Цинк повітряний акумулятор. Повітряно-цинкові елементи: від батарей до акумуляторів. Стильний зовнішній вигляд

Повітряно-цинкові батареї набагато надійніші за своїх попередників: вони не течуть. Це означає, що батарейка, що раптово зіпсувалася, не виведе з ладу слуховий апарат. Втім, нові батарейки на повітряно-цинковій основі досить надійні і вкрай рідко перестають працювати раніше строку. Але й вони мають свої особливості.

Якщо у вас немає потреби змінювати елементи живлення в слуховому апараті, не слід знімати упаковку з батарейки. До експлуатації така батарейка заклеєна спеціальною плівкою, що перешкоджає проникненню повітря. Як тільки плівка знімається, катод (кисень) та анод (цинковий порошок) вступають у реакцію. Про це слід пам'ятати: якщо зняти плівку, батарея втрачає заряд незалежно від того, помістили її в апарат чи ні.

Повітряно-цинкові батареї - це елементи живлення нового покоління, що відрізняються серйозними перевагами перед своїми попередниками. Безперечно, вони набагато більш енергоємні та довговічні завдяки більшій місткості. Катод батареї - не окис срібла або ртуті, як в інших елементах живлення, а кисень, отриманий із повітря. Взаємодія катода та анода відбувається рівномірно протягом усього експлуатаційного терміну батареї. Слуховий апарат не потрібно буде постійно переналаштовувати і змінювати гучність через ослаблений елемент живлення. Як анод використовується порошковий цинк, який міститься в набагато більшій кількості, ніж анод в батарейках попереднього покоління - це забезпечує його енергоємність.

Розрядження батареї ви зможете помітити за таким характерним "симптомом": через кілька хвилин після включення слуховий апарат раптово замовкає. Це сигнал про те, що елементи живлення настав час змінити.

1. Батарейку рекомендується використовувати до кінця, а потім одразу міняти. Зберігати відпрацьовані елементи не варто.
2. Батарейки слід підбирати за розміром, зазначеним в описі слухового апарату.
3. Зберігайте батареї подалі від металевих виробів! Метал провокує замикання контактів, а це призведе до псування виробу.
4. Бажано носити із собою запасну батарейку, поміщену у спеціальний захисний пакет.
5. При встановленні батарейки дуже важливо визначати, де у неї сторона "плюс" (вона більш опукла та має отвори для повітря).
6. Вставляючи нову батарейку, зачекайте кілька хвилин після того, як відірвете захисну плівку: активна речовина повинна насититися киснем максимально. Це необхідно для повноцінного терміну служби батареї. Якщо поспішити, анод насититься киснем тільки на поверхні, і батарейка сяде раніше.
7. Якщо ви не користуєтеся слуховим апаратом, його слід відключати, а батарейки виймати.

8.Зберігати батареї слід у спеціальних блістерах, при кімнатній температурі та в недоступному для дітей місці.

Електрохімічні технології зберігання енергії швидко розвиваються. Компанія NantEnergy пропонує бюджетний цинково-повітряний акумулятор енергії.

Компанія NantEnergy, очолювана каліфорнійським мільярдером Патріком Сун-Шіонгом (Patrick Soon-Shiong), представила цинково-повітряний акумулятор енергії (Zinc-Air Battery), вартість якого істотно нижча від літій-іонних аналогів.

Цинково-повітряний акумулятор енергії

Батарея, захищена сотнею патентів, призначена для використання в системах зберігання енергії в енергетиці. За твердженням NantEnergy, її вартість нижча за сто доларів за кіловат-годину.

Пристрій цинково-повітряної батареївідрізняється простотою. При зарядці електрика перетворює оксид цинку на цинк і кисень. У фазі розряду в осередку цинк окислюється повітрям. Одна батарея, укладена в пластиковий корпус, за розмірами трохи більше, ніж портфель для паперів.

Цинк не є рідкісним металом, і проблеми обмеженості ресурсів, що обговорюються у зв'язку з літій-іонними акумуляторами, цинк-повітряні батареїне торкаються. Крім того, останні практично не містять шкідливих для навколишнього середовища елементів і цинк дуже легко переробляється для вторинного використання.

Важливо відзначити, що пристрій NantEnergy – це не прототип, а серійна модель, яка випробовувалась протягом останніх шести років «у тисячах різних місць». Ці батареї забезпечували енергією «більше 200 тисяч жителів Азії та Африки та використовувалися у більш ніж 1000 веж стільникового зв'язкупо всьому світу".

Настільки низька вартість системи зберігання енергії дозволить «перетворити електричну мережуу працюючу цілодобово повністю безвуглецеву систему», тобто засновану повністю на відновлюваних джерелах енергії.

Цинк-повітряні батареї - це не новинка, вони винайдені ще в XIX столітті і широко використовуються з 30-х років минулого століття. Основна сфера застосування цих джерел живлення - слухові апарати, портативні радіостанції, фототехніка… Певною науково-технічною проблемою, обумовленою хімічними властивостями цинку, було створення акумуляторів, що перезаряджаються. Зважаючи на все, цю проблему сьогодні значною мірою подолано. NantEnergy досягла того, що батарея може повторювати цикл заряду та розряду більше ніж 1000 разів без погіршення характеристик.

Серед інших параметрів, що вказуються компанією: 72 години автономії та 20-річний термін служби системи.

До кількості циклів та інших характеристик, звісно, ​​є питання, які треба уточнювати. Втім, деякі експерти в галузі накопичувачів енергії вірять у технологію. За результатами опитування GTM, проведеного в грудні минулого року, вісім відсотків респондентів вказали на цинкові батареї як на технологію, здатну замінити літій-іон у системах зберігання енергії.

Раніше глава Tesla Ілон Маск повідомляв, що вартість літій-іонних елементів (cells), що випускаються його компанією, може впасти нижче за $100/кВт*год у поточному році.

Часто доводиться чути, що поширення варіабельних ВДЕ, сонячної та вітрової енергетики, нібито гальмується (гальмуватиметься) через відсутність дешевих технологій зберігання енергії.

Це, зрозуміло, негаразд, оскільки накопичувачі енергії - лише з інструментів підвищення маневреності (гнучкості) енергосистеми, але з єдиний інструмент. До того ж, як бачимо, електрохімічні технології зберігання енергії розвиваються високими темпами. опубліковано

Якщо у вас виникли питання з цієї теми, задайте їх фахівцям та читачам нашого проекту.

Подаруйте собі радість повсякденного спілкування

Міжнародна компанія WIDEX з 1956 року займається виробництвом та продажем слухових апаратів. Ми постійно удосконалюємо пристрої, щоб забезпечити оптимальну чутність та комфорт для наших клієнтів.

В асортименті WIDEX апарати для слуху представлені п'ятьма категоріями:

• ПРЕМІУМ; БІЗНЕС; Комфорт; БЮДЖЕТ; ЕКОНОМ.

Наші переваги

Якщо Ви погано чули, зверніться до центру слуху WIDEX – ми допоможемо вирішити проблему. Наші фахівці підберуть апарати, які максимально відповідають індивідуальним особливостям. З нашою допомогою Ви повернете здатність чути всю різноманітність звуків.

Стильний зовнішній вигляд

В асортименті наших центрів слуху повний модельний ряд пристроїв сучасних форм та кольорів: мініатюрні внутрішньоканальні, витончені з ресівером у вусі, класичні завушні. Апарати та аксесуари Widex удостоєні міжнародних нагород за дизайн – RED DOT Design, Good Design, IF Design Award

Природне звучання апаратів

Апарати Widex роблять звуки впізнаваними, мова розбірлива, шум не дратує завдяки роботі цілого ряду запатентованих технологій Widex - формули посилення Widex, підсилювача мови, придушення тихого фонового шуму, компресії Inter Ear, широкого вхідного діапазону звуків від 5дБ до 113 дБ, TruSound Softner та інших технологій.

Гарантія якості

Працюємо за датськими стандартами Wideх. Є повний комплект міжнародних та російських дозвільних документів, вони підтверджують надійність та безпеку апаратів. Регулярно проводимо контроль якості та задоволеності користувачів.

Вартість «Все включено»

У вартість слухових апаратів входять всі необхідні консультації та обслуговування протягом терміну експлуатації апаратів. Персональний спеціаліст веде користувача в офісі, телефоном або через онлайн консультацію на сайті.

Мінімальні сервісні терміни

Гарантійні терміниремонту в сертифікованому сервісному центрі Widex Москва становлять 2-3 робочі дні. Щотижня доставляємо аппарти до Москви та назад за рахунок нашої компанії через регіональні центри слуху Widex. Ви можете контролювати статус виконання робіт із сервісного обслуговування.

Комфорт використання та стабільна робота апаратів

Індивідуальні корпуси до внутрішньоканальних, внутрішньовушних апаратів та індивідуальні вкладиші, виготовляються за 3D технологією CAMISHA Widex. Вони зручно розташовуються у вухах користувача, тому що повністю відповідають зліпкам слухових проходів. Щільне прилягання та оптимальний розмір виробів забезпечують коректну роботу систем апаратів та привабливий зовнішній вигляд пристрою.

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 безпеку споживачів. 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 струмувиступає атмосферний кисень, що надходить через спеціальну мембрану у 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, скористайтесь нашою таблицею, орієнтуючись на колір захисної плівкита тип апарату.

Наші ціни нижчі, ніж у конкурентів, тому що ми купуємо безпосередньо у виробника.

Вихід компактних акумуляторів на масовий ринок може значно змінити ситуацію в ринковому сегменті малогабаритних джерел автономного живлення для портативних комп'ютерів і цифрових пристроїв.

Енергетична проблема

а останні роки значно збільшився парк портативних комп'ютерів та різних цифрових пристроїв, багато з яких з'явилися на ринку зовсім недавно. Цей процес помітно прискорився через збільшення популярності мобільних телефонів. У свою чергу, стрімке зростання кількості портативних електронних пристроїв викликало серйозне збільшення попиту на автономні джерела електроенергії, зокрема на різні видибатарей та акумуляторів.

Проте необхідність забезпечення величезної кількості портативних пристроїв елементами живлення лише однією стороною проблеми. Так, у міру розвитку портативних електронних пристроїв збільшується щільність монтажу елементів і потужність мікропроцесорів, що використовуються в них - всього за три роки тактова частота використовуваних процесорів КПК зросла на порядок. На зміну крихітним монохромним екранам приходять кольорові дисплеї з високою роздільною здатністю та збільшеним розміром екрану. Усе це призводить до зростання енергоспоживання. Крім того, у сфері портативної електроніки явно простежується тенденція подальшої мініатюризації. З урахуванням перелічених факторів стає цілком очевидно, що збільшення енергоємності, потужності, довговічності та надійності використовуваних елементів живлення є однією з найважливіших умов забезпечення подальшого розвитку портативних електронних пристроїв.

Дуже гостро проблема відновлюваних джерел автономного живлення стоїть у сегменті портативних ПК. Сучасні технології дозволяють створювати ноутбуки, що практично не поступаються за своєю функціональною оснащеністю та продуктивністю повноцінним. настільним системам. Однак відсутність достатньо ефективних джерел автономного живлення позбавляє користувачів ноутбуків однієї з головних переваг даного виду комп'ютерів мобільності. Хорошим показником для сучасного ноутбука, оснащеного літій-іонним акумулятором, є час автономної роботи близько 4 годин 1, але для повноцінної роботив мобільних умовах цього явно недостатньо (наприклад, переліт з Москви до Токіо займає близько 10 годин, а з Москви до Лос-Анджелесу майже 15).

Одним із варіантів вирішення проблеми збільшення часу автономної роботипортативних ПК є перехід від нині поширених нікель-металгідридних та літій-іонних акумуляторів до хімічних паливних елементів 2 . Найбільш перспективними з точки зору застосування в портативних електронних пристроях та ПК є паливні елементи з низькою робочою температурою, такі як PEM (Proton Exchange Membrane) та DMCF (Direct Methanol Fuel Cells). Як паливо для цих елементів використовується водний розчин метилового спирту (метанолу) 3 .

Втім, на цьому етапі описувати майбутнє хімічних паливних елементів виключно в рожевих тонах було б занадто оптимістично. Справа в тому, що на шляху масового поширення паливних елементів у портативних електронних пристроях стоять як мінімум дві перешкоди. По-перше, метанол є досить токсичною речовиною, що передбачає підвищені вимоги до герметичності та надійності паливних картриджів. По-друге, для забезпечення прийнятної швидкості проходження хімічних реакцій у паливних елементах з низькою робочою температурою необхідно використовувати каталізатори. В даний час в PEM-і DMCF-елементах застосовуються каталізатори з платини та її сплавів, але природні запаси цієї речовини невеликі, а її вартість висока. Теоретично можливо замінити платину іншими каталізаторами, проте поки що жодному з колективів, які займаються дослідженнями в даному напрямку, не вдалося знайти прийнятної альтернативи. Сьогодні так звана платинова проблема є, мабуть, найбільшою перешкодою на шляху широкого поширення паливних елементів у портативних ПК та електронних пристроях.

1 Мається на увазі час роботи від штатного акумулятора.

2 Докладніше про паливні елементи можна прочитати у статті «Паливні елементи: рік надій», опублікованій у № 1’2005.

3 PEM-елементи, що працюють на газоподібному водні, оснащуються вбудованим конвертором для одержання водню з метанолу.

Повітряно-цинкові елементи

Але автори ряду публікацій вважають повітряно-цинкові батареї і акумулятори одним з підвидів паливних елементів, це не зовсім правильно. Ознайомившись з пристроєм та принципом роботи повітряно-цинкових елементів навіть у загальних рисах, можна зробити цілком однозначний висновок про те, що коректніше розглядати їх саме як окремий клас автономних джерел живлення.

Конструкція осередку повітряно-цинкового елемента включає катод та анод, розділені лужним електролітом та механічними сепараторами. Як катод використовується газодифузний електрод (gas diffusion electrode, GDE), водопроникна мембрана якого дозволяє отримувати кисень з атмосферного повітря, що циркулює через неї. «Паливом» є цинковий анод, що окислюється у процесі роботи елемента, а окислювачем кисень, одержуваний з надходить через «дихальні отвори» атмосферного повітря.

На катоді відбувається реакція електровідновлення кисню, продуктами якої є негативно заряджені гідроксид-іони:

O 2 + 2H 2 O +4e 4OH – .

Гідроксид-іони рухаються в електроліті до цинкового анода, де відбувається реакція окислення цинку з вивільненням електронів, які через зовнішній ланцюг повертаються на катод:

Zn + 4OH – Zn(OH) 4 2– + 2e.

Zn(OH) 4 2– ZnO + 2OH – + H 2 O.

Цілком очевидно, що повітряно-цинкові елементи не потрапляють під класифікацію хімічних паливних елементів: по-перше, в них використовується електрод (анод), а по-друге, паливо спочатку закладається всередину осередку, а не подається в ході роботи ззовні.

Напруга між електродами одного осередку повітряно-цинкового елемента становить 1,45, що дуже близько до аналогічного параметра лужних (алкалінових) батарейок. При необхідності, щоб отримати вищу напругу живлення, можна об'єднувати кілька послідовно з'єднаних осередків батарею.

Цинк є досить поширеним і недорогим матеріалом, завдяки чому при розгортанні масового виробництва повітряно-цинкових елементів виробники не будуть мати проблем із сировиною. Крім того, навіть на початковому етапі вартість таких джерел харчування буде цілком конкурентоспроможною.

Важливо і те, що повітряно-цинкові елементи є екологічними виробами. Матеріали, що застосовуються для їх виробництва, не отруюють довкілля та можуть бути повторно використані після переробки. Продукти реакції повітряно-цинкових елементів (вода та оксид цинку) теж абсолютно безпечні для людини та навколишнього середовища оксид цинку навіть застосовується як основний компонент дитячої присипки.

З експлуатаційних властивостей повітряно-цинкових елементів варто відзначити такі переваги, як низька швидкість саморозряду в неактивованому стані та мала зміна величини напруги в міру розряду (плоска крива розрядна).

Певним недоліком повітряно-цинкових елементів є вплив відносної вологості повітря, що надходить на характеристики елемента. Наприклад, повітряно-цинковий елемент, розрахований на експлуатацію в умовах відносної вологості повітря 60%, при збільшенні вологості до 90% термін служби зменшується приблизно на 15%.

Від батарей до акумуляторів

Найбільш простим у реалізації варіантом повітряно-цинкових елементів є одноразові батареї. Під час створення повітряно-цинкових елементів великого розміру та потужності (наприклад, призначених для живлення силових установок транспортних засобів) касети цинкових анодів можна робити замінними. У цьому випадку для відновлення запасу енергії достатньо вилучити касету з електродами, що відпрацювали, і встановити замість неї нову. Відпрацьовані електроди можна відновлювати для повторного застосування електрохімічним способом спеціалізованих підприємствах.

Якщо ж говорити про компактні елементи живлення, придатні для використання в портативних ПК та електронних пристроях, то тут практична реалізація варіанту із касетами цинкових анодів, що заміняються, неможлива через невеликий розмір батарей. Саме тому більшість представлених на ринку компактних повітряно-цинкових елементів є одноразовими. Одноразово використовувані повітряно-цинкові елементи живлення невеликого розміру випускають компанії Duracell, Eveready, Varta, Matsushita, GP та вітчизняне підприємство «Енергія». Основна сфера застосування подібних джерел живлення – слухові апарати, портативні радіостанції, фототехніка тощо.

В даний час багато компаній виробляють одноразові повітряно-цинкові батареї.

Декілька років тому компанія AER випускала плоскі повітряно-цинкові батареї Power Slice, призначені для портативних комп'ютерів. Ці елементи були розроблені для ноутбуків серій Omnibook 600 та Omnibook 800 компанії Hewlett-Packard; час їхньої автономної роботи становив від 8 до 12 годин.

У принципі існує і можливість створення повітряно-цинкових елементів (акумуляторів), що перезаряджаються, в яких при підключенні зовнішнього джерела струму на аноді протікатиме реакція відновлення цинку. Проте практичному втіленню таких проектів тривалий час перешкоджали серйозні проблеми, зумовлені хімічними властивостями цинку. Оксид цинку добре розчиняється в лужному електроліті і розчиненому вигляді розподіляється по всьому об'єму електроліту, віддаляючись від анода. Через це при зарядці від зовнішнього джерела струму значною мірою змінюється геометрія анода: цинк, що відновлюється з оксиду, осаджується на поверхні анода у вигляді стрічкових кристалів (дендритів), за формою схожих на довгі шипи. Дендрити пронизують наскрізь сепаратори, викликаючи коротке замикання всередині батареї.

Ця проблемапогіршується тим, що підвищення потужності аноди повітряно-цинкових елементів виготовляються з подрібненого порошкового цинку (це дозволяє значно збільшити площу поверхні електрода). Таким чином, у міру збільшення кількості циклів заряду-розряду площа поверхні анода буде поступово зменшуватися, негативно впливаючи на робочі характеристики елемента.

На сьогодні найбільших успіхів у галузі створення компактних повітряно-цинкових акумуляторів вдалося досягти компанії Zinc Matrix Power (ZMP). Фахівці ZMP розробили унікальну технологію Zinc Matrix, яка дозволила вирішити основні проблеми, що виникають у процесі заряджання акумуляторів. Суть цієї технології полягає у використанні полімерної сполучної речовини, яка забезпечує безперешкодне проникнення гідроксид-іонів, але при цьому блокує переміщення оксиду цинку, що розчиняється в електроліті. Завдяки використанню цього рішення вдається уникнути помітної зміни форми та площі поверхні анода протягом як мінімум 100 циклів заряду-розряду.

Переваги повітряно-цинкових акумуляторів є довгий часроботи і велика питома енергоємність, що мінімум вдвічі перевищує аналогічні показники кращих літій-іонних акумуляторів. Питома енергоємність повітряно-цинкових акумуляторів досягає 240 Вт·год на 1 кг ваги, а максимальна потужність 5000 Вт/кг.

За даними розробників ZMP, сьогодні можливе створення повітряно-цинкових акумуляторів для портативних електронних пристроїв (мобільних телефонів, цифрових плеєрів тощо) з енергоємністю близько 20 Вт·год. Мінімально можлива товщина таких джерел живлення становить лише 3 мм. Експериментальні ж прототипи повітряно-цинкових акумуляторів для ноутбуків мають енергоємність від 100 до 200 Вт·год.

Прототип повітряно-цинкового акумулятора створений фахівцями компанії Zinc Matrix Power

Ще одна важлива перевага повітряно-цинкових акумуляторів - повна відсутність так званого ефекту пам'яті. На відміну від інших типів акумуляторів, повітряно-цинкові елементи можна заряджати за будь-якого рівня заряду, причому без шкоди для їх енергоємності. Крім того, на відміну від літієвих акумуляторівповітряно-цинкові елементи є набагато безпечнішими.

На закінчення не можна не згадати про одну важливу подію, яка стала символічною відправною точкою на шляху комерціалізації повітряно-цинкових елементів: 9 червня минулого року Zinc Matrix Power офіційно оголосила про підписання стратегічної угоди з корпорацією Intel. Відповідно до пунктів цієї угоди ZMP та Intel об'єднають свої зусилля в галузі розробки нової технологіїакумуляторних батарей для портативних комп'ютерів. Серед основних цілей цих робіт – збільшення часу автономної роботи ноутбуків до 10 годин. Згідно з наявним планом, перші моделі оснащених повітряно-цинковими акумулятораминоутбуків мають з'явитися у продажу вже 2006 року.