ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свинцовый аккумулятор и проблема электромобиля из "Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов " Автомобиль, без которого немыслима жизнь в современном обществе, стал вместе с тем основным источником загрязнения атмосферы крупных городов. По данным работы [3-14], из 142 млн. тонн загрязнений в США, учтенных в 1966 г., более 86 млн. тонн (или 60%) приходится на загрязнения от автомобилей. Основу этих загрязнений составляют СО, N0 и другие токсические веществу. В выхлопных газах содержатся также канцерогенные соединения. [c.99] Выбрасываемые двигателями внутреннего сгорания ядовитые газы в сырую погоду, соединяясь с туманом, образуют так называемый смог, представляющий серьезную опасность для здоровья и жизни людей в больших городах. Так, в районе Лос-Анджелеса (США), где загрязнение воздуха выхлопными газами достигает 90%, зарегистрировано свыше 60 смоговых дней в году. Особенно тяжелы последствия загрязнения окружающей среды в Японии, где на сравнительно небольшой территории с сильно развитой промышленностью проживает более 100 млн. человек. [c.99] Специалисты считают, что даже при оптимальных условиях контроля над загрязнением атмосферы выхлопными газами, его не удастся сколько-нибудь существенно снизить в течение ближайших 30—35 лет в связи с непрерывным увеличением количества автомобилей. Поскольку контроль над загрязнением и другие меры не в состоянии кардинально разрешить задачу обезвреживания выхлопных газов, в настоящее время повсеместно проводятся большие работы по переводу автомобиля на электротягу, т. е. по созданию электромобилей. [c.99] Необходимо отметить, что проблемой электромобиля интересовались сразу же после возникновения, производства электрических аккумуляторов, т. е. уже в восьмидесятых годах прошлого столетия, хотя тогда этот интерес не мог быть обусловлен задачей борьбы с загрязнениями атмосферой. Созданный И. В. Романовым в 1889 г. электромобиль развивал скорость до 35 км/ч, а заряда свинцовой аккумуляторной батареи хватало на 60 км пробега. В США (1893 г.) и во Франции (1895 г.) были созданы электромобили, работающие от свинцовых батарей. Эти машины получили впоследствии довольно большое распространение. Так, например, в 1900 г. в США электромобиль был более распространен, чем автомобиль. В дальнейшем электромобили эксплуатировались также и в других странах в Англии, Чехословакии и Германии. Однако малый запас хода, явно недостаточный для междугородных поездок, и небольшая скорость тогдашних машин, обусловленные низкой удельной энергией аккумуляторных батарей, не позволили электромобилю выдержать конкуренцию с автомобилем, и дальнейшие работы по созданию электромобилей были повсеместно прекращены. [c.100] В наше время электромобиль вновь привлек к себе всеобщее внимание в связи с бурным ростом автомобильного парка в крупных городах и загрязнением атмосферы этих городов. Над созданием новых, более эффективных электромобилей работают инженеры и исследователи многих промышленно развитых стран. Так, в США предполагается в течение 1975—1980 гг. затратить 160 млн. долларов на проведение научно-исследовательских работ по усовершенствованию аккумуляторных батарей и созданию электромобилей. В течение предыдущих пяти лёт (1969—1974 гг.) на указанные цели в США было израсходовано только 1,186 млн. долларов [3-19]. [c.100] К настоящему времени уже сконструированы образцы электромобилей, развивающих скорость от 40 до 100 км/ч и имеющие запас хода от 50 до 190 км (табл. 3-7 [3-15]). Почти все перечисленные в табл. 3-7 машины функционируют от свинцовых батарей. [c.100] И 96 В для грузового электромобиля. В этих конструкциях реализованы следующие усовершенствования. Для изготовления аккумуляторных пластин применены облегченные токоведущие основы (решетки), изготовленные из свинцово-сурьмяно-мышьяковистого сплава. Масса единицы объема решетки составляет 2,25 г/см , а отношение массы активного материала к массе решетки в пластине— 1,65. В качестве сепараторов использован поровинил, имеющий наименьшее сопротивление. Для изготовления сосудов и крышек применен полиэтилен низкого давления. В конструкции батареи использованы внутренние межэлементные соединения, проходящие через перегородку. Батарея имеет коллектор, с помощью которого выделяющиеся из аккумуляторов газы и пары кислоты выводятся через шланг из внутреннего пространства электромобиля наружу. Удельная энергия и емкость разработанных источников тока при различных режимах разряда приведены в табл. 3-8 и 3-9 [3-17]. Срок службы разработанных изделий составляет в среднем 300 циклов, В дальнейшем предполагается применить в этих изделиях металло-пластмассовые конструкции токоведущих основ, что будет способствовать существенному повышению удельных характеристик. [c.101] Разрядный ток, А Емкость, А-ч . [c.102] В [3-17] показано, что заряд аккумулятора при постоянном напряжении не следует точно уравнению (3-7), так как сильный разогрев электролита под влиянием большого тока в начале заряда ведет к росту коэффициента к. Поэтому в начале заряда наблюдается некоторый рост тока, а уже затем его экспоненциальное снижение по уравнению (3-7). Чтобы ограничить начальный ток и одновременно увеличить его конечное значение, рекомендуется последовательно с аккумулятором включать малое постоянное сопротивление (порядка внутреннего сопротивления аккумулятора или несколько выше ). Начальное напряжение на аккумуляторе при этом может составлять (при комнатной температуре) 2,4 В, а в конце заряда—2,58 В. Заряд продолжается 3—3,5 ч с коэффициентом использования тока 75—80%. Отметим, что заряд постоянным током продолжается 10 ч с коэффициентом использования тока 60—65%. [c.103] Снижение температуры окружающего воздуха требует увеличения зарядного напряжения. Так, если заряд ведется при 0°С, оно должно составлять 2,7 В, а при — 10°С— 2,8 В. При этом время заряда заметно не изменяется. Понижение температуры до — 20°С и ниже делает - проведение заряда невозможным. В этом случае требуется предварительный подогрев электролита (см. 1-2). [c.103] Из сказанного выше можно заключить, что полного решения проблемы электромобиля в обозримом будущем ожидать не следует. Однако, несмотря на отдаленность решения этой задачи, уже в настоящее время необходимы поиски, направленные как к созданию принципиально новых источников тока с высокой плотностью энергии, пригодных для удовлетворения потребностей электромобиля в будущем, так и к более рациональному использованию имеющихся возможностей свинцовых батарей для частичного перевода машин, обслуживающих магазины, склады, почтовые отделения и другие объекты в пределах больших городов, а также иные машины с ограниченным запасом хода и небольшой скоростью. [c.104] Современное состояние теории и технологии производства свинцовых аккумуляторов позволяет предположить, что в ближайшие годы будут созданы батареи с удельной энергией 40—50 Вт-ч/кг, а к концу восьмидесятых годов — 50—60 Вт-ч/кг. Учитывая высокую надежность свинцового аккумулятора и очень низкую его стоимость, можно надеяться, что использование свинцовых батарей в качестве источника питания двигателя электромобилей будет заметно расширено. [c.104] Что касается принципиально новых химических источников тока, пригодных для питания электромобиля, то рассмотрение этой проблемы не входит в задачу данной книги. Поэтому ограничимся лишь констатацией того, что перспективными для указанной цели являются источники тока, основанные на системах литий— хлор, литий—сера, натрий—сера, ряд разновидностей топливных элементов, а также никель-цинковый аккумулятор [3-14]. [c.104] Вернуться к основной статье