Цинк-воздушные топливные батареи – будущее(???) источников тока для электромобилей
К написанию этой статьи меня сподвигла активная пропаганда цинк-воздушных батарей для электротранспорта. Данные батареи планируются к использованию в электробусах, курсирующих на Олимпиаде в Пекине. Благодаря стараниям журналистов у меня сложилось ложное мнение о том, что цинк-воздушные элементы применяются в качестве вторичных химических источников тока – аккумуляторов. Однако это не так, и далее будет объяснено почему.
Цинк-воздушные элементы питания известны давно и хорошо знакомы мне, как медику. Область применения этих элементов – использование в слуховых аппаратах. Преимуществами, позволившими занять эту нишу цинк-воздушным первичным химическим источникам тока явилась высокая емкость и длительный срок хранения в неактивированном состоянии. Можете представить мое удивление, когда я прочел информацию о больших батарейках для электробусов?!
Устройство механически перезаряжаемых цинк-воздушных батарей просто: в емкость, разделенную на отсеки вставляются несъемные электроды, на которых адсорбируется и восстанавливается кислород воздуха и съемные кассеты, заполняемые гранулами цинка (расходный материал анода). В качестве электролита используется гидроксид калия, между положительным и отрицательным электродами прокладывается сепаратор. Для начала использования цинк-воздушного элемента вынимается пробка, препятствующая доступу воздуха внутрь. В результате окисления цинка до оксида цинка появляется ЭДС, равная 1,65В.
После выработки активного материала цинк-воздушную батарею нужно зарядить – заменить гранулы окисленного цинка в анодной кассете на свежий цинк. Данный процесс напоминает заправку топливом автомобилей с ДВС – для электротранспорта с цинк-воздушными батареями требуется развитая структура цинкозаправок, цинковозы и цинк-перерабатывающие предпреятия, на которых электро-химическими методами восстанавливается оксид цинка из отработанных анодов, потому справедливо назвать цинк-воздушные элементы "топливными".
Причиной использования такой сложной технологии является то, что цинк-воздушные элементы питания имеют плотность энергии в 2-2,5 раза большую, чем у наиболее емких из распространенных на сегодняшнее время – литий-ионных аккумуляторов.
Преимущества цинк-воздушных топливных элементов:
- Высокая плотность энергии – в 2-2,5 раза выше, чем у литий-ионных аккумуляторов
- Относительная дешевизна и распространенность цинка в промышленности
- Высокий показатель стабильности напряжения – при достаточном доступе воздуха в течение разряда на 80% сохраняется напряжение 1,65В
- Экологичность и прозрачная схема рециклирования отработанного цинка
Недостатки цинк-воздушных батарей:
- Необходимость создания развитой структуры цинкозаправочных станций и предприятий по переработке цинка
- Высокий уровень саморазряда разгерметизированной батареи из-за прямого окисления цинка кислородом воздуха в щелочной среде
- Сложность с оплатой энергии, поскольку при данной организации процесса будет всегда оставаться процент неизрасходованной активной массы. То есть всегда будет оплачиваться полная заправка "пустого бака". Несмотря на то, что могло быть израсходовано, к примеру, 40% активной массы, но, чтобы доехать до следующей заправки, необходимо быть заряженным на 85% все равно придется менять всю батарею.
Итак, можно подвести итоги... Несмотря на всю привлекательность цинк-воздушных элементов из-за их высокой удельной емкости, цинк-воздушные батареи имеют несколько очень больших недостатков, которые не позволят широко использовать данную технологию. Мы опять сталкиваемся с попыткой навязывания заведомо неприемлемой технологии для электротранспорта, как это было и происходит с водородными топливными элементами.
- 34549 reads
Re: Цинк-воздушные топливные батареи – будущее(???) источников т
Недостатки Ваши надуманны. Что мешает Вам взять с собой в багажник 20 кг гранул цинка.
Саморазряд - нету кислорода и нечему будет окислятся, про сложность с оплатой энергии даже не буду комментировать - смешно.
Юмор от гостя по поводу цинк-воздушных топливных элементов
Чуть не подавился от смеха, читая ваш комментарий:)
>>"Недостатки Ваши надуманны. Что мешает Вам взять с собой в багажник 20 кг гранул цинка."
Заправить цинк-воздушную батарею не так просто, как добавить в бак бензина. Представляю себе, как вы в полевых условиях вскрываете цинк-воздушную батарею, достаете из нее отработанные кассеты, содержащие оксид цинка, обильно пропитанный концентрированной щелочью (умудрившись при этом не получить химический ожог), выбрасываете дорогое вторичное сырье (оксид цинка), засыпаете в кассеты 20кг цинка, доливаете щелочи, закрываете батарею и потом, через 15-20 минут сможете ехать (15 минут минимальное время, чтобы цинк-воздушная батарея смогла выйти на нормальный режим работы после разгерметизации, на холоде может потребоваться намного больше времени.
>>"Саморазряд - нету кислорода и нечему будет окислятся"
Если батарею каждый раз герметизировать после поездки, опять же понадобится минимум 15 минут на выход ее на рабочий режим - так что большинство пользователей будут мириться с саморазрядом батареи.
>>"про сложность с оплатой энергии даже не буду комментировать - смешно."
Смешно, если не представлять процесса "заряда" цинк-воздушных батарей, владельцам же такого источника тока в электромобиле можно только посочувствовать.
Re: Юмор от гостя по поводу цинк-воздушных топливных элементов
http://mobipower.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=241
Ссылка от гостя
По ссылке гостя расположена весьма подробная подборка информации по маломощным металло-воздушным батареям, однако для нужд электротранспорта они не годны - слишком малое время хранения после заливки (одни сутки), слишком малая мощность одного элемента (72Вт на элемент массой 13,5кг), опасность использования в закрытом пространстве (выделяют водород при работе и хранении в залитом состоянии).
что то не пойму принцип
что то не пойму принцип работы этих батарей!
Работа цинк-воздушного гальванического элемента
Цинк-воздушная батарея - тот же самый первичный химический источник тока. Принцип работы похож на обычные неперезаряжаемые батарейки.
В процессе работы цинк окисляется до твердого оксида цинка (в отличие от водородных топливных элементов, где образуется вода, которую легко слить за борт), отдавая энергию для потребителя.
Для того, чтобы разряженная батарея смогла снова заработать, нужно заменить оксид цинка в кассетах на неокисленный цинк (перезарядить батарею). Такую операцию можно осуществлять только в специально оборудованных местах.
Даже если не весь цинк был выработан, невозможно из кассеты "отсыпать" оксид цинка и добавить цинковых гранул - только поменять кассету целиком.
Re: Цинк-воздушные топливные батареи – будущее(???) источников т
Вполне возможно создать полуавтоматическую батарею, которая автоматически засыпает цинк, высыпает оксид цинка, подкачивает воздух для быстрого выхода в рабочий режим. Только и знай, заправляй баки цинком, гидроксидом, водой, да опустошай бак с оксидом.
Без учёта этого - всё правильно.
Re: Re: Цинк-воздушные топливные батареи – будущее(???) источник
Какова стоимость такого источника тока? Мощность 1 Мвт, к примеру.
Сколько необходимо цинка для одной зарядки?
Сколько энергии будет произведено?
Сколько стоит цинк для одной зарядки?
Как преобразовать получаемый постоянный ток в стандартное напряжение 380/220В с частотой 50Гц?
Сколько стоит такое оборудование?
Каков эквивалент в жидком топливе, если это топливо использовать в дизельгенераторе?
Параметры цинк-воздушной батареи
Удельная емкость для цинк-воздушной батареи около 200Вт*ч/кг.
В весе батареи около половины составляет цинк.
Все остальное вы можете сами посчитать и поделиться с нами результатами.