Pin niken-cadmium là nguồn cung cấp điện áp DC. Do những đặc tính và ưu điểm của nó, nó đang chiếm axit chì pin dựa trên cơ sở và ngày càng phổ biến trong thời gian gần đây. Nó nhỏ, gọn, dễ dàng di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Các mục đích sử dụng chung của loại pin này là đồ chơi, máy tính, nhỏ Động cơ DC , v.v ... Nguyên tắc khôn ngoan cũng giống như pin dựa trên bộ tích lũy chì. Một kim loại được cuộn với cadmium và các lớp phân cách và được giữ trong oxy hóa khử để phản ứng hóa học tạo ra điện áp một chiều. Pin đã phổ biến từ lâu, và trong nỗ lực tăng hiệu suất của pin, ngày càng có nhiều nguyên tố hóa học được sử dụng. Điều này làm cho công trình nhỏ gọn.
Pin Nickel-Cadmium là gì?
Đây là một thiết bị tạo ra điện áp một chiều dựa trên phản ứng hóa học giữa các chất liên quan. Trong pin niken-cađimi, vật liệu oxy hóa khử được sử dụng làm cơ sở, và xung quanh nó, lớp niken và chất phân tách được sử dụng. Điện áp pin niken-cadmium là khoảng 1,2 V. Khi mắc nối tiếp, thường thì 3 đến 4 ô được đóng gói với nhau để có đầu ra từ 3,6 đến 4,8 V
Thiết kế pin Nickel-Cadmium
Lý thuyết về pin Nickel-Cadmium
Nguyên tắc hoạt động của pin nickel-cadmium cũng giống như các loại pin khác. Để nâng cao hiệu quả, niken và cadimi được sử dụng. Pin là nguồn của điện áp một chiều, do đó nó phải bao gồm hai điểm điện thế là dương và âm hay còn gọi là cực dương và cực âm. Trong pin niken-cađimi, đầu tiên, một lớp niken oxit NiO2 được giữ xung quanh chất oxi hóa khử.
Lớp niken oxit này đóng vai trò là lớp cực âm. Bên trên lớp niken oxit, một lớp KaOH được giữ lại, đóng vai trò phân cách. Cần lưu ý rằng lớp phân cách này phải được ngâm trong nước hoặc ẩm. Mục đích của nó là cung cấp các ion âm OH cần thiết cho phản ứng hóa học. Phía trên lớp phân cách có đặt cadimi. Lớp cadmium đóng vai trò là cực dương cho pin niken-cadmium. Các sơ đồ pin niken-cađimi được hiển thị bên dưới.
Sơ đồ pin Nickel-Cadmium
Như được chỉ ra, trong sơ đồ, niken hoạt động như một điện cực dương người sưu tầm và lớp cadimi hoạt động như một bộ thu lớp âm. Lớp phân cách giữa hai lớp được tạo thành từ KOH hoặc NaOH. Mục đích của nó là cung cấp các ion OH. Ngoài những thứ này, nó còn bao gồm một van an toàn, tấm làm kín, vòng cách nhiệt, miếng đệm cách nhiệt và vỏ ngoài.
Mục đích của vòng cách điện là cung cấp cách điện giữa hai lớp. Gioăng cách điện là nơi giữ vòng cách điện gần đó. Lớp phân cách được kết nối với vòng này. Vỏ ngoài là để bảo vệ các lớp bên trong khỏi các yếu tố bên ngoài như hư hỏng và xử lý sai pin. Cần phải lưu ý rằng, do các phản ứng hóa học diễn ra bên trong bột, nó luôn nguy hiểm khi làm việc với pin.
Vỏ của pin không bao giờ được mở vì tất cả các lớp đều bị hở và có thể gây hại cho người sử dụng. Tương tự, khi không sử dụng, nên tháo pin ra khỏi máy.
Phương trình pin Nickel Cadmium
Các phương trình hóa học biểu diễn phản ứng hóa học có thể được đưa ra sau
Phương trình đầu tiên biểu diễn phản ứng giữa niken lớp catốt và chất phân tách. Nó tạo ra các ion niken oxit OH. Sự cần thiết của lớp phân tách như đã đề cập trước đây là cung cấp các ion OH cần thiết cho phản ứng hóa học. Để cung cấp H20, lớp phân tách được ngâm với nước cho phản ứng ban đầu. Sau đó, H2O thu được là một trong những sản phẩm phụ.
Ở phía cực dương, lớp cadimi cũng được kết hợp với các ion OH thu được từ lớp phân tách. Điều này dẫn đến ôxít cadimi và các điện tử. Có thể lưu ý rằng các electron trong cả hai phương trình đều bị hủy. Ngoài ra, các ion OH bị hủy bỏ. Phương trình nhắc nhở được đưa ra bởi phương trình thứ ba, trong đó niken được kết hợp với cadimi và nước. Nó tạo ra niken oxit và cadmium oxit.
Phạm vi nhiệt độ pin Nickel-Cadmium
Phạm vi nhiệt độ cho pin niken là 0 đến 45 độ C trong khi sạc và -20 đến 65 độ C trong khi xả. Vượt quá phạm vi nhiệt độ này, pin không thể hoạt động và thậm chí có khả năng phát nổ.
Độc tính của pin Nickel-Cadmium
Pin niken-cadmium rất độc đối với cơ thể con người. Cadmium là một kim loại nặng gây ra một số rủi ro cho cơ thể con người. Cadmium thậm chí còn có tác dụng sinh lý đối với hệ thống. Sự hiện diện trung bình của cadmium trong cơ thể con người là khoảng 1 microgram mỗi lít. Nó có ảnh hưởng trực tiếp đến hệ tiêu hóa. Tương tự, niken cũng là chất độc đối với hệ hô hấp của con người.
Điện áp pin niken-cadmium
Nói chung, mỗi điện áp cho pin Nickel-cadmium sẽ xấp xỉ 1,2 V. Số lượng tế bào được mắc nối tiếp hoặc song song để có được điện áp cần thiết. Ngoài điện áp, năng lượng cụ thể của nó là khoảng 50-60 Wh mỗi Kg. Đây là mức cao vừa phải so với niken-sắt, nhưng tương đối thấp hơn so với pin niken-kẽm và niken-kim loại hyđrua.
Công suất cụ thể là 200 W trên mỗi kg. Đây là mức cao vừa phải so với niken-sắt nhưng tương đối thấp hơn so với pin niken-kẽm và niken-kim loại hyđrua. Đối với pin niken-kim loại, nó là khoảng 170-1000. Đối với pin niken-sắt, nó là khoảng 100. Hiệu suất năng lượng là khoảng 70-75%. Đây là mức cao vừa phải so với niken-sắt nhưng tương đối thấp hơn so với pin niken-kẽm và niken-kim loại hydrua. Đối với pin niken-kim loại, nó là khoảng 70-80%. Đối với pin niken-sắt, nó là khoảng 60-70%.
Cấu tạo pin Niken-Cadmium
Về cấu tạo, pin niken-cadmium cũng giống như pin gốc axit chì. Nó bao gồm ba lớp cơ bản. Lớp đầu tiên là lớp niken, sau đó là lớp phân tách và lớp cadimi. Niken hoạt động như một bộ thu điện cực dương và lớp cadimi hoạt động như một bộ thu lớp âm.
Lớp phân cách giữa hai lớp được tạo thành từ KOH hoặc NaOH. Mục đích của nó là cung cấp các ion OH. Ngoài những thứ này, nó còn bao gồm một van an toàn, tấm làm kín, vòng cách nhiệt, miếng đệm cách nhiệt và vỏ ngoài. Mục đích của vòng cách điện là cung cấp cách điện giữa hai lớp. Gioăng cách điện là nơi giữ vòng cách điện gần đó. Lớp phân cách được kết nối với vòng này.
Vỏ ngoài là để bảo vệ các lớp bên trong khỏi các yếu tố bên ngoài như hư hỏng và xử lý sai pin. Cần phải lưu ý rằng, do các phản ứng hóa học diễn ra bên trong bột, nó luôn nguy hiểm khi làm việc với pin. Các lớp cùng với lớp phân cách tạo thành phản ứng hóa học cần thiết và hình thành hiệu điện thế.
Pin Nickel Cadmium Hoạt động
Hoạt động của pin niken-cadmium dựa trên phản ứng hóa học diễn ra giữa các lớp. Pin là nguồn điện áp một chiều bao gồm hai cổng, tức là cực dương và cực âm. Trong khi chế tạo pin, đầu tiên lớp cadimi được giữ trên ôxy hóa khử. Lớp cadimi đóng vai trò là cực âm. Cadmium là một trong những vật liệu nặng và có đặc tính dẫn điện tốt. Bên trên lớp cadimi, các lớp phân cách được giữ lại.
Mục đích của lớp phân tách là cung cấp các ion OH cần thiết cho phản ứng hóa học . Các ion OH cần thiết cho phản ứng giữa niken lớp catốt và chất phân tách. Nó tạo ra các ion niken oxit OH. Sự cần thiết của lớp phân tách như đã đề cập trước đây là cung cấp các ion OH cần thiết cho phản ứng hóa học. Để cung cấp H20, lớp phân tách được ngâm với nước cho phản ứng ban đầu.
Sau đó, H2O thu được là một trong những sản phẩm phụ. Ở phía cực dương, lớp cadimi cũng được kết hợp với các ion OH thu được từ lớp phân tách. Điều này dẫn đến ôxít cadimi và các điện tử. Có thể lưu ý rằng các electron trong cả hai phương trình đều bị hủy. Ngoài ra, các ion OH bị hủy bỏ. Phương trình nhắc nhở được đưa ra bởi phương trình thứ ba, trong đó niken được kết hợp với cadimi và nước. Nó tạo ra niken oxit và cadmium oxit. Phản ứng hóa học được theo sau bởi dòng electron gây ra sự chênh lệch điện thế giữa hai đầu cuối.
Các loại pin Nickel Cadmium
Việc phân loại pin nickel-cadmium chỉ được thực hiện dựa trên kích thước và điện áp sẵn có. Dựa trên kích thước, nó có thể có kích thước AAA, AA, A, Cs, C, D hoặc F. Tất cả các kích thước này đi kèm với các thông số kỹ thuật điện áp đầu ra khác nhau. Một số trong số chúng có dạng ống hình trụ và một số có dạng hộp bên ngoài hình hộp chữ nhật.
Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm của Pin Nickel Cadmium là
- Cung cấp sản lượng hiện tại cao
- Nó chịu được sạc quá mức
- Nó chịu được tới 500 chu kỳ sạc
Nhược điểm của Pin Nickel Cadmium là
- Cadmium không phải là vật liệu thân thiện với môi trường
- Khả năng chịu nhiệt độ thấp hơn so với các loại pin khác.
Ứng dụng pin Nickel Cadmium
Nó có các ứng dụng khác nhau như đồ chơi, động cơ DC nhỏ, máy tính, quạt, máy tính, v.v.
Do đó, chúng tôi đã thấy các ứng dụng, hoạt động và chi tiết của pin niken-cadmium . Cần phải xem những vật liệu khác có thể kết hợp với niken là gì vì cadmium có tác dụng nguy hiểm.
