סוללת ניקל-קדמיום מהווה מקור למתח DC. בשל תכונותיו ויתרונותיו הוא משתלט עליו חומצת עופרת סוללות מבוססות וצוברות פופולריות בתקופה האחרונה. היא קטנה, קומפקטית, נעה בקלות ממקום למקום אחר. השימושים הכלליים בסוללה זו הם צעצועים, מחשבונים, קטנים מנועי DC וכו 'מבחינה עקרונית זהה לסוללות מבוססות עופרת. מתכת מגולגלת עם שכבות קדמיום ומפריד ונשמרת בחידוש כך שהתגובה הכימית מייצרת את מתח ה- DC. סוללות היו פופולריות כבר זמן רב, ובמאמץ להגביר את יעילות הסוללה משתמשים ביותר ויותר יסודות כימיים. זה הופך את הבנייה לקומפקטית.

מהי סוללת ניקל-קדמיום?

זהו מכשיר המייצר מתח DC המתבסס על התגובה הכימית בין החומרים המעורבים. בסוללת ניקל-קדמיום משתמשים בחומר החיזור כבסיס ומסביבו משתמשים בשכבת הניקל והמפריד. מתח תאי הניקל-קדמיום הוא כ -1.2 V. כאשר מחוברים בסדרה בדרך כלל 3 עד 4 תאים ארוזים יחד לקבלת תפוקה של 3.6 עד 4.8 וולט

תכנון סוללות ניקל-קדמיום

תיאוריית סוללות ניקל-קדמיום

עקרון ההפעלה של סוללת ניקל-קדמיום זהה לסוללות אחרות. כדי לשפר את היעילות משתמשים בניקל ובקדמיום. סוללה היא מקור המתח DC, ולכן היא חייבת להיות מורכבת משתי נקודות אפשריות, כלומר חיוביות ושליליות או נקראות גם אנודה וקתודה. בסוללת ניקל-קדמיום, ראשית, נשמרת שכבת ניוק אוקסיד NiO2 סביב החמצון.

שכבה זו של תחמוצת ניקל משמשת כשכבת קתודה. מעל שכבת תחמוצת הניקל נשמרת שכבת KaOH, שפועלת כמפריד. יש לציין כי שכבת מפריד זו חייבת להיות ספוגה במים או לחה. מטרתו היא לספק יונים שליליים נדרשים לצורך התגובה הכימית. מעל שכבת ההפרדה מונח קדמיום. שכבת הקדמיום משמשת כאנודה לסוללת הניקל-קדמיום. ה תרשים סוללות ניקל-קדמיום מוצג להלן.

“מתג אור כפול קוטב אחד ”

תרשים סוללות ניקל-קדמיום

כפי שמוצג, בתרשים, הניקל משמש כאלקטרודה חיובית אַסְפָן ושכבת הקדמיום משמשת כאספן שכבות שלילי. שכבת ההפרדה בין שתי השכבות מורכבת מ- KOH או NaOH. מטרתו לספק יונים של OH. מלבד אלה הוא מורכב גם משסתום בטיחות, פלטת איטום, טבעת בידוד, אטם בידוד ומארז חיצוני.

מטרת טבעת הבידוד היא לספק בידוד בין שתי השכבות. אטם הבידוד הוא המקום שבו טבעת הבידוד נשמרת בסמוך. שכבת ההפרדה מחוברת לטבעת זו. המקרה החיצוני הוא מתן הגנה לשכבות הפנימיות מפני גורמים חיצוניים כמו נזקים והתנהלות לא נכונה של הסוללה. יש לציין כי עקב תגובות כימיות המתרחשות בתוך הבלילה, תמיד מסוכן לעבוד עם הסוללה.

מארז הסוללה לעולם לא נפתח, מכיוון שכל השכבות חשופות וזה עלול לגרום נזק לאדם המשתמש. באופן דומה, כאשר אינו בשימוש, מומלץ להוציא את הסוללה מחוץ למכשיר.

משוואות סוללות ניקל קדמיום

ניתן לתת את המשוואות הכימיות המייצגות את התגובה הכימית כ-

המשוואה הראשונה מייצגת את התגובה בין שכבת הקתודה ניקל למפריד. זה נותן תפוקה של יוני OH תחמוצת ניקל. הצורך בשכבת המפריד כאמור הוא לספק את יוני ה- OH הנדרשים לתגובה הכימית. עבור אספקת H20, שכבת ההפרדה ספוגה במים לצורך התגובה הראשונית. מאוחר יותר H2O מתקבל כאחד מתוצרי הלוואי.

בצד האנודה, שכבת הקדמיום משולבת גם עם יונים OH המתקבלים משכבת המפרידים. התוצאה היא תחמוצת קדמיום ואלקטרונים. ניתן לציין כי האלקטרונים בשתי המשוואות מבוטלים. כמו כן, יונים של OH מתבטלים. משוואת התזכורת ניתנת על ידי המשוואה השלישית, שם משלב ניקל עם קדמיום ומים. התוצאה היא תחמוצת ניקל וקדמיום.

טווח טמפרטורות סוללה ניקל-קדמיום

טווח הטמפרטורות לסוללת ניקל הוא 0 עד 45 מעלות צלזיוס במהלך הטעינה ו -20 עד 65 מעלות צלזיוס במהלך פריקה. מעבר לטווח טמפרטורות זה, הסוללה אינה מצליחה לפעול ואף קיימים סיכויי פיצוץ.

רעילות סוללות ניקל-קדמיום

סוללת ניקל-קדמיום רעילה מאוד לגוף האדם. קדמיום הוא מתכת כבדה המהווה כמה סיכונים לגוף האדם. לקדמיום אפילו השפעה פיזיולוגית על המערכת. הנוכחות הממוצעת של קדמיום בגוף האדם היא בערך 1 מיקרוגרם לליטר. יש לו השפעה ישירה על מערכת העיכול. באופן דומה, ניקל רעיל גם למערכת הנשימה האנושית.

מתח סוללות ניקל-קדמיום

באופן כללי, כל מתח עבור סוללת ניקל-קדמיום יהיה כ -1.2 V. מספר התאים מחוברים בסדרה או במקביל כדי לקבל את המתח הנדרש. מלבד המתח, האנרגיה הספציפית שלו היא סביב 50-60 Wh לק'ג. זה גבוה יחסית לניזל-ברזל, אך יחסית לסוללות ניקל-אבץ וניקל-מתכת הידריד.

ההספק הספציפי הוא 200 וואט לק'ג. זה גבוה למדי מברזל ניקל אך יחסית פחות מסוללות ניקל-אבץ וניקל-מתכת. עבור סוללות ניקל-מתכת, מדובר בסביבות 170-1000. עבור סוללות ניקל מברזל, מדובר בסביבות 100. היעילות האנרגטית היא בסביבות 70-75%. זה גבוה למדי מברזל ניקל אך יחסית פחות מסוללות ניקל-אבץ וניקל-מתכת. עבור סוללות ניקל-מתכת, מדובר בסביבות 70-80%. עבור סוללות ניקל מברזל, מדובר בסביבות 60-70%.

“מה זאת אומרת מערכת אנדרואיד ”

בניית סוללת ניקל-קדמיום

מבנית, סוללת הניקל-קדמיום זהה לסוללות על בסיס חומצה עופרת. הוא מורכב משלוש שכבות בסיסיות. הראשונה היא שכבת ניקל, ואז שכבת ההפרדה ושכבת הקדמיום. הניקל פועל כקולט אלקטרודות חיובי ושכבת הקדמיום פועלת כקולט שכבה שלילי.

שכבת ההפרדה בין שתי השכבות מורכבת מ- KOH או NaOH. מטרתו לספק יונים של OH. מלבד אלה הוא מורכב גם משסתום בטיחות, פלטת איטום, טבעת בידוד, אטם בידוד ומארז חיצוני. מטרת טבעת הבידוד היא לספק בידוד בין שתי השכבות. אטם הבידוד הוא המקום שבו טבעת הבידוד נשמרת בסמוך. שכבת ההפרדה מחוברת לטבעת זו.

המקרה החיצוני הוא מתן הגנה לשכבות הפנימיות מפני גורמים חיצוניים כמו נזקים והתנהלות לא נכונה של הסוללה. יש לציין כי עקב תגובות כימיות המתרחשות בתוך הבלילה, תמיד מסוכן לעבוד עם הסוללה. השכבות יחד עם שכבת ההפרדה יוצרות את התגובה הכימית הנדרשת ויוצרות את ההבדל הפוטנציאלי.

סוללת ניקל קדמיום עובדת

העבודה של סוללת הניקל-קדמיום מבוססת על התגובה הכימית המתרחשת בין השכבות. הסוללה המהווה מקור מתח DC מורכבת משני יציאות כלומר אנודה וקתודה. בזמן ייצור הסוללה, תחילה נשמרת שכבת הקדמיום על החמצון. שכבת הקדמיום משמשת כמסוף הקתודה. קדמיום הוא אחד החומרים הכבדים ובעל תכונות הולכה טובות. מעל שכבת הקדמיום נשמרות שכבות מפרידות.

מטרת שכבת ההפרדה היא לספק יונים נדרשים ל- OH תגובה כימית . יוני OH נדרשים לתגובה בין שכבת הקתודה ניקל למפריד. זה נותן תפוקה של יוני OH תחמוצת ניקל. הצורך בשכבת המפריד כאמור הוא לספק את יוני ה- OH הנדרשים לתגובה הכימית. עבור אספקת H20, שכבת ההפרדה ספוגה במים לצורך התגובה הראשונית.

מאוחר יותר H2O מתקבל כאחד מתוצרי הלוואי. בצד האנודה, שכבת הקדמיום משולבת גם עם יונים OH המתקבלים משכבת המפרידים. התוצאה היא תחמוצת קדמיום ואלקטרונים. ניתן לציין כי האלקטרונים בשתי המשוואות מבוטלים. כמו כן, יונים של OH מתבטלים. משוואת התזכורת ניתנת על ידי המשוואה השלישית, שם משלב ניקל עם קדמיום ומים. התוצאה היא תחמוצת ניקל וקדמיום. בעקבות התגובה הכימית זורם האלקטרונים הגורם להפרש הפוטנציאלי על פני שני טרמינלים.

סוגי סוללות ניקל קדמיום

סיווג סוללות ניקל-קדמיום מתבצע רק על פי גודל ומתח זמין. בהתבסס על הגודל הוא עשוי להיות בגודל AAA, AA, A, Cs, C, D או F. כל הגדלים הללו מגיעים עם מפרט מתח יציאה שונה. חלקם בצורת צינור גלילית וחלקם נמצאים במקרה חיצוני בצורת קופסה מלבנית.