|
| |
|
Слаботочка Книги ные выше типы преобразователей. К недостаткам солнечных батарей следует отнести значительную зависимость их внутреннего сопротивления и выходного напряжения от температуры окружающей среды. Кроме перечисленных выше типов прямых преобразователей энергии, в настоящее время разрабатываются и совершенствуются новые источники электрической энергии-топливные элементы, обеспечивающие возможность непосредственного преобразования химической энергии топлива в электрическую, атомные батареи, в которых для получения электрической энергии используется энергия радиоактивного распада, электреты- поляризованные диэлектрики, сохраняющие в течение длительного времени состояние электризации, и целый ряд других систем. Ниже будут рассмотрены источники электричеокой энергии, нашедшие практическое применение для целей электропитания радиоустройств. 11-2. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ Наиболее распространенным типом гальванического элемента является элемент Лекланше, схематическое устройство которого показано на рис. 11-1. , Элемент состоит из цинкового (отрицательного) и угольного (положительного) электродов, опущенных в водный раствор нашатыря (NH4CI). Величина э. д. с, возникающей между его электронами, составляет около 1,5 в. Однако такой простейший элемент непригоден для практического использования вследствие явления поляризации, т. е. выделения на его угольном электроде молекул водорода. В результате поляризации угольный электрод покрывается слоем водорода, обладающего большим сопротивлением; благодаря этому внутреннее сопротивление элемента растет, а напряжение на его зажимах резко падает. Свободный водород может быть удален от угольного электрода путем введения в состав элемента химиче-276 i/UHH Водныйрщ Рис. 11-1. Устройство гальванического элемента Лекланше. ского деполяризатора, т. е. .вещества, богатого кислородом и легко его отдающего. В элементе Лекланше в качестве такого деполяризатора применяется перекись марганца (МпОг). Так как перекись марганца обладает большим сопротивлением, то для увеличения электропроводности к ней добавляется графит. Смесь перекиси марганца и графита тщательно перемешивается и прессуется в так называемый агломерат, внутри которого помещается угольный электрод. При соединении свободного водорода с перекисью марганца образуется вода; анод элемента освобождается от непроводящего слоя водорода, благодаря чему напряжение на зажимах элемента остается практически неизменным в течение некоторого промежутка времени. Однако IB процессе работы активные вещества, входящие в состав элемента (цинк, (нашатырь и перекись марганца), постепенно расходуются, условия деполяризации ухудшаются и внутреннее сопротивление элемента растет. Поэтому спустя определенное время напряжение на зажимах элемента исчезает. Срок службы элемента зависит также от силы разрядного тока и напряжения, до которого ведется разряд элемента (он увеличивается при уменьшении силы тока и величины этого напряжения). Существуют три основные конструкции элементов Лекланше: рассмотренные выше мокрые элементы (т. е. элементы с жидким электролитом), водоналивные элементы (элементы, заполненные сухим нашатырем и заливаемые водой для приведения их в действие) и сухие элементы (с электролитом в виде специальной пасты). Наибольшее применение для питания радиоаппаратуры нашли сухие элементы, лучше других приспособленные для переносных и подвижных установок и постоянно готовые к действию. Конструкция сухого элемента приведена на рис- 11-2. Он состоит из цинкового стакана 6, внутри которого размещен угольный стержень 9, окруженный агломератом 8. Между дном цинкового стакана и положительным полюсом имеется изолирующая прокладка 10 из пропитанного парафином картона, предохраняющего элемент от внутреннего короткого за1мыкания. Между агломератом и цинком помещается паста 7 (смесь нашатыря и пшеничной муки с примесью хлористого цинка и  других солей), которая и йвляется электролитом элемента. Пространство над агломератом заполняется опилка-Ми 4 и заливается смолой 5, в которую вставлена трубка 1, служащая для отвода газов (аммиака), выделяющихся в процессе работы элемента. Сосуд элемента, являющийся одновременно и его отрицательным полюсом, изолируется при помощи картонного пропарафиненного футляра. Недостатком сухих элементов является то, что они выпускаются заполненными пастой, вследствие чего, начиная с самого момента их изготовления, все активные материалы находятся в соприкосновении друг с другом. (Вследствие этого в элементе с момента его изготовления начинаются побочные химические реакции, приводящие к саморазряду, т. е. к потере им емкости. Емкость сухих элементов может быть значительно увеличена, если в дополнение к химической применить еще воздушную деполяризацию. В элементах воздушно-марганцевой деполяризации в агломерат добавляется активированный уголь, а над ним устанавливается картонная коробка, соединенная с окружающим воздухом. В результате этого кислород воздуха во время работы элемента поглощается активированным углем, увеличивая интенсивность деполяризации и тем самым емкость элемента (примерно в 2 раза). В современных конструкциях гальванических элементов используется воздушная деполяризация и .более эффективные электрохимические системы, позволяющие увеличить емкость и улучшить их эксплуатационные свойства. Одной из наиболее совершенных систем этого типа для стационарных условий эксплуатации являются щелочные элементы типа ВД. Действие таких элементов основано на иапользоваяии электрохимической системы: цинк - раствор едкого кали - аетивированный пористглй уголь, адсорбирующий кислород из воздуха. 278 Рис. 11-2. Конструкции сухого элемента Лекланше. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 [90] 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 |