Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск
Вхід в абонемент


Интернет реклама УБС






Реферат на тему:

Изобретение аккумулятора

Открытие аккумуляторного эффекта относится к одному из важнейших открытий в области электротехники. Довольно часто возникает необходимость питать электрические приборы или механизмы в таком месте, где нет источников питания Долгое время для этих целей использовали гальваническую батарею, но она была очень слабым, дорогим и достаточно громистким источником тока.

В 1802 году Риттер открыл, что медные пластины, опущении в кислоту и соединении с гальванической батареей, заряжаются и их потом можно в течение короткого времени использовать как постоянный источник тока. В 1854 году немецкий военный врач Вильгельм Зинстеден наблюдал следующий эффект: при пропускании тока через свинцовые электроды, которые были погружены в серную кислоту, положительный электрод покрывался двуокисью свинца, в то время как отрицательный электрод не подвергался никаким изменениям. Если в таком элементе делали короткое замыкание, прекратив пропускать через него ток от постоянного источника, который находился до тех пор пока двуокись свинца не растворялся в кислоте. Таким образом, Зинстеден вплотную приблизился к созданию аккумулятора, но он не сделал никаких практических выводов из своего наблюдения. Только пять лет спустя, французский инженер Гастон Планте случайно сделал то же открытие и совершил первый в истории аккумулятор. Таким образом было начато века аккумуляторной техники.

Аккумулятор Планте состоял из двух одинаковых свинцовых пластин, которые были намотаны на деревянный цилиндр. Друг от друга они отделялись тканевой прокладкой. Таким образом прибор помещали в емкость с подкисленной водой и зьеднювалы с электрической батареей. Через несколько часов, отключив батарею, можно было забирать с аккумулятора ток, который сохранял в течение длительного времени свое значение.

Как же объяснить процессы, которые проходят в аккумуляторе? Как и в гальваническом элементе, электрический ток здесь - результат химической реакции, которая может протекать многократно в обе стороны. Предположим, что мы начинаем зарядку аккумулятора, который сел, присоединив его к источнику постоянного тока. Обычно заряженная масса положительной свинцовой пластины содержит в себе остатки предыдущего цикла - только окись свинца PbO и сернокислый свинец PbSO4, а отрицательная только окись свинца PbO. Под действием электрического тока электролит - подкисленной вода - начинает разлагаться: на положительном электроде выделяется кислород, который окисляет окись свинца и солянокислый свинец к перекиси PbO2, а на отрицательной пластине выделяется водород. Последний зеднюеться с кислородом окиси, образуя металлический свинец и воду. Затем газ начинает накапливаться в порах свинцовой пластины.

Если заряджденний аккумулятор включить в сеть, то ток, который проходил через аккумулятор во время зарядки, меняет свое направление. В результате чего на той пластине, где раньше выделялся кислород, начинает выделяться водород, который вступает в реакцию с кислородом перекиси свинца. На второй пластине проходит выделение кислорода. Серная кислота из жидкости переходит в положительный электрод и снова образует сернокислый свинец, тогда как водород и свинец на отрицательной пластине окисляется, первый - в воду, второй - в окись свинца. В упрощенном виде химическая реакция разрядки имеет вид:

Pbo2 + Pb + 2H2SO4 = 2 PbSO4 + 2H2O

При зарядке явления идут в противоположную сторону. Эта реакция сопровождается выделением электрического тока до тех пор, пока количество окиси свинца на двух пластинах будет одинаковой. Та же реакция проходит при разомкнутом аккумуляторе, но медленнее. При зарядке (вследствие выделения кислотного остатка в раствор) освобождена масса жидкости в аккумуляторе увеличивается, а при разрядке - уменьшается (поскольку при разрядке серная кислота зеднюеться с окисью свинца и образует на электроде сернокислый свинец). Во время разрядки энергия химических реакций превращается в электрическую, а во время зарядки наоборот.

Существенным недостатком аккумулятора Планте была его небольшая емкость - он быстро разряжался. Позже Планте заметил, что емкость можно увеличить специальной подготовкой свинцовых пластин, которые должны быть по возможности более пористыми. Чтобы добиться этого Планте разряжал аккумулятор, а затем через него вновь пропускал ток, но уже в противоположном направлении. Этот процесс формовки пластин продолжался много раз в течение 500 часов и имел целью увеличить на обеих пластинах сплой окиси свинца.

До тех пор пока не была изобретена динамо-машина, аккумуляторы имели для электротехников никакого интереса, но когда появилась возможность легко и быстро заряжать их с помощью генератора, аккумуляторы получили широкое распространение. В 1882 году Камилл Фор значительно усовершенствовал технику изготовления аккумуляторных пластин. Если аккумулятор Планте начинал хорошо работы лишь после многочисленной зарядки и разрядки, в аккумуляторе Фора формирование пластин происходило гораздо быстрее. Суть усовершенствования Фора заключалась в том, что он придумал покрывать каждую пластину суриком или другим окисью свинца. При зарядке слой вещества на одной из пластин превращался в перекись, тогда как на второй пластине вследствие реакции получалась низкая степень окиси. Во время этих процессов на обеих пластинах образовывался слой окислов с пористым строением, что вызывало скопление газов, которые выделяются на электродах. Чтобы масса окислов, которая образовалась на пластинах не отваливалась их покрывали тканью. Аккумулятор Флора не только заряжался скорее аккумулятора Планте, но имел значительно большую емкость и мог давать больший ток. Он состоял из параллельных свинцовых пластин, размещенные на малом расстоянии друг от друга и соединены через одну, так чтобы каждый электрод одного знака помещался между двумя электродами противоположного знака.

На изобретение Фора обратили внимание электротехники. Немецкий банкир Фолькмар, который взялся за производство аккумуляторов Фора, в дальнейшем усовершенствовал их. В предыдущих аккумуляторах, как уже говорилось, слой окиси плохо держался на решетке и легко отваливался. Это было серьезным недостатком конструкции, поскольку мешало применять аккумуляторы в транспорте. Чтобы исправить этот недостаток Фолькмар предложил делать свинцовые пластины не сплошными, а в виде решеток, отверстия которых набивали губчатым свинцом. На таких решетках активная масса не просто налипала к свинцу, а прочно держалась в ячейках.

В начале ХХ века усовершенствованием аккумулятора занялся Эдисон, который захотел его сделать более приспособлена к транспорту. В связи с поставленной задачей нужно было уменьшить массу аккумулятора, увеличить емкость, освободиться от ядовитого свинца и едкой серной кислоты, которая быстро разъедала свинцовые пластины, после чего их нужно было менять. Обычно Эдисон приступил к работе с большим размахом: он создал специальную лабораторию с большим штатом специалистов-химиков и поручил им провести опыты по всем перечисленным направлениям. По существу речь шла о создании нового типа аккумулятора, в котором электролитом был луг, а отрицательным электродом - измельченное железо с примесями. Длительный период нельзя выбрать материал для положительного электрода. Потому что


Страницы: 1 2