A nikkel-kadmium elem az egyenfeszültség forrása. Tulajdonságai és előnyei miatt átveszi a hatalmat ólom-sav alapú akkumulátorok és egyre népszerűbb az utóbbi időben. Kicsi, kompakt, könnyen utazható egyik helyről a másikra. Az akkumulátor általános felhasználási területei játékok, számológépek, kicsi DC motorok stb. Elvileg megegyezik az ólomakkumulátor-alapú elemekkel. Fémet kadmiummal és elválasztórétegekkel hengerelnek, és redoxban tartják, hogy a kémiai reakció előidézze az egyenfeszültséget. Az elemek régóta népszerűek, és az akkumulátor hatékonyságának növelése érdekében egyre több kémiai elemet használnak. Ezáltal a szerkezet kompakt.
Mi az a nikkel-kadmium elem?
Ez egy olyan eszköz, amely egyenáramú feszültséget állít elő az érintett anyagok közötti kémiai reakció alapján. Egy nikkel-kadmium akkumulátorban a redox anyagot használják alapként, körülötte pedig a nikkelréteget és egy elválasztót. A nikkel-kadmium cella feszültsége körülbelül 1,2 V. Ha sorba kapcsolták, általában 3-4 cellát csomagoltak össze, így 3,6–4,8 V kimenetet kaptak.
Nikkel-kadmium elem kialakítás
Nikkel-kadmium akkumulátor elmélet
A nikkel-kadmium akkumulátor működési elve megegyezik a többi elemével. A hatékonyság javítása érdekében nikkelt és kadmiumot használnak. Az akkumulátor az egyenfeszültség forrása, ezért két potenciális pontból kell állnia, azaz pozitív és negatív, vagy anódnak és katódnak is nevezik. Egy nikkel-kadmium akkumulátorban először egy NiO2 nikkel-oxid réteget tartanak a redox körül.
Ez a nikkel-oxid réteg katódrétegként működik. A nikkel-oxid réteg felett KaOH-réteget tartanak, amely elválasztóként működik. Meg kell jegyezni, hogy ezt a szétválasztó réteget vízben vagy nedvesen kell áztatni. Célja a kémiai reakcióhoz szükséges OH negatív ionok biztosítása. A leválasztóréteg fölé kadmiumot helyezünk. A kadmiumréteg a nikkel-kadmium elem anódjaként működik. A nikkel-kadmium elem diagram alább látható.
Nikkel-kadmium elem diagram
Amint az az ábrán látható, a nikkel pozitív elektródként működik gyűjtő a kadmiumréteg negatív réteggyűjtőként működik. A két réteg közötti elválasztóréteget KOH vagy NaOH alkotja. Célja OH-ionok biztosítása. Ezeken kívül biztonsági szelepből, tömítőlemezből, szigetelőgyűrűből, szigetelőtömítésből és egy külső házból is áll.
A szigetelőgyűrű célja a szigetelés biztosítása a két réteg között. A szigetelőtömítés az a hely, ahol a szigetelőgyűrűt a közelben tartják. A leválasztóréteg ehhez a gyűrűhöz kapcsolódik. A külső burkolat védelmet nyújt a belső rétegek számára az olyan külső tényezőktől, mint az akkumulátor károsodása és helytelen kezelése. Meg kell jegyezni, hogy a tésztában bekövetkező kémiai reakciók miatt mindig veszélyes az akkumulátorral dolgozni.
Az akkumulátor házát soha nem nyitják ki, mivel minden réteg ki van téve, és ez károsíthatja a használót. Hasonlóképpen, amikor nem használják, ajánlott az akkumulátort kivenni a készülékből.
Nikkel kadmium elem egyenletek
A kémiai reakciót képviselő kémiai egyenletek a következőképpen adhatók meg
Az első egyenlet a nikkel katódréteg és a szeparátor közötti reakciót ábrázolja. A nikkel-oxid OH-ionok kibocsátását adja. Az elválasztóréteg igénye, amint azt korábban említettük, biztosítja a kémiai reakcióhoz szükséges OH-ionokat. A H20 biztosításához a szeparátor réteget vízzel áztatják a kezdeti reakcióhoz. Később a H2O az egyik melléktermék.
Az anód oldalon a kadmiumréteget OH-ionokkal is kombinálják, amelyeket a szeparátorrétegből nyernek. Ennek eredményeként kadmium-oxid és elektronok keletkeznek. Megjegyezhetjük, hogy mindkét egyenletben az elektronok törlődnek. Az OH-ionok törlődnek. Az emlékeztető egyenletet a harmadik egyenlet adja meg, ahol a nikkelt kadmiummal és vízzel kombinálják. Nikkel-oxidot és kadmium-oxidot eredményez.
Nikkel-kadmium akkumulátor hőmérsékleti tartomány
A nikkel akkumulátor hőmérsékleti tartománya töltés közben 0–45 fok, lemerülés közben pedig –20–65 fok. Ezen a hőmérsékleti tartományon túl az akkumulátor nem működik, sőt robbanásveszély is fennáll.
A nikkel-kadmium elem toxicitása
A nikkel-kadmium akkumulátor nagyon mérgező az emberi testre. A kadmium olyan nehézfém, amely számos kockázatot jelent az emberi testre. A kadmium még élettani hatással is van a rendszerre. Az kadmium átlagos jelenléte az emberi testben körülbelül 1 mikrogramm / liter. Közvetlen hatással van az emésztőrendszerre. Hasonlóképpen, a nikkel az emberi légzőrendszerre is mérgező.
Nikkel-kadmium akkumulátor feszültsége
Általában a nikkel-kadmium akkumulátorok mindegyik feszültsége körülbelül 1,2 V lenne. A cellák száma sorba vagy párhuzamosan van csatlakoztatva a szükséges feszültség eléréséhez. A feszültségen kívül fajlagos energiája kb. 50-60 Wh / kg. Ez közepesen magas, mint a nikkel-vas, de viszonylag kevesebb, mint a nikkel-cink és nikkel-fém-hidrid elemek.
A fajlagos teljesítmény 200 W / kg. Ez közepesen magas, mint a nikkel-vas, de viszonylag kevesebb, mint a nikkel-cink és nikkel-fém-hidrid elemek. A nikkel-fém elemek esetében ez 170-1000 körül van. A nikkel-vas elemek esetében ez körülbelül 100. Az energiahatékonyság 70-75% körüli. Ez közepesen magas, mint a nikkel-vas, de viszonylag kevesebb, mint a nikkel-cink és nikkel-fém-hidrid elemek. A nikkel-fém elemek esetében ez 70-80% körüli. A nikkel-vas elemek esetében ez körülbelül 60-70%.
Nikkel-kadmium elem építése
A nikkel-kadmium akkumulátor építési állapotában megegyezik az ólom-sav alapú elemekkel. Három alapvető rétegből áll. Az első egy nikkelréteg, majd az elválasztóréteg és a kadmiumréteg. A nikkel pozitív elektródagyűjtőként, a kadmiumréteg negatív réteggyűjtőként működik.
A két réteg közötti elválasztóréteget KOH vagy NaOH alkotja. Célja OH-ionok biztosítása. Ezeken kívül biztonsági szelepből, tömítőlemezből, szigetelőgyűrűből, szigetelőtömítésből és egy külső házból is áll. A szigetelőgyűrű célja a szigetelés biztosítása a két réteg között. A szigetelőtömítés az a hely, ahol a szigetelőgyűrűt a közelben tartják. A leválasztóréteg ehhez a gyűrűhöz kapcsolódik.
A külső burkolat védelmet nyújt a belső rétegek számára az olyan külső tényezőktől, mint az akkumulátor károsodása és helytelen kezelése. Meg kell jegyezni, hogy a tésztában bekövetkező kémiai reakciók miatt mindig veszélyes az akkumulátorral dolgozni. A rétegek az elválasztó réteggel együtt képezik a szükséges kémiai reakciót és képezik a potenciálkülönbséget.
Működik a nikkel kadmium akkumulátor
A nikkel-kadmium akkumulátor működése a rétegek között lejátszódó kémiai reakción alapul. Az egyenáramú feszültségforrásként szolgáló akkumulátor két portból áll, azaz anódból és katódból. Az akkumulátor elkészítése során először a kadmium réteget tartják a redoxon. A kadmiumréteg katód terminálként működik. A kadmium az egyik nehéz anyag és jó vezető tulajdonságokkal rendelkezik. A kadmiumréteg felett elválasztórétegeket tartanak.
A szétválasztó réteg célja a szükséges OH-ionok biztosítása a kémiai reakció . Az OH-ionokra szükség van a nikkel katódréteg és a szeparátor közötti reakcióhoz. A nikkel-oxid OH-ionok kibocsátását adja. Az elválasztóréteg igénye, amint azt korábban említettük, biztosítja a kémiai reakcióhoz szükséges OH-ionokat. A H20 biztosításához a szeparátor réteget vízzel áztatják a kezdeti reakcióhoz.
Később a H2O az egyik melléktermék. Az anód oldalon a kadmiumréteget OH-ionokkal is kombinálják, amelyeket a szeparátorrétegből nyernek. Ennek eredményeként kadmium-oxid és elektronok keletkeznek. Megjegyezhetjük, hogy mindkét egyenletben az elektronok törlődnek. Az OH-ionok törlődnek. Az emlékeztető egyenletet a harmadik egyenlet adja meg, ahol a nikkelt kadmiummal és vízzel kombinálják. Nikkel-oxidot és kadmium-oxidot eredményez. A kémiai reakciót az elektronáramlás követi, amely két terminálon potenciálkülönbséget okoz.
Nikkel kadmium elemtípusok
A nikkel-kadmium elemeket csak a méret és a rendelkezésre álló feszültség alapján osztályozzák. Mérete alapján lehet AAA, AA, A, Cs, C, D vagy F méretű. Mindezek a méretek különböző kimeneti feszültség specifikációkkal rendelkeznek. Némelyikük hengeres cső alakú, más részük négyszögletes doboz alakú külső tokban van.
Előnyök és hátrányok
A nikkel kadmium akkumulátor előnyei
- Nagy áramkimenetet nyújt
- Tűri a túlterhelést
- Akár 500 ciklusnyi töltést is kibír
A nikkel kadmium akkumulátor hátrányai
- A kadmium nem környezetbarát anyag
- Kevésbé tolerálja a hőmérsékletet a többi elemhez képest.
Nikkel kadmium akkumulátor alkalmazások
Különböző alkalmazásokkal rendelkezik, mint játékok, kis egyenáramú motorok, számológépek, ventilátorok, számítógépek stb.
Ezért láttuk az alkalmazásokat, működésüket és részleteit nikkel-kadmium elem . Meg kell nézni, hogy melyek azok az egyéb anyagok, amelyek nikkelrel kombinálhatók, mivel a kadmium veszélyes hatásokkal bír.
