Pin nguồn là gì?
Công nghệ pin là một phát minh vĩ đại có lịch sử lâu đời và tuyệt vời. Tiếng Anh" Pin" pin xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1749. Nó được nhà phát minh người Mỹ Benjamin Franklin sử dụng lần đầu tiên khi ông sử dụng một loạt tụ điện để tiến hành các thí nghiệm về điện. . Ông đã sử dụng axit sunfuric loãng làm chất điện phân để giải quyết vấn đề phân cực của pin và sản xuất pin đồng kẽm không phân cực đầu tiên có thể duy trì dòng điện cân bằng, còn được gọi là pin" Daniel."
Năm 1860, Plante của Pháp&đã phát minh ra pin sử dụng chì làm điện cực, đây cũng là tiền thân của pin lưu trữ; đồng thời, Lakeland' của Pháp đã phát minh ra pin carbon-kẽm, đưa công nghệ pin vào lĩnh vực pin khô.
Việc sử dụng thương mại công nghệ pin bắt đầu với pin khô. Nó được phát minh bởi Hellerson của Anh vào năm 1887 và được sản xuất hàng loạt tại Hoa Kỳ vào năm 1896. Đồng thời, Thomas Edison đã phát minh ra pin sắt-niken có thể sạc lại vào năm 1890, pin này cũng được hiện thực hóa vào năm 1910 được thương mại hóa sản xuất hàng loạt.
Kể từ đó, nhờ thương mại hóa, công nghệ pin đã mở ra một kỷ nguyên phát triển nhanh chóng. Thomas Edison đã phát minh ra pin kiềm vào năm 1914, Schlecht và Akermann đã phát minh ra các tấm nung kết cho pin niken-cadmium vào năm 1934, và Neumann đã phát triển niken kín vào năm 1947. Pin cadmium, Lew Urry (Energizer) đã phát triển pin kiềm nhỏ vào năm 1949, mở ra kỷ nguyên Pin kiềm.
Sau khi bước sang những năm 1970, công nghệ pin bị ảnh hưởng bởi cuộc khủng hoảng năng lượng và dần phát triển theo hướng vật lý. Ngoài sự tiến bộ không ngừng của công nghệ pin mặt trời xuất hiện vào năm 1954, pin lithium và pin niken-metal hydride dần được phát minh và thương mại hóa.
Pin nguồn là gì? Sự khác biệt giữa nó và pin thông thường
Nguồn năng lượng của các phương tiện năng lượng mới nói chung chủ yếu dựa vào pin điện. Ắc quy điện thực chất là một loại nguồn cung cấp nguồn năng lượng cho các phương tiện giao thông. Sự khác biệt chính giữa nó và pin thông thường là:
1. Khác nhau về bản chất
Pin nguồn đề cập đến loại pin cung cấp năng lượng cho việc vận chuyển, nói chung là loại pin nhỏ cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử cầm tay; trong khi pin thông thường là một loại kim loại lithium hoặc hợp kim lithium làm vật liệu điện cực âm, sử dụng dung dịch điện phân không chứa nước. Pin tiểu khác với pin lithium ion và pin lithium ion polymer.
Hai, dung lượng pin khác nhau
Trong trường hợp pin mới, hãy sử dụng đồng hồ đo phóng điện để kiểm tra dung lượng pin. Nói chung, dung lượng của pin nguồn là khoảng 1000-1500mAh; trong khi dung lượng của các loại pin thông thường là trên 2000mAh, một số có thể lên tới 3400mAh.
Ba, công suất phóng điện là khác nhau
Pin dung lượng 4200mAh có thể xả hết năng lượng chỉ trong vài phút, nhưng pin thông thường thì không thể' không làm được điều đó, vì vậy khả năng xả của pin thông thường hoàn toàn không thể so sánh được với pin nguồn. Sự khác biệt lớn nhất giữa pin nguồn và pin thông thường là công suất phóng điện lớn và năng lượng riêng cao. Vì ắc quy chủ yếu được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xe nên nó có khả năng phóng điện cao hơn so với ắc quy thông thường.
Bốn, các ứng dụng khác nhau
Các loại pin cung cấp năng lượng lái xe cho xe điện được gọi là pin nguồn, bao gồm pin axit-chì truyền thống, pin niken-kim loại hyđrua và pin điện lithium-ion mới nổi, được chia thành pin điện loại năng lượng (xe hybrid) và pin năng lượng kiểu năng lượng (Xe điện thuần túy); Pin Lithium được sử dụng trong các sản phẩm điện tử tiêu dùng như điện thoại di động và máy tính xách tay thường được gọi chung là pin lithium để phân biệt với pin nguồn được sử dụng trong xe điện.
Các loại pin nguồn chính hiện nay
Công nghệ pin axit-chì, công nghệ pin niken-hydro, công nghệ pin nhiên liệu và công nghệ pin lithium vẫn là những công nghệ chủ đạo chính trên thị trường.
Ắc quy axit chì
Pin axít chì có lịch sử ứng dụng lâu nhất và công nghệ hoàn thiện nhất. Đây là loại pin có giá thành và chi phí thấp nhất, đã được sản xuất hàng loạt. Trong số đó, pin axit chì kín có điều chỉnh van (VRLA) đã từng trở thành một loại pin điện quan trọng của xe, được sử dụng trong EV và HEV được phát triển bởi nhiều công ty ô tô châu Âu và Mỹ, chẳng hạn như Saturn và EVI do GM phát triển trong những năm 1980 và 1990, tương ứng. Ô tô điện, v.v.
Tuy nhiên, pin axit-chì có năng lượng riêng thấp, tuổi thọ pin ngắn, tốc độ tự phóng điện cao và tuổi thọ chu kỳ thấp; nguyên liệu chính của chúng là chì nặng, và ô nhiễm môi trường do kim loại nặng có thể xảy ra trong quá trình sản xuất và tái chế. Vì vậy, hiện nay, ắc quy axit-chì chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị đánh lửa khi khởi động ô tô, và các thiết bị nhỏ như xe đạp điện.
Pin NiMH
Pin Ni / MH có khả năng chống sạc quá mức và xả quá mức. Không có vấn đề ô nhiễm kim loại nặng, và sẽ không có sự tăng hoặc giảm chất điện phân trong quá trình làm việc, có thể đạt được thiết kế kín và không cần bảo trì. So với pin axit-chì và pin niken-cađimi, pin niken-hydro có năng lượng riêng, công suất cụ thể và tuổi thọ chu kỳ cao hơn.
Điểm bất lợi là pin có hiệu ứng nhớ kém, và với sự tiến triển của chu trình sạc và xả, hợp kim lưu trữ hydro mất dần khả năng xúc tác, áp suất bên trong pin sẽ tăng dần, ảnh hưởng đến việc sử dụng pin. Ngoài ra, giá kim loại niken đắt đỏ cũng kéo theo chi phí cao hơn.
Về chất liệu chủ yếu, pin niken-metal hydrua có cấu tạo chủ yếu là điện cực dương, điện cực âm, chất phân tách và chất điện phân. Điện cực dương là điện cực niken (Ni (OH) 2); điện cực âm thường sử dụng hiđrua kim loại (MH); chất điện phân chủ yếu là chất lỏng, và thành phần chính là hydro. Kali oxit (KOH). Hiện tại, trọng tâm nghiên cứu của pin niken-hydro chủ yếu là vật liệu điện cực âm và dương, và việc nghiên cứu và phát triển công nghệ của nó đã tương đối hoàn thiện.
Pin Ni-MH cho xe đã được sản xuất và sử dụng hàng loạt, và chúng là loại pin xe được sử dụng rộng rãi nhất trong quá trình phát triển xe hybrid. Đại diện tiêu biểu nhất là Toyota Prius, đây là mẫu xe hybrid sản xuất hàng loạt lớn nhất hiện nay. PEVE, liên doanh giữa Toyota và Panasonic, hiện là nhà sản xuất pin niken-hydro lớn nhất thế giới&thứ 39.
Giờ đây, khi pin hyđrua niken-kim loại đã rút khỏi hàng ngũ pin điện chính, tại sao Toyota lại bám vào trại pin niken-kim loại hyđrua?
Điều này phải nói đến ưu điểm lớn nhất của pin Ni-MH: siêu bền!
Có lần hãng truyền thông ô tô nổi tiếng của Mỹ đã tiến hành một cuộc thử nghiệm so sánh trên một chiếc Prius thế hệ đầu tiên đã được sử dụng trong mười năm. Kết quả thử nghiệm cho thấy sau 10 năm lái 330.000 km đối với mẫu Prius thế hệ đầu tiên với pin niken-metal hydride, so sánh với dữ liệu của chiếc xe mới, cả hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu và hiệu suất năng lượng vẫn ở mức tương đương. Hệ thống hybrid và bộ pin Ni-MH vẫn hoạt động bình thường.
Ngoài ra, ngay cả khi đã chạy 330.000 km trong mười năm sử dụng, chiếc Prius thế hệ đầu tiên này chưa bao giờ gặp bất kỳ vấn đề nào với bộ pin niken-kim loại hyđrua. Mười năm trước, người ta đặt câu hỏi về tình trạng suy giảm dung lượng ắc quy sẽ ảnh hưởng lớn đến mức tiêu thụ nhiên liệu và hiệu suất điện năng. Nó không' cũng không hiển thị. Theo quan điểm này, những người Nhật Bản luôn khắt khe và bảo thủ có lý do riêng để yêu thích pin niken-hydro.
Pin nhiên liệu
Pin nhiên liệu là một thiết bị phát điện chuyển đổi trực tiếp năng lượng hóa học trong nhiên liệu và chất oxy hóa thành năng lượng điện. Nhiên liệu và không khí được đưa vào pin nhiên liệu một cách riêng biệt, và điện được sản xuất. Nhìn từ bên ngoài, nó có các điện cực âm và điện cực và chất điện phân, v.v., giống như một cục pin, nhưng trên thực tế nó không thể" lưu trữ" but a" nhà máy điện" ;.
So với pin hóa học thông thường, pin nhiên liệu có thể bổ sung nhiên liệu, thường là hydro. Một số pin nhiên liệu có thể sử dụng khí metan và xăng làm nhiên liệu, nhưng chúng thường bị hạn chế trong các ứng dụng công nghiệp như nhà máy điện và xe nâng. Nguyên tắc cơ bản của pin nhiên liệu hydro là phản ứng ngược của quá trình điện phân nước. Hiđro và oxi lần lượt được cung cấp cho anot và catot. Sau khi hydro khuếch tán ra ngoài qua anôt và phản ứng với chất điện phân, các điện tử được giải phóng đến catốt thông qua tải trọng bên ngoài.
Nguyên lý hoạt động của pin nhiên liệu hydro là: đưa khí hydro đến tấm cực dương (điện cực âm) của pin nhiên liệu. Sau tác động của chất xúc tác (bạch kim), một điện tử trong nguyên tử hydro bị tách ra, và ion hydro (proton) bị mất điện tử sẽ chuyển qua proton. Màng trao đổi đến tấm cực âm (điện cực dương) của pin nhiên liệu, và các điện tử không thể đi qua màng trao đổi proton. Electron này chỉ có thể đi qua mạch ngoài để đến tấm cực âm của pin nhiên liệu, từ đó tạo ra dòng điện ở mạch ngoài.
Sau khi các electron đến tấm catốt, chúng tái kết hợp với các nguyên tử oxy và ion hydro để tạo thành nước. Vì có thể lấy oxi cung cấp cho tấm catốt từ không khí, nên khi tấm anốt được cung cấp liên tục hiđro, tấm catốt được cung cấp không khí và hơi nước được lấy đi kịp thời thì năng lượng điện trường có thể liên tục. được cung cấp.
Điện năng do pin nhiên liệu tạo ra được cung cấp cho động cơ điện thông qua bộ biến tần, bộ điều khiển và các thiết bị khác, sau đó các bánh xe được dẫn động quay qua hệ thống truyền động, trục truyền động, ... để xe có thể chạy trên đường. So với các phương tiện truyền thống, hiệu suất chuyển hóa năng lượng của xe chạy bằng pin nhiên liệu cao tới 60 - 80%, gấp 2 đến 3 lần so với xe động cơ đốt trong.
Nhiên liệu của pin nhiên liệu là hydro và oxy, và sản phẩm là nước sạch. Nó không tạo ra carbon monoxide và carbon dioxide, cũng như không thải ra lưu huỳnh và các hạt. Do đó, xe chạy pin nhiên liệu hydro thực sự là phương tiện không phát thải và không ô nhiễm, và nhiên liệu hydro là nguồn năng lượng hoàn hảo cho phương tiện!
