Аккумулятор для АЭС

Цели: Понять принцип работы химических источников тока, сделать свои и изучить их характеристики

Задачи:

1) рассмотреть основные виды батареек;

2) собрать несколько видов батареек:

• элемент Даниэля;

• элемент Лекланше;

• щелочной элемент;

3) с помощью микроконтроллера Genuino101 собрать прибор для измерения характеристик батареек.

Батарейка – это физическое или химическое понятие?

Физика: Это элемент питания или батарея элементов питания в электрической схеме с постоянным током

Химия: Это устройство, где правильно организована окислит.-восстанов. реакция

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Compressed Air Energy Storage (CAES) – аккумулирование энергии с помощью сжатого воздуха: CAES использует непиковую энергию для сжатия и хранения воздуха в воздухонепроницаемом подземном резервуаре или пещере. При пиковой нагрузке запасенный воздух выпускается из пещеры и пропускается через турбину с генератором. В 1991, первые в США CAES мощностью 110 МВТ был построен в Mclntosh, Штате Алабама, Алабамским Электрическим Обществом и EPRI. В настоящее время, изготовители могут создать CAES системы в пределах от 5–350 МВТ. EPRI оценил, что больше чем 85% пещер США имеют геологические характеристики, которые можно приспособить для CAES.
Пневмоаккумуляторы – устройства, накапливающие газ и отдающие ее в моменты наибольшего расходования с преобразованием в другие виды энергии или без этого преобразования. В ракетной технике есть почти забытый (из-за того, что само устройство давно уже не применяется) термин воздушный аккумулятор давления (ВАД).
ХИМИЧЕСКИЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Химические аккумуляторы – устройства для получения электрического тока и напряжений в результате химической реакции, как правило, в группе из однотипных батарей (многоразовых гальванических элементов), соединенных электрически и конструктивно. В настоящее время широко используются в аэрокосмической технике. Попытки улучшения энергомассовых характеристик этого типа аккумуляторов ведут многие электрические, электронные и автомобильные компании мира...
МАХОВИКИ И СУПЕРМАХОВИКИ:
Маховики в настоящее время используются для множества побочных применений. Для хранения энергии исследования начаты сравнительно недавно. Маховик состоит из махового колеса, которое вращается с очень высокой скоростью и имеет связь с электрическим аппаратом, который может работать или как двигатель или как генератор. Использование магнитных подшипников и вакуумной камеры позволяет уменьшить потери энергии (не более 2%). Основные проблемы в прочности материала колеса, способного выдержать сверхвысокие скорости вращения.

СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Сверхпроводящие аккумуляторы – электронакопительные системы, состоящие из бесконечно длинного (замкнутого) проводника с нулевым сопротивлением. Очевидный плюс этой системы – компактность, энергоемкость, способность хранить энергию без потерь на протяжении сколь угодно долгого времени, пока в проводнике будет сохраняться состояние сверхпроводимости. Учитывая, что в настоящее время широко производятся только холодные и теплые сверхпроводники (с хладагентами гелием и азотом соответственно), надо добавить, что при длительном использовании такого аккумулятора понадобятся дополнительные расходы энергии на охлаждение сверхпроводников. Наилучшим вариантом, конечно же, было бы создание сверхпроводящего аккумулятора из горячих сверхпроводников, сохраняющих свои свойства при температурах +100–200 и выше градусов Цельсия. Работы по созданию таких материалов в настоящее время усиленно ведутся во всем мире.

КОНДЕНСАТОРНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Конденсаторные аккумуляторы – системы, накапливающие электрические заряды, состоящие из двух и более подвижных или неподвижных электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (бумагой, слюдой, воздухом и др.); самые старые из известных электрических аккумуляторов (впервые «лейденскую банку» изготовили в середине XVIII века в голландском городе Лейдене).
Один из несомненных «плюсов» конденсаторов – способность выдать всю или часть запасенной энергии в самые короткие сроки, один из «минусов» – опасность непредвиденного пробоя, который при мгновенном выделении всей запасенной энергии будет сравним со взрывом. В перспективе конденсаторные батареи вполне могут значительно повысить свои энергомассовые характеристики – настолько, что станут вполне конкурентоспособными с любыми применяющимися аккумуляторами или даже превзойти их. Все зависит от того – сумеют ли современные ученые значительно повысить емкость конденсаторов за счет применения новых технологий, материалов и конструкций.
Суперконденсаторы находятся на самой ранней стадии развития в качестве технологии хранения энергии. Электрохимический конденсатор состоит из двух противоположно заряженных электродов, сепаратора, электролита и сборки. В настоящее время только маленькие суперконденсаторы в диапазоне семи – десяти ватт широко доступны для домашних электрических устройств. Развитие конденсаторов большего масштаба было сосредоточено на электрических транспортных средствах. В настоящее время, для мощностей smal-масштаба (<250 kW), суперконденсатор является одним из самых многообещающих аккумуляторов.
ТЕПЛОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Теплоаккумуляторы – устройства, накапливающие тепло, предназначенное для покрытия пиков тепловой нагрузки или для получения других видов энергии. Устройства такого типа эффективны в прямой зависимости от существующей в агрегате и вокруг его разницы температур. Тепловые аккумуляторы уже использовались на спускаемых аппаратах АМС «Венера-9» и других автоматических зондах для охлаждения аппаратуры.

ПЛАЗМОИДНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Плазмоаккумуляторы для хранения большого количества энергии используют, по мнению авторов разработок, свойства и способность плазмы создавать долгоживущие сгустки энергии в виде шаровой молнии.

Проектирование батареек и измерительного прибора.

Выводы:

1) рассмотрены основные виды батареек;

2) собраны «сухие» элементы Лекланше:

• катод (MnO2), анод (Zn), электролит (NH4Cl);
• катод (MnO2+C), анод (Zn), электролит (ZnCl2);

катод (MnO2), анод (Zn), электролит (ZnCl2);

катод (MnO2+C), анод (Zn), электролит (NH4Cl);

3) с помощью микроконтроллера Genuino101собран прибор для измерения характеристик батареек;

4) изучено изменение напряжения батареек во времени.

• Цели
• Задачи
• Актуальность
• Результаты
• Применение
• Оборудование