 21 h 15 min. ja Duracell Basic 20 h 45 min . .
4 Kaamerates kasutatakse peaaegu kogu akude energia välklambi jaoks. Seetõttu ei mõõtnud me mitte tööaega, vaid impulsside arvu 1000 mA , mis on vajalik välklambi jaoks. Seal peaks olema vähemalt 200p. Philipsi elemendid suutsid toota 220 kaadrit ja täitsid normi, kuid Sony suutis toota 420 kaadrit ja GP isegi rohkem, 470 kaadrit. Aga Cosmos patareid peksid neid kõiki 520 PV-ga.
Vaba energia on Cosmos’iga suurem
Teades akude tööaega erinevates režiimides, saate arvutada nende akude elektrilise võimsuse, mõõdetuna ampritundides Ah . Lihtsamalt öeldes, milline on iga aku energiavaru. Arvutused näitavad, et Cosmose ja Duracelli Turbo patareide keskmine mahtuvus on kõige suurem. tabel 3 . Veidi halvemad olid PHILIPS ja Sony 2,27 Ah .
Kui võrrelda ühe aku võimsust selle maksumusega, siis selgub, et kõige odavam 1 ampritunnine on Cosmos 5 Crona. 73p. ja GP 6 rbl. 77 kop. . Teiste elementide võimsus on märgatavalt kallim, eriti Duracell Basici puhul 12 RUR/kg/aastas . 13p. ja Duracell Turbo 14tk . 44p. . Muide, hinnavahe Duracell Basic ja Duracell Turbo patareide vahel on üsna suur ja keskmine mahutavuse erinevus on vaid 3,65%.
Fotorežiimis on võimalik akusid mõõta nende mahutavuse asemel välgumihkete arvu järgi. Nii et iga Philipsi või Duracell Basici aku eest saab 11 välklambi. GP-rakud annavad rohkem kui 29 välku ja Cosmos annab rohkem kui 34 välku.
Kas aku võib plahvatada?
Isegi väikesed patareid võivad tekitada palju probleeme, näiteks kui te libistate need kogemata taskusse koos võtmetega. Elektroodide juhtmed võivad lühisesse minna ja raku läbib keemilise reaktsiooni, mille käigus toimub suur gaaside väljutamine, see muutub kuumaks ja võib lõpuks plahvatada.
Plahvatuste vältimiseks on tihendil spetsiaalsed “õhukesed”, mis peavad raku sees tekkiva ülerõhu korral läbi murduma.
Aku kontrollimine näitas, et ükski aku ei plahvatanud lühise korral, vaid muutus väga kuumaks. Peale lühise on aga veel üks ohtlikum ebanormaalse toimimise juhtum: polaarsuse ümberpööramine.
Teatavad seadmed, nagu laternad, kantavad magnetofonid ja põrandakaalud, vajavad rohkem kui ühte patareid. Ja kui vaid üks neist on sisestatud valesti, pluss ja miinus segamini, võib tekkida plahvatusohtlik olukord.
Õnneks olid testitud patareid äärmiselt usaldusväärsed. Kõik proovid avasid turvaventiili, vabastades kogunenud gaasi ja osa elektrolüüdist. Muud ohutushinnangud, sealhulgas nimipinge kõikumine, isolatsioonitugevus ja elektrolüütide lekkekatsed, olid samuti rahuldavad.
Katsejuhid
Võrdluskatsed on näidanud kaasaegsete LR6 leelispatareide head kvaliteeti, mis ületab tunduvalt standardnõudeid.
– Cosmose akudel on parimad tühjenemisomadused erinevates kasutusviisides, st.e. nad on mitmekülgsed.
– Häid tulemusi näitasid Duracell Turbo elemendid, mis annavad mängijatele energiat kauem kui teised.
– Cosmos ja Duracell Turbo patareid suudavad miniatuurseid elektrimootoreid ja mängumehhanisme kauem keerutada kui teised.
– Cosmos ja Duracell Turbo patareid annavad kaasaskantavatele raadiosidele pika eluea.
– Cosmos, GP ja Sony rakud suudavad välgufotograafia režiimis toota kõige rohkem impulsse.
– Odavaimad kulud 1 ampritunni kohta leiti Cosmose rakkude puhul . Nad on ka parima hinna ja kvaliteedi suhtega. Seega võib kindlalt väita, et Cosmose akud on energiatõhususe poolest parimad.
Loe edasi
COSMOS leelispatareide AA testimine
SONY AA patarei test
PHILIPS Power Life AA patareide testimine
Duracell Turbo patareide test AA
DURACELL patareide AA test
Kas sõrmeelementide patareid HITid tabavad testi tõhususe osas või on need mõeldud pigem teiste ülesannete täitmiseks? Palun selgitage!
Sõrmeelementide patareid HITid ei mõjuta testi tõhusust, kuna nende eesmärk on pakkuda elektrit ja energiat sõrmeelementidele, mitte mõjutada konkreetse testi tulemusi. HITid on loodud aitama teisi ülesandeid täita, nagu näiteks valgustuse säilitamine või elektrooniliste seadmete töö tagamine. Seega ei ole tegemist otseste mõjutajatega testi tõhususe osas.
Mis on HITid ja kuidas need seostuvad sõrmeelementide patareidega? Kas HITid on mõeldud sõrmeelementide patareides kasutamiseks või on need hoopis mingit liiki test? Sooviksin rohkem teada saada, kuidas võivad HITid mõjutada sõrmeelementide patareide testimist.