Довгий часгалузь застосування повітряно-цинкових елементів живленняне виходила за межі медицини. Висока ємність та довгий термінслужби (у неактивному стані) дозволили їм безперешкодно зайняти нішу одноразових батарейок для слухових апаратів. Але останніми роками спостерігається велике зростання інтересу до цієї технології у автовиробників. Дехто вважає, що знайшлася альтернативу літію. Чи так це?
Повітряно-цинкова батарея для електромобіля може бути влаштована наступним чином: в розділену на відсіки ємність вставлені електроди, на яких адсорбується і відновлюється кисень повітря, а також спеціальні касети, що знімаються, заповнені витратним матеріалом анода, в даному випадку гранулами цинку. Між негативними та позитивними електродами прокладається сепаратор. Як електроліт може використовуватися водний розчин гідроксиду калію, або розчин хлориду цинку.
Повітря, що надходить ззовні, за допомогою каталізаторів утворює у водному розчині електроліту гідроксильні іони, які окислюють цинковий електрод. У ході цієї реакції вивільняються електрони, що утворюють електричний струм.
Переваги
Світові запаси цинку за деякими оцінками становлять приблизно 1.9 гігатон. Якщо розпочати світове виробництво металевого цинку зараз, то вже за кілька років можна буде забезпечити складання мільярда повітряно-цинкових акумуляторів ємністю 10 кВт*год кожен. Наприклад, для створення такої ж кількості за нинішніх умов видобутку літію потрібно понад 180 років. Доступність цинку дозволить ще й зменшити ціну на акумуляторні батареї.
Дуже важливим є те, що повітряно-цинкові елементи, маючи прозору схему рециклювання відпрацьованого цинку, є екологічно чистими виробами. Матеріали, що використовуються тут, не отруюють навколишнє середовище і можуть бути відпрацьовані вдруге. Продукт реакції повітряно-цинкових елементів живлення (оксид цинку) також абсолютно безпечний для людини та її довкілля. Не дарма оксид цинку застосовується як основний компонент для дитячої присипки.
Головною ж перевагою, завдяки якій електромобілебудівники дивляться на цю технологію з надією, є висока щільністьенергії (у 2-3 рази вище, ніж у li-ion). Вже зараз енергоємність Zinc-Air досягає 450 Вт * год / кг, але теоретична щільність може становити 1350 Вт * год / кг!
Недоліки
Якщо ми не їздимо на електромобілях з повітряно-цинковими батареями, то є й недоліки. По-перше, такі елементи складно зробити перезаряджається з достатньою кількістю циклів розряду/заряду. В ході роботи повітряно-цинкової батареїелектроліт просто висихає, або проникає дуже глибоко в пори повітряного електрода. А оскільки цинк, що осаджується, розподіляється нерівномірно, утворюючи розгалужену структуру, між електродами нерідко відбуваються короткі замикання.
Вчені намагаються знайти вихід. Американська компанія ZAI вирішила цю проблему простою заміною електроліту та додаванням свіжих картриджів із цинком. Природно, для цього буде потрібна розвинена інфраструктура заправних станцій, на яких відбуватиметься зміна окисленого активного матеріалу в анодній касеті на новий цинк.
І хоча економічна складова проекту поки не опрацьована, виробники стверджують, що вартість такої «зарядки» буде суттєво нижчою за заправку машини з ДВС. Крім того, процес зміни активного матеріалу вимагатиме не більше 10 хвилин. Навіть надшвидкі за цей час зможуть заповнити лише 50% свого потенціалу. Минулого року корейська компанія Leo Motors вже продемонструвала повітряно-цинкові батареї ZAI на своїй електричній вантажівці.
Працює над удосконаленням Zinc-Air батареї та технологічна фірма зі Швейцарії ReVolt. Вона запропонувала спеціальні гелеутворюючі та в'яжучі добавки, що контролюють вологість та форму цинкового електрода, а також нові каталізатори, які суттєво покращують роботу елементів.
Все ж таки інженерам обох компаній так і не вдалося подолати рубіж у 200 циклів розряду/заряду Zinc-Air. Тому говорити про повітряно-цинкові елементи, як про електромобільні батареї, поки що зарано.
Мініатюрні повітряно-цинкові елементи живлення (гальванічні «таблетки») номінальною напругою 1,4В застосовуються для надійної та безперебійної роботи аналогових та цифрових слухових апаратів, підсилювачів звуку та кохлеарних імплантів. Висока екологічність мікробатарейок та нездатність давати протікання забезпечують повну безпекуспоживачів. Наш інтернет-магазин пропонує вам купити за доступними цінами найширший асортимент високоякісних батарей до слухових апаратів внутрішньоканального, внутрішньовушного та завушного типів.
Переваги батарейок для слухових апаратів
У корпусі повітряно-цинкової батареї розташований анод із цинку, повітряний електрод та електроліт. Каталізатором реакції окислення та утворення електричного струму виступає атмосферний кисень, що надходить через спеціальну мембрану в корпусі. Така конфігурація елемента живлення забезпечує низку експлуатаційних переваг:
- компактність та мала вага;
- простоту зберігання та застосування;
- рівномірну віддачу заряду;
- низький саморозряд (від 2% на рік);
- Великий термін служби.
Щоб ви могли своєчасно замінювати зношені батареї на нові у пристроях слабкої, середньої та сильної потужності, ми реалізуємо батарейки для слухових апаратів у СПб у зручних упаковках по 4, 6 або 8 шт.
Як правильно купити батарейки для слухових апаратів
На нашому сайті завжди можна купити в роздріб та гуртом батарейки для апарату посилення слуху від відомих виробників Renata, GP, Energizer, Camelion. Щоб коректно підібрати типорозмір елемента живлення, скористайтеся нашою таблицею, орієнтуючись на колір захисної плівки та тип апарату.
Увага! Після зняття кольорової герметизуючої наклейки необхідно почекати кілька хвилин і лише після цього вставляти «таблетку» у пристрій. Цей час необхідний для попадання достатньої кількості кисню всередину батареї та її виходу на повну потужність.Наші ціни нижчі, ніж у конкурентів, тому що ми купуємо безпосередньо у виробника.
У п'ятому номері нашого журналу ми розповіли, як самим зробити газовий акумулятор, а у шостому – свинцево-поташний. Пропонуємо читачам ще один тип джерела струму – повітряно-цинковий елемент. Цей елемент не вимагає заряджання в процесі експлуатації, що є дуже важливою перевагою перед акумуляторами.
Повітряно-цинковий елемент зараз - найбільш досконале джерело струму, так він володіє порівняно високою питомою енергією (110-180 Вт-ч/кг), простий у виготовленні та експлуатації і найбільш перспективний у сенсі збільшення його питомих характеристик. Теоретично розрахована питома потужність повітряно-цинкового елемента може становити 880 Вт-ч/кг. Якщо буде досягнуто хоча б половина цієї потужності, елемент стане серйозним суперником двигуна внутрішнього згоряння.
Дуже важлива перевага повітряно-цинкового елемента.
мале зміна напруги при навантаженні з його розряду. Крім того, такий елемент має значну міцність, так як його посудина може бути виготовлена зі сталі.
Принцип роботи повітряно-цинкових елементів заснований на використанні електрохімічної системи: цинк – розчин їдкого калію – активоване вугілля, що адсорбує кисень повітря. Підбираючи склади електроліту, активної маси електродів та вибираючи оптимальну конструкцію елемента, можна значно збільшити його питому потужність.
Ці елементи відрізняються найбільшою щільністю з усіх сучасних технологій. Причиною стали компоненти, що використовуються в цих акумуляторах. Як катодного реагенту у цих елементах використовується атмосферний кисень, що відбилося у тому назві. Для того щоб повітря реагувало з анодом з цинку, в корпусі батарейки виконані невеликі отвори. Як електроліт у цих елементах використовується гідроксид калію, що володіє високою провідністю.
Спочатку створені як джерела живлення, що не заряджаються, цинково-повітряні елементи характеризується довгим і стабільним терміном зберігання, принаймні, якщо зберігати їх герметично від повітря, в неактивному стані. У цьому випадку протягом року зберігання такі елементи втрачають близько 2 відсотків ємності. Як тільки повітря потрапляє в батарею, ці батарейки живуть не довше місяця, незалежно від того, чи будете ви їх використовувати, чи ні.
Деякі виробники почали використовувати ту ж саму технологію в елементах, що заряджаються. Найкраще такі елементи зарекомендували себе при тривалій роботі в малопотужних пристроях. Основним недоліком цих елементів є високий внутрішній опір, що означає, що для досягнення високої потужності, вони повинні бути величезного розміру. А це означає необхідність створення в ноутбуках додаткових відсіків для батарейок, що за розміром можна порівняти з самим комп'ютером.
Але слід зазначити, що таке застосування вони почали отримувати нещодавно. Перший такий продукт – спільний витвір Hewlett-Packard Co. та AER Energy Resources Inc. - PowerSlice XL - показав недосконалість цієї технології при використанні в портативних комп'ютерах. Ця батарейка, створена для ноутбука HP OmniBook 600, важила 3,3 кг - більше, ніж сам комп'ютер. Роботи ж вона забезпечувала лише 12 годин. Компанія Energizer також почала використовувати цю технологію у своїх маленьких ґудзикових батарейках, що використовуються у слухових апаратах.
Підзарядка батарей – теж не така проста справа. Хімічні процеси дуже чутливі до електричного струму, що подається на батарейку. Якщо напруга, що подається, буде надто низькою, то батарейка віддаватиме струм, а не приймати. Якщо напруга буде дуже високою, можуть початися небажані реакції, здатні зіпсувати елемент. Наприклад, при піднятті напруги обов'язково буде підвищуватися сила струму, в результаті батарейка перегріється. А якщо продовжувати заряджати елемент вже після того, як він буде повністю заряджений, у ньому можуть почати виділятися вибухонебезпечні гази і навіть вибух.
Технології підзарядки
Сучасні пристроїдля підзарядки – це досить складні електронні прилади з різними ступенями захисту – як вашої, так і ваших батарейок. У більшості випадків для кожного типу елементів існує власний зарядний пристрій. При неправильному використанні зарядного пристрою можна зіпсувати не тільки батареї, а й сам пристрій, або навіть системи живлення батареями.
Існує два режими роботи зарядних пристроїв- з постійною напругою та з постійним струмом.
Найпростішими є пристрої з постійною напругою. Вони завжди виробляють одну і ту ж напругу, і подають струм, що залежить від рівня заряду батареї (і від інших навколишніх факторів). У міру заряджання батареї її напруга збільшується, тому зменшується різниця між потенціалами зарядного пристрою та батареї. У результаті ланцюга протікає менший струм.
Все, що потрібно для такого пристрою - трансформатор (для зменшення напруги зарядки до рівня, необхідного батареєю) і випрямляч (для випрямлення змінного струмуу постійний, який використовується для заряду батареї). Такими простими пристроями заряджання користуються для заряду автомобільних і корабельних акумуляторів.
Як правило, подібними ж пристроями заряджаються свинцеві батареїдля джерел безперебійного живлення. Крім того, пристрої з постійною напругою використовуються і для заряджання літій-іонних елементів. Тільки там додані схеми для захисту батарей та їх господарів.
Другий вид зарядних пристроїв забезпечує постійну силу струму та змінює напругу для забезпечення необхідної величини струму. Як тільки напруга досягає рівня повного заряду, заряджання припиняється. (Пам'ятайте, напруга, створювана елементом, падає в міру розряду). Зазвичай такими пристроями заряджають нікель-кадмієві та нікель-металгідридні елементи.
Крім потрібного рівня напруги, зарядні пристрої повинні знати, скільки часу потрібно заряджати елемент. Батарейку можна зіпсувати, якщо занадто довго заряджати її. Залежно від виду батареї та від інтелекту зарядного пристрою для визначення часу підзарядки використовується кілька технологій.
У найпростіших випадках для цього використовується напруга, що виробляється батареєю. Зарядний пристрій стежить за напругою батареї і вимикається в той момент, коли напруга батареї досягає порогового рівня. Але така технологія підходить далеко не всім елементам. Наприклад, для нікель-кадмієвих вона неприйнятна. У цих елементах крива розряду близька до прямої і визначити рівень порогової напруги буває дуже складно.
Більш "витончені" зарядні пристрої визначає час заряджання за температурою. Тобто пристрій стежить за температурою елемента і вимикається, або зменшує струм заряду, коли батарея починає нагріватися (що означає надмірність заряду). Зазвичай такі елементи живлення вбудовуються термометри, які стежать за температурою елемента і передають зарядному пристрою відповідний сигнал.
"Інтелектуальні" пристрої використовують обидва ці методи. Вони можуть перейти з великого струму заряду на малий, або можуть підтримувати постійний струмза допомогою спеціальних датчиків напруги та температури.
Стандартні зарядні пристрої дають менший струм заряду ніж струм розряду елемента. А зарядні пристрої з більшим значенням струму дають більший струм ніж номінальний струм розряду батареї. Пристрій для безперервної підзарядки малим струмом використовують настільки невеликий струм, що він хіба що не дає батареї саморозрядитися (за визначенням такі пристрої і використовуються для компенсації саморозрядження). Зазвичай струм заряду в таких пристроях становить одну двадцяту або одну тридцяту номінального струму розряду батареї. Сучасні пристрої заряджання часто можуть працювати на кількох значеннях струмів заряду. Спочатку вони використовують більше високі значенняструму і поступово перемикаються на низькі, при наближенні до повного заряду. Якщо використовується батарейка, яка витримує підзарядку малим струмом (нікель-кадмієві, наприклад, не витримують), то в кінці циклу підзарядки пристрій перемкнеться в цей режим. Більшість зарядних пристроїв для ноутбуків та стільникових телефоніврозроблені так, що можуть бути постійно підключені до елементів і не завдавати їм шкоди.
З кожним днем зростає кількість людей, які використовують як джерело живлення для слухових апаратів повітряно-цинкові батарейки. Ці елементи живлення екологічно безпечні і завдяки підвищеній ємності служать значно довше, ніж інші види батарейок. Однак точний термін служби елемента, що використовується, назвати складно, він залежить від багатьох факторів. У певні моменти у користувачів виникають питання та нарікання.<Радуга Звуков>постарається дати вичерпну відповідь на дуже важливе питання: так від чого залежить термін служби батареї?
ГІДНОСТІ...
Протягом багатьох років основним джерелом енергії для слухових апаратів служили ртутно-окисні батареї. Однак у середині 90-х років. зрозуміли, що вони остаточно застаріли. По-перше, вони містили ртуть – вкрай шкідливу речовину. По-друге, виникли і почали бурхливо завойовувати ринок цифрові СА, які пред'являють принципово інші вимоги до характеристик елементів живлення.
На зміну ртутно-окисної прийшла повітряно-цинкова технологія. Вона унікальна тим, що як один з компонентів (катода) хімічного елементахарчування використовується кисень навколишнього повітря, що надходить через спеціальні отвори. Завдяки видаленню з корпусу батарейки оксиду ртуті або срібла, які досі служили як катод, у ньому звільнилося більше простору для цинкового порошку. Тому повітряно-цинкова батарея є більш енергоємною, якщо порівнювати між собою різні типибатарейок однакового об'єму. Завдяки цьому дотепному рішенню повітряно-цинкова батарейка залишатиметься поза конкуренцією доти, доки її ємність обмежуватиметься крихітним обсягом сучасних мініатюрних СА.
На плюсовій стороні батарейки є один або кілька отворів (залежно від її величини), в які надходить повітря. Хімічна реакція, в ході якої генерується струм, протікає досить швидко і повністю завершується протягом двох-трьох місяців навіть без навантаження на батарейку. Тому в процесі виготовлення ці отвори закривають захисною плівкою.
Для підготовки до роботи необхідно видалити наклейку та дати час активній речовині насититись киснем (від 3 до 5 хвилин). Якщо почати експлуатацію батареї відразу після розтину, то активація відбудеться лише в поверхневому шарі речовини, що суттєво позначиться на терміні служби.
Важливу роль відіграє розмір батареї. Чим він більший, тим більше в ній запасів активної речовини, а отже, і більше накопиченої енергії. Тому найбільшою ємністю має батарейка 675 типорозміру, а найменшою - 5 типорозміру. Місткість батарейок залежить і від фірми-виробника. Наприклад, для батарейок 675 типорозміру вона може змінюватись від 440 мАг до 460 мАг.
І ОСОБЛИВОСТІ
По-перше, напруга, що постачається батареєю, залежить від часу її роботи, а точніше сказати, від ступеня її розрядки. Нова повітряно-цинкова батарейка може давати напругу до 1,4, але лише на короткий час. Потім напруга падає до 1,25, і тримається тривалий час. А під кінець експлуатації батареї напруга різко знижується до величини менше 1 В.
По-друге, повітряно-цинкові батареї функціонують краще, ніж тепліше навколо. При цьому звичайно не слід перевищувати максимальну температуру, встановлену для даного виду батарейок. Це стосується всіх батарейок. Але особливість повітряно-цинкових батарейок полягає в тому, що їхня продуктивність залежить ще й від вологості повітря. Протікають у ній хімічні процеси залежить від наявності певної кількості вологи. Говорячи простіше: чим спекотніше і вологіше, тим краще (це стосується лише батарейок для СА!). А те, що вологість негативно діє на інші компоненти слухової системи – це вже інше питання.
По-третє, внутрішній опір батареї залежить від низки факторів: температура, вологість, час роботи та технології, що використовується фірмою-виробником. Чим вище температура і вологість, тим менше імпеданс, що благотворно впливає на роботу слухової системи. У нової 675 батарейки внутрішній опір становить 1-2 Ом. Однак наприкінці терміну служби ця величина може зрости до 10 Ом, а в 13 батарейки - до 20 Ом. Залежно від виробника, ця величина може значно змінюватися, що створює проблеми у разі потреби максимальної потужності, записаної в технічному паспорті.
При перевищенні критичної величини споживання струму кінцевий ступінь або вся слухова система відключається, щоб батарейка могла відновитися. Якщо після<дыхательной паузы>батарейка знову починає давати струм у кількості, достатній для експлуатації, СА знову вмикається. У багатьох слухових системах повторне включення супроводжується звуковим сигналом, тим же, який повідомляє про падіння напруги в батарейці. Тобто, в ситуації, коли СА відключається через високе споживання струму, при його повторному включенні звучить сигнал, що сповіщає, хоча батарейка може бути абсолютно новою. Ця ситуація зазвичай спостерігається в тому випадку, коли до слухового апарату надходить дуже високий вхідний УЗД, а сам апарат налаштований на повну потужність.
Чинники, які впливають термін служби
Одним із основних завдань, що стоять перед батарейками, є забезпечення постійної подачі струму протягом усього терміну служби батареї.
Насамперед термін служби батареї визначається типом використовуваного СА. Як правило, аналогові апарати споживають більший струм, ніж цифрові, а потужні – більше, ніж малопотужні. Типові значення споживаного струму для апаратів середньої потужності становлять від 0.8 до 1.5 мА, а для потужних та надпотужних апаратів - від 2 до 8 мА.
Цифрові СА загалом виявляють більшу економічність, ніж аналогові СА тієї ж потужності. Однак їм притаманний один недолік - у момент перемикання програм або автоматичного спрацьовування складних функційобробки сигналу (придушення шумів, розпізнавання мови тощо.) ці апарати споживають значно більший струм, ніж у звичайному режимі. Потреба енергії може зростати і знижуватися залежно від цього, яку функцію з обробки сигналу здійснює Наразіцифрова схема, і навіть від того, чи вимагає корекція втрати слуху пацієнта різного посилення за різних вхідних УЗД.
Навколишня акустична ситуація також впливає на термін служби батарейок. У тихій обстановці рівень акустичного сигналу зазвичай невисокий – близько 30-40 дБ. При цьому сигнал, що надходить до СА, також невеликий. У шумній обстановці, наприклад, у метро, електричці, на виробництві або галасливій вулиці рівень акустичного сигналу може досягати 90 і більше дБ (відбійний молоток - близько 110 дБ). Це веде до підвищення рівня сигналу, що виходить СА і, відповідно, підвищеного струму його споживання. При цьому починають позначатися і налаштування апарату - при більшому посиленні струму споживання також більше. Зазвичай навколишні шуми зосереджені в низькочастотному діапазоні, тому при більшому придушенні НЧ діапазону регулятором тембр струм споживання також знижується.
Струм споживання апаратів середньої потужності не надто залежить від рівня вхідного сигналу, але для потужних та надпотужних СА різниця досить велика. Наприклад, при вхідному сигналі інтенсивністю 60 дБ (при якій нормується струм споживання СА) сила струму становить 2-3 мА. При вхідному сигналі 90 дБ (і тих же налаштуваннях СА) струм зростає до 15-20 мА.
Методика оцінки терміну служби батареї
Зазвичай термін служби батареї оцінюється з урахуванням її номінальної ємності та розрахункового струму споживання апарату, зазначеного у технічних даних (паспорті) на апарат. Візьмемо типовий випадок: повітряно-цинкова батарея 675 типорозміру типовою ємністю 460 мАг.
При використанні в апараті середньої потужності зі струмом споживання 1.4мА теоретичний термін служби складе 460/1.4=328 годин. При носінні апарату протягом 10 годин на добу це означає більше місяця роботи апарату (328/10=32.8).
При живленні потужного апарату в тихій обстановці (струм споживання 2 мА) термін служби складе 230 годин, тобто близько трьох тижнів при 10-годинному носінні. Але, якщо ситуація шумна, то струм споживання може досягати 15-20 мА (залежно від типу апарату). У цьому режимі термін служби становитиме 460/20=23 години, тобто. менше 3 днів. Звичайно, всі 10 годин у такій обстановці ніхто не ходить, і реальний режим буде змішаним струмом споживання. Так що даний прикладлегко ілюструє методику розрахунку, даючи крайні значення терміну служби. Зазвичай термін служби батарей у потужному апараті розташовується в діапазоні від двох до трьох тижнів.
Використовуйте елементи живлення, призначені спеціально для слухових апаратів (які мають маркування або відповідні написи) відомих виробників джерел живлення (GP, Renata, Energizer, Varta, Panasonic, Duracell Activair, Rayovac).
Не порушуйте захисну плівкубатарейки (не відкривайте) до моменту встановлення в слуховий апарат.
Зберігайте батареї у блістерах при кімнатній температурі та нормальної вологості. Бажання<сберечь>довше батареї в холодильнику може призвести до прямо протилежного результату - СА з новою батареєю взагалі не запрацює.
Перед встановленням батареї в апарат витримайте її без плівки 3-5 хвилин.
Вимикайте СА, коли не користуєтеся. На ніч виймайте джерела живлення з апарата і залишайте відкритим відсік для батарей.