Tradiciniai švino rūgšties automobilių akumuliatoriai šiais laikais gali likti nepastebėti dėl ličio jonų elektromobilių akumuliatorių, tačiau šie maži vaikinai yra neįkainojami inžinerijos stebuklai, padėję varyti transporto priemones dešimtmečius.
Be sudėtingų cheminių reakcijų, vykstančių jūsų automobilio 12 V akumuliatoriuje, jūs net negalėtumėte įjungti automobilio ar nuleisti elektra valdomų langų. Skaitykite toliau, kad sužinotumėte išradingus automobilio akumuliatoriaus veikimo būdus ir kaip jis susijungia su automobilio generatoriumi, kad jūsų automobilis būtų geresnė vieta praleisti laiką.
Kaip veikia 12 V automobilio akumuliatorius?
Automobilio akumuliatorius veikia su cheminėmis reakcijomis. Paprasčiausiai jis perduoda elektronus tarp anodo (neigiamo gnybto) ten, kur jie iš tikrųjų nori būti: katodą (teigiamą gnybtą). Pavyzdžiui, švino rūgšties akumuliatorius, kurį naudoja dauguma transporto priemonių, gavo savo pavadinimą dėl to, kad jame naudojamos švino dioksido (ir gryno švino) plokštės, panardintos į vandens ir sieros rūgšties mišinį.
Šiose baterijose iš tikrųjų yra šeši elementai, kurių kiekvienas gamina apie 2 V, todėl automobilių akumuliatoriai paprastai vadinami 12 V akumuliatoriais, nors jie nėra tiksliai 12 V. Kiekvieną iš šių šešių elementų sudaro švino dioksido plokštės (teigiamas katodas) ir švino plokštės (neigiamas anodas), kurios yra panardintos sieros rūgšties/vandens mišinyje, kad sukeltų chemines reakcijas, kurios galiausiai padėtų akumuliatoriui išsilaisvinti elektros.
Atminkite, kad baterija susideda iš šešių elementų ir kiekvienas turi skirtingas plokštes. Tačiau šio proceso esmė yra teigiamų ir neigiamų gnybtų sąveika. Kai katodo švino dioksidas sąveikauja su sulfatu rūgštiniame mišinyje, deguonies jonai išsiskiria į mišinį, kur jie sąveikauja su vandeniliu ir gamina vandenį. Tuo tarpu neigiama pusė sulfatas reaguoja su švinu anode, sudarydamas anode švino sulfato sluoksnį ir išskirdamas elektronus.
Šie elektronai kaupiasi neigiamame gnybte ir tikrai nenori ten būti, bet negali keliauti per elektrolito tirpalu, todėl jie nukreipiami per neigiamą gnybtą ir per grandinę, kol galiausiai pasiekia teigiamą terminalas. Tai yra pagrindinis automobilio akumuliatoriaus veikimo principas, nes prie šios grandinės jungiasi visi kiti jūsų transporto priemonės pagalbiniai įrenginiai.
Bet tai veikia tik automobiliui išjungus; kitu atveju jūsų transporto priemonės elektroniką iš tikrųjų maitina generatorius. Akumuliatorius iš esmės yra jūsų automobilyje, kad maitintų starterį, kai transporto priemonė išjungta, tačiau starteriui užriaudžius variklį, valdymą perima generatorius. Kintamosios srovės generatorius taip pat įkrauna akumuliatorių, pakeisdamas procesus, dėl kurių jis išsikrovė.
Ką veikia generatorius?
Kaip minėta anksčiau, kintamosios srovės generatorius iš esmės atlieka tą darbą, kurį žmonės manytų, kad akumuliatorius nuolat atlieka. Atminkite, kad akumuliatorius greitai išsikrautų, jei maitintų visus langus, radiją ir iš esmės bet kurį kitą elektroninį jūsų transporto priemonės įrenginį. Taigi, šios problemos sprendimas yra gana išradingas.
Inžinieriai jūsų transporto priemonėje sumontavo kintamosios srovės generatorių, maitinamą variklio, o ne akumuliatoriaus. Jis gamina pakankamai elektros energijos visoms jūsų transporto priemonės elektrinėms dalims. Puikus generatoriaus privalumas yra tai, kad jis taip pat įkrauna akumuliatorių, kai veikia transporto priemonės variklis įjungtas, nes akumuliatorius gana smarkiai išsikrauna po to, kai atliko savo darbą sukant variklis.
Vienintelė generatoriaus problema yra ta, kad jis gamina kintamąją srovę, kurią reikia paversti nuolatine. Norėdami išspręsti šią problemą, kintamoji srovė apdorojama per lygintuvą, kuris leidžia generatoriui išsiurbti reikiamą nuolatinę srovę.
Kai kintamosios srovės generatorius sugenda, pradėsite pastebėti to požymius. Pavyzdžiui, jūsų transporto priemonės elektronika neveiks tinkamai, o jūsų šviesos gali staiga pritemti. Esant tokioms sąlygoms, jūsų transporto priemonė gali pradėti mėtyti daugybę kodų ir net jei ją prijungiate prie OBD2 programa, jis tikriausiai nenustatys, kad problema iš tikrųjų yra generatorius arba akumuliatorius.
Dar blogiau, kad daugelyje transporto priemonių naudojami pažangūs moduliai, sukalibruoti taip, kad veiktų su labai mažomis leistinomis nuokrypomis. Jei jūsų kintamosios srovės generatorius arba akumuliatorius sugenda, visas automobilis gali pradėti veikti netvarkingai ir mesti kodus, visiškai nesusijusius su tikra problema: sugedusiu akumuliatoriumi ar generatoriumi.
Ar automobilio akumuliatorius yra toks pat kaip EV akumuliatorius?
Ne, jie nėra tokie patys kaip jūsų EV baterija. Švino rūgšties akumuliatoriai labai skiriasi nuo jūsų elektromobilyje esančių ličio jonų baterijų. Pirmiausia, kaip jau sužinojote, švino rūgšties akumuliatorių sudėtis dažniausiai susideda iš švino ir vandens/sieros rūgšties mišinio. Kita vertus, ličio jonų baterijos yra pagamintos iš tokių medžiagų kaip ličio, kobalto ir grafito.
Ne tik tai, bet ir ličio jonų baterijos turi didesnį energijos tankį nei švino rūgšties akumuliatoriai, o tai ypač tinka našumo EV ir elektronika, kur erdvės ir svorio aspektai yra nepaprastai svarbūs.
Švino rūgšties akumuliatoriai taip pat kenčia nuo prastesnio gyvavimo ciklo, palyginti su ličio jonų akumuliatoriais. Tai reiškia, kad ličio jonų akumuliatorių galite įkrauti ir iškrauti daug kartų daugiau nei švino rūgšties akumuliatorių. Akivaizdu, kad tai yra didžiulis pliusas naudojant EV, kur akumuliatorių sudaro svarbiausias ir brangiausias komponentas, o dėl mažesnio gyvavimo ciklo jis taptų nenaudingas. Švino rūgšties akumuliatorius taip pat reikia reguliariai prižiūrėti, kad jie veiktų, o ličio jonų akumuliatoriams nereikia priežiūros per visą jų naudojimo laiką.
Nesunku suprasti, kodėl elektromobiliuose naudojami ličio jonų akumuliatoriai, o ne tradiciniai švino rūgšties akumuliatoriai. Jei elektromobiliuose būtų naudojami švino rūgšties akumuliatoriai, jie būtų beprotiškai sunkūs ir trūktų galios.
Švino rūgšties akumuliatoriai vis dar turi savo vietą
Nepaisant trūkumų, susijusių su švino rūgšties akumuliatoriais, jie turi savo vietą automobilių pramonėje. Jų santykinai pigi kaina, palyginti su ličio jonų akumuliatoriais, užtikrina, kad jie ir toliau bus tokie naudojamas benzinu varomose transporto priemonėse ir kitose srityse, kur išankstinė kaina yra svarbi veiksnys.
Šios baterijos buvo naudojamos transporto priemonėms jau daugelį metų, ir nors ličio jonų technologija yra naujas dalykas, švino rūgšties akumuliatoriai visada turės savo vietą automobilių istorijoje.