Napról napra nő azoknak a száma, akik cinklevegő akkumulátorokat használnak hallókészülékeik áramforrásaként. Ezek az akkumulátorok környezetbarátak, és megnövelt kapacitásuk miatt sokkal tovább tartanak, mint más típusú akkumulátorok. A felhasznált elem pontos élettartamát azonban nehéz meghatározni, ez sok tényezőtől függ. BAN BEN bizonyos pillanatokat A felhasználóknak kérdéseik és panaszaik vannak.<Радуга Звуков>megpróbál átfogó választ adni egy nagyon fontos kérdésre: mi határozza meg az akkumulátor élettartamát?
ELŐNYÖK...
Sok éven át a hallókészülékek fő áramforrása a higany-oxid elemek voltak. A 90-es évek közepén azonban. világossá vált, hogy teljesen elavultak. Először is higanyt tartalmaztak – rendkívül káros anyagot. Másodszor, megjelentek a digitális akkumulátorok, amelyek gyorsan meghódították a piacot, alapvetően eltérő követelményeket támasztva az akkumulátorok jellemzőivel szemben.
A higany-oxid technológiát felváltotta a cinklevegő technológia. Különlegessége, hogy a környező levegőből származó oxigént a vegyi akkumulátor egyik alkotóelemeként (katódjaként) használják, amely speciális lyukakon keresztül jut be. Az eddig katódként szolgáló akkumulátorházból a higanyt vagy az ezüst-oxidot eltávolítva több hely szabadult a cinkpor számára. Ezért a cink-levegő akkumulátorok energiaigényesebbek egymáshoz képest különböző típusok azonos méretű akkumulátorok. Ennek a zseniális megoldásnak köszönhetően a cink-levegő akkumulátor mindaddig páratlan marad, amíg kapacitását korlátozza a modern miniatűr akkumulátorok kis térfogata.
Az akkumulátor pozitív oldalán van egy vagy több lyuk (a méretétől függően), amelyekbe levegő jut be. A kémiai reakció, amelynek során az áram keletkezik, meglehetősen gyorsan lezajlik, és két-három hónapon belül teljesen befejeződik, még az akkumulátor terhelése nélkül is. Ezért a gyártási folyamat során ezeket a lyukakat védőfóliával borítják.
A munkára való felkészüléshez el kell távolítania a matricát, és időt kell adni a hatóanyagnak, hogy oxigénnel telítődjön (3-5 perc). Ha az akkumulátort a felnyitása után azonnal elkezdi használni, az aktiválás csak az anyag felületi rétegében történik, ami jelentősen befolyásolja annak élettartamát.
Az akkumulátor mérete fontos szerepet játszik. Minél nagyobb, annál több hatóanyag-tartalék van benne, és így annál több a felhalmozott energia. Ezért a legnagyobb kapacitású akkumulátor 675-ös, a legkisebb pedig 5-ös. Az akkumulátorok kapacitása a gyártótól is függ. Például a 675-ös méretű akkumulátorok esetében ez 440 mAh és 460 mAh között változhat.
ÉS JELLEMZŐK
Először is, az akkumulátor által szolgáltatott feszültség függ a működési idejétől, pontosabban a kisülés mértékétől. Az új cinklevegő akkumulátor 1,4 V-ig képes táplálni, de csak rövid ideig. Ezután a feszültség 1,25 V-ra csökken, és sokáig megmarad. És az akkumulátor élettartamának végén a feszültség meredeken csökken 1 V alá.
Másodszor, a cinklevegő akkumulátorok annál jobban működnek, minél melegebb van a környéken. Ebben az esetben természetesen nem szabad túllépni az ilyen típusú akkumulátorra beállított maximális hőmérsékletet. Ez minden akkumulátorra vonatkozik. De a cinklevegő akkumulátorok sajátossága, hogy teljesítményük a levegő páratartalmától is függ. A benne lejátszódó kémiai folyamatok bizonyos mennyiségű nedvesség jelenlététől függenek. Egyszerűen fogalmazva: minél melegebb és párásabb, annál jobb (ez csak a CA akkumulátorokra vonatkozik!). De az a tény, hogy a páratartalom negatív hatással van a hallórendszer egyéb összetevőire, az egy másik kérdés.
Harmadszor, az akkumulátor belső ellenállása számos tényezőtől függ: hőmérséklet, páratartalom, üzemidő és a gyártó által alkalmazott technológia. Minél magasabb a hőmérséklet és a páratartalom, annál kisebb az impedancia, ami jótékony hatással van a hallórendszer működésére. Az új 675-ös akkumulátor belső ellenállása 1-2 ohm. Az élettartam végén azonban ez az érték 10 ohmra nőhet, a 13. akkumulátor esetében pedig akár 20 ohmra. Gyártótól függően ez az érték jelentősen eltérhet, ami problémákat okoz, ha a műszaki adatlapon rögzített maximális teljesítményre van szükség.
Egy kritikus áramfelvételi érték túllépése esetén az utolsó fokozat vagy a teljes hallórendszer kikapcsol, hogy az akkumulátor helyreálljon. Ha azután<дыхательной паузы>az akkumulátor ismét elegendő áramot termel a működéshez, és az SA újra bekapcsol. Sok hallórendszerben az újraaktiválást kíséri hangjelzés, ugyanaz, amely értesíti Önt az akkumulátor feszültségeséséről. Vagyis olyan helyzetben, amikor az SA a nagy áramfelvétel miatt kikapcsol, ismételt bekapcsoláskor figyelmeztető jelzés hallható, bár lehet, hogy az akkumulátor teljesen új. Ez a helyzet általában akkor fordul elő, ha a hallókészülék nagyon magas bemeneti SPL-t kap, és a hallókészülék teljes teljesítményre van állítva.
Az élettartamot befolyásoló tényezők
Az akkumulátorok előtt álló egyik fő kihívás az állandó áramellátás biztosítása az akkumulátor teljes élettartama alatt.
Először is, az akkumulátor élettartamát a használt CA típusa határozza meg. Az analóg eszközök általában több áramot fogyasztanak, mint a digitális eszközök, és a nagy teljesítményű eszközök több áramot fogyasztanak, mint az alacsony fogyasztásúak. A közepes teljesítményű eszközök tipikus áramfelvételi értékei 0,8-1,5 mA, a nagy teljesítményű és ultra-teljesítményű eszközök esetében pedig 2-8 mA.
A digitális CA-k általában gazdaságosabbak, mint az azonos teljesítményű analóg CA-k. Van azonban egy hátrányuk - programváltáskor vagy összetett jelfeldolgozási funkciók (zajcsökkentés, beszédfelismerés stb.) automatikus elindításakor ezek az eszközök lényegesen több áramot fogyasztanak, mint normál mód. Az energiaigény emelkedhet és csökkenhet attól függően, hogy milyen jelfeldolgozási funkciót hajtanak végre a készülékben Ebben a pillanatban digitális áramkör, és még azt is, hogy a páciens halláskárosodásának korrekciója eltérő erősítést igényel-e különböző bemeneti SPL-eknél.
A környezeti akusztikai helyzet is befolyásolja az akkumulátor élettartamát. Csendes környezetben az akusztikus jelszint általában alacsony - körülbelül 30-40 dB. Ebben az esetben az SA-ba belépő jel is kicsi. Zajos környezetben, például metrón, vonaton, gyárban vagy zajos utcában, a hangjelzés szintje elérheti a 90 dB-t vagy többet (egy légkalapács kb. 110 dB). Ez a CA kimeneti jelszintjének növekedéséhez és ennek megfelelően megnövekedett áramfelvételhez vezet. Ugyanakkor a készülék beállításai kezdenek hatni - nagyobb erősítéssel az áramfelvétel is nagyobb. A környezeti zaj jellemzően az alacsony frekvenciájú tartományban koncentrálódik, ezért az alacsony frekvenciás tartomány hangszínszabályzóval történő nagyobb elnyomásával az áramfelvétel is csökken.
A közepes teljesítményű készülékek jelenlegi fogyasztása nem túlzottan függ a bemeneti jel szintjétől, de az erős és ultraerős CA-k esetében elég nagy a különbség. Például egy 60 dB intenzitású bejövő jelnél (amelynél az SA áramfelvétele normalizálódik) az áramerősség 2-3 mA. 90 dB bemeneti jel mellett (és ugyanazok a CA beállítások) az áramerősség 15-20 mA-re nő.
Az akkumulátor élettartamának felmérésének módszertana
Jellemzően az akkumulátor élettartamát a névleges kapacitás és a készülék becsült áramfelvételének figyelembevételével értékelik, amely az eszköz műszaki adataiban (útlevélben) szerepel. Vegyünk egy tipikus esetet: egy 675-ös cinklevegő-akkumulátor, amelynek tipikus kapacitása 460 mAh.
Közepes teljesítményű, 1,4 mA áramfelvételű készülékben történő használat esetén az elméleti élettartam 460/1,4 = 328 óra. A készülék napi 10 órás viselése esetén ez több mint egy hónapos üzemidőt jelent a készüléknek (328/10=32,8).
Ha egy nagy teljesítményű eszközt csendes környezetben táplálunk (áramfelvétel 2 mA), az élettartam 230 óra, azaz körülbelül három hét 10 órás kopással. De ha a környezet zajos, akkor az áramfelvétel elérheti a 15-20 mA-t (az eszköz típusától függően). Ebben az üzemmódban az élettartam 460/20=23 óra lesz, azaz. kevesebb, mint 3 nap. Persze ilyen környezetben senki nem mászkál 10 órát, ill valós mód keveredik a jelenlegi fogyasztásban. Így ezt a példát egyszerűen szemlélteti a számítási módszert, extrém értékeket adva az élettartamra vonatkozóan. Az akkumulátor élettartama egy nagy teljesítményű készülékben jellemzően két-három hétig terjed.
Használjon kifejezetten hallókészülékekhez tervezett (címkézett vagy ekként címkézett) akkumulátorokat, amelyeket jó hírű áramforrásgyártók (GP, Renata, Energizer, Varta, Panasonic, Duracell Activair, Rayovac) gyártanak.
Ne sértsd meg védőréteg elemeket (ne nyissa ki), amíg be nem helyezi a hallókészülékbe.
Tárolja az elemeket buborékcsomagolásban szobahőmérsékleten és normál páratartalom mellett. Szeretnék<сберечь>az akkumulátor hosszabb ideig tartó hűtőszekrényben tartása pontosan az ellenkező eredményhez vezethet - SA with új akkumulátor egyáltalán nem fog működni.
Mielőtt behelyezné az akkumulátort a készülékbe, hagyja fólia nélkül 3-5 percig.
Kapcsolja ki a CA-t, ha nem használja. Éjszaka távolítsa el az áramforrást a készülékből, és hagyja nyitva az elemtartót.
Magazinunk ötödik számában elmondtuk, hogyan készítsünk saját kezűleg gáz akkumulátort, a hatodikban pedig ólom-káli akkumulátort. Az olvasóknak egy másik típusú áramforrást kínálunk - levegő- cink elem. Ez az elem működés közben nem igényel töltést, ami nagyon fontos előny az akkumulátorokkal szemben.
A cink-levegő elem ma már a legfejlettebb áramforrás, hiszen viszonylag nagy fajlagos energiájú (110-180 Wh/kg), könnyen gyártható és üzemeltethető, fajlagos tulajdonságainak növelése szempontjából a legígéretesebb. Egy cink levegőcella elméletileg számított fajlagos teljesítménye elérheti a 880 Wh/kg-ot. Ha ennek a teljesítménynek akár a felét is elérjük, az elem nagyon komoly riválisa lesz a belső égésű motornak.
Nagyon fontos előnye cink levegő elem -
kis feszültségváltozás terhelés alatt, amikor lemerül. Ezenkívül egy ilyen elem jelentős szilárdsággal rendelkezik, mivel az edény acélból készülhet.
A cink levegőelemek működési elve egy elektrokémiai rendszer alkalmazásán alapul: cink - maró kálium oldat - aktív szén, amely adszorbeálja a levegő oxigénjét. Az elektrolit összetételének, az elektródák aktív tömegének kiválasztásával és az elem optimális kialakításának kiválasztásával jelentősen növelhető a fajlagos teljesítménye.
Mangán-cink elem. (1) fém kupak, (2) grafit elektróda ("+"), (3) cink csésze (""), (4) mangán-oxid, (5) elektrolit, (6) fém érintkező. Mangán-cink elem, ... ... Wikipédia
RC 53M (1989) Higany-cink cella („RC típusú”) galvánelem, amelyben a cink az anód ... Wikipédia
Oxyride Battery Az Oxyride™ akkumulátorok az eldobható (nem újratölthető) akkumulátorok márkanevei. a Panasonic által. Kifejezetten nagy fogyasztású készülékekhez készültek... Wikipédia
A normál Weston-elem, a higany-kadmium elem, egy galvanikus elem, amelynek emf-je nagyon stabil az idő múlásával, és esetenként reprodukálható. Referencia feszültségforrásként (VR) vagy feszültségszabványként használják... ... Wikipédia
Az SC 25 ezüst-cink akkumulátor másodlagos kémiai áramforrás, olyan akkumulátor, amelyben az anód ezüst-oxid, préselt por formájában, a katód keverék ... Wikipédia
Különböző méretű miniatűr elemek A miniatűr akkumulátort, egy gomb méretű elemet először az elektronikában használták széles körben karóra, ezért más néven ... Wikipédiának
A higany-cink cella („RC típusú”) egy galvánelem, amelyben az anód cink, a katód higany-oxid, az elektrolit pedig kálium-hidroxid oldat. Előnyök: állandó feszültség és hatalmas energiaintenzitás és energiasűrűség. Hátrányok: ... ... Wikipédia
Mangán-cink galvánelem, amelyben katódként mangán-dioxidot, anódként porított cinket, elektrolitként pedig lúgos oldatot, általában kálium-hidroxidot használnak. Tartalom 1 Feltalálás története ... Wikipédia
A nikkel-cink akkumulátor egy kémiai áramforrás, amelyben a cink az anód, a kálium-hidroxid lítium-hidroxid hozzáadásával az elektrolit, és a nikkel-oxid a katód. Gyakran rövidítve NiZn. Előnyök: ... ... Wikipédia
Az új termék az ígéretek szerint energiaintenzitásban háromszorosára meghaladja a lítium-ion akkumulátorokét, ugyanakkor feleannyiba kerül.
Ne feledje, hogy a cink-levegő akkumulátorokat ma már csak eldobható cellák vagy „újratölthető” formában gyártják, azaz a patron cseréjével. Az ilyen típusú akkumulátorok egyébként biztonságosabbak, mint a lítium-ion akkumulátorok, mivel nem tartalmaznak illékony anyagokat, és ennek megfelelően nem gyulladhatnak meg.
Az újratölthető opciók - vagyis az akkumulátorok - létrehozásának fő akadálya a készülék gyors leépülése: az elektrolit deaktiválódik, az oxidációs-redukciós reakciók lelassulnak, és már néhány újratöltési ciklus után teljesen leállnak.
Ahhoz, hogy megértsük, miért történik ez, először le kell írnunk a cink levegőcellák működési elvét. Az akkumulátor levegő- és cinkelektródákból és elektrolitból áll. A kisülés során a kívülről érkező levegő katalizátorok segítségével hidroxil-ionokat (OH -) képez a vizes elektrolitoldatban.
Oxidálják a cinkelektródát. A reakció során elektronok szabadulnak fel, amelyek áramot képeznek. Az akkumulátor töltésekor a folyamat ellenkező irányba megy: oxigén keletkezik a levegőelektródán.
Korábban az újratölthető akkumulátor működése során a vizes elektrolit oldat gyakran egyszerűen kiszáradt, vagy túl mélyen behatolt a levegőelektróda pórusaiba. Ezenkívül a lerakódott cink egyenetlenül oszlott el, elágazó szerkezetet alkotva, ami rövidzárlatot okozott az elektródák között.
Az új termék mentes ezektől a hiányosságoktól. Speciális zselésítő és összehúzó adalékok szabályozzák a cinkelektróda nedvességét és alakját. Emellett a tudósok új katalizátorokat javasoltak, amelyek szintén jelentősen javították az elemek teljesítményét.
Eddig a prototípusok legjobb teljesítménye nem haladja meg a több száz újratöltési ciklust (fotó: ReVolt).
James McDougall, a ReVolt vezérigazgatója úgy véli, hogy az első termékek a jelenlegi prototípusokkal ellentétben akár 200-szor is feltöltődnek, és hamarosan 300-500 ciklusra is képesek lesznek. Ez a jelző lehetővé teszi, hogy az elemet pl mobiltelefonok vagy laptopok.
Prototípus új akkumulátor a norvég SINTEF kutatási alapítvány fejlesztette ki, a ReVolt pedig kereskedelmi forgalomba hozza a terméket (illusztráció: ReVolt).
A ReVolt emellett cink-levegő akkumulátorokat is fejleszt elektromos járművekhez. Az ilyen termékek az üzemanyagcellákhoz hasonlítanak. A bennük lévő cink-szuszpenzió folyékony elektróda szerepét tölti be, míg a levegőelektróda csőrendszerből áll.
Az elektromosságot a szuszpenziónak a csöveken keresztül történő szivattyúzásával állítják elő. A kapott cink-oxidot ezután egy másik rekeszben tárolják. Feltöltés után ugyanazon az úton halad tovább, és az oxid visszaváltozik cinkké.
Az ilyen akkumulátorok több áramot tudnak termelni, mivel a folyékony elektróda térfogata sokkal nagyobb lehet, mint a levegőelektróda térfogata. McDougall úgy véli, hogy az ilyen típusú cellák két- és tízezerszeres újratöltésre képesek lesznek.