Свинцово-оловянный аккумулятор

[sharpneedles]

Специалист посчитал -

Суммарная реакция в серебряно-цинковом аккумуляторе AgO + Zn ↔ Ag + ZnO, участвуют 2 электрона.

Следовательно 107.9г серебра могут дать 2*26,8=53.6 А*ч, что соответствует 496.8 А*ч/кг серебра.

В киловатт-часах посчитать непонятно как, ЭДС ячейки меняется в процессе разряда.

 

Upd. Упрощенно можно попробовать посчитать по термодинамике реакции.

ΔHх.р.=ΔH0(ZnO) - ΔH0(AgO) = -351-(-53)= -298кДж/моль или 2762кДж/кг любезного белого металла.

1кВт*ч = 3600кДж, итого 2762/3600=0.767кВт*ч/кг

Но это верно только в том случае, если процесс идет по приведенному выше уравнению, не учитывающему, естественно, всевозможные дополнительные процессы(сольватация, образование Zn(OH)2 вместо ZnO, растворение соединений цинка в щелочном электролите и т.д.)

Этот ваш специалист не в курсе, что при разряде цинк переходит все-таки в гидроксид? И что в электродных реакциях принимает участие вода?

AgO + Zn + H₂O = Ag + Zn(OH)₂

Теоретическое напряжение U_тео = 1,6 В.

Теоретическая емкость: w = ( 26,8 * 2 * 1,6 * 1000 ) / ( 107,9 + 16,0 + 65,4 + 18,0 ) = 413,7 Вт·ч/кг.

Просьба сравнить с данными из Википедии. Не сильно отличается, правда?

Теперь посмотрите - что вы насчитали и как.

[МВВ]

Этот ваш специалист не в курсе, что при разряде цинк переходит все-таки в гидроксид? И что в электродных реакциях принимает участие вода?

AgO + Zn + H₂O = Ag + Zn(OH)₂

Теоретическое напряжение U_тео = 1,6 В.

Теоретическая емкость: w = ( 26,8 * 2 * 1,6 * 1000 ) / ( 107,9 + 16,0 + 65,4 + 18,0 ) = 413,7 Вт·ч/кг.

Просьба сравнить с данными из Википедии. Не сильно отличается, правда?

Теперь посмотрите - что вы насчитали и как.

Специалист сразу признался - "Сразу скажу, что небольшой спец в области аккумуляторов.

Из общих соображений понимаю так, что понятие "удельная энергоёмкость" относится к реальной конструкции аккумулятора, а не к теоретической ячейке..."

Ваши расчёты почти совпадают с Википедией и я им доверяю больше.

Насколько я понимаю, из этого уравнения следует , что теоретически, для

413 Вт\ч нужно 107.9 грамм серебра. Или не правильно? Хотелось бы , что так.

[sharpneedles]

Специалист сразу признался - "Сразу скажу, что небольшой спец в области аккумуляторов.

Из общих соображений понимаю так, что понятие "удельная энергоёмкость" относится к реальной конструкции аккумулятора, а не к теоретической ячейке..."

Есть теоретическое значение удельной энергоемкости, есть реальное.

Ваши расчёты почти совпадают с Википедией и я им доверяю больше.

Ну мало ли - вдруг сомневаетесь?

Насколько я понимаю, из этого уравнения следует , что теоретически, для

413 Вт\ч нужно 107.9 грамм серебра. Или не правильно? Хотелось бы , что так.

Нет. Для потребления с такого теоретического аккумулятора не менее 400 Вт в течение часа необходимо: 123,9 / ( 107,9 + 16,0 + 65,4 + 18,0 ) = 0,6 или 60% AgO от активной массы, то есть 0,6 кг.

Изменено 13 Сентября, 2010 в 13:34 пользователем sharpneedles

[Ilja Bondarev]

Насколько я понимаю, из этого уравнения следует , что теоретически, для

413 Вт\ч нужно 107.9 грамм серебра. Или не правильно? Хотелось бы , что так.

А если не выдавать желаемое за действительное, то правильно будет: 107,9/(107,9+65,4+16+18)= 0,52 кг серебра в теоретическом аккумуляторе емкостью 413,7 Втч в разряженном виде, в заряженном будет соответственно 597 г АgО.

Изменено 13 Сентября, 2010 в 13:31 пользователем sharpneedles

[sharpneedles]

А если не выдавать желаемое за действительное, то правильно будет: 107,9/(107,9+65,4+16+18)= 0,52 кг серебра в теоретическом аккумуляторе емкостью 413,7 Втч в разряженном виде, в заряженном будет соответственно 597 г АgО.

Поторопился я...

Спасибо за поправку.

[МВВ]

Есть теоретическое значение удельной энергоемкости, есть реальное.

 

Это , понятно.

Хотелось, узнать, хоть при теоретической уд ёмк , серебро для себя использовать дешевле , чем литиевый покупать.

Литиевый сейчас в районе 400 долл за кВ час\кг.

 

Нет. Для потребления с такого теоретического аккумулятора не менее 400 Вт в течение часа необходимо: 123,9 / ( 107,9 + 16,0 + 65,4 + 18,0 ) = 0,6 или 60% AgO от активной массы, то есть 0,6 кг.

 

А если не выдавать желаемое за действительное, то правильно будет: 107,9/(107,9+65,4+16+18)= 0,52 кг серебра в теоретическом аккумуляторе емкостью 413,7 Втч в разряженном виде, в заряженном будет соответственно 597 г АgО.

 

Т.е. для одного кВтчаса надо теоретически 1.25 кг серебра.

Что примерно 700 у.е.

в интернете нашёл пост об СЦ-25, что в нём по паспорту - 90гр серебра.

Получается что 25Ах1.5В=37,5Втчасов в 90 граммах реального акка.

Тогда для киловатт-часа надо 1000/37.5х0.09=2.4кг.

Вроде похоже, что из 2.4кг на запасание энергии идёт 1.25 кг серебра.

а при весе СЦ-25 545гр , его удельная энергоёмкость

1000\545х37.5=68.6Вт ч\кг, что из 425 теоретических - одна шестая.

Если есть свободные средства, то можно их и в аккумуляторе держать, если разработать лёгкую и эффективную технологию (по подъёму использования серебра , хотя бы до 70-90%) его рециркуляции.

Ну мало ли - вдруг сомневаетесь?

Вообще-то, всегда сомневаюсь.

Особененно, если не в офф-лайн, вдруг опечатка.

[чтец]

Хотя обсуждение уже пошло много дальше, можно сделать несколько уточнений.

... что при разряде цинк переходит все-таки в гидроксид? И что в электродных реакциях принимает участие вода?

AgO + Zn + H₂O = Ag + Zn(OH)₂

В химической энциклопедии, википедии и, главное, книге Варыпаева "Химические источники тока" М, 1990 на с.224 приведена реакция без участия воды AgO + Zn ↔ Ag + ZnO . По диаграмме состояния из справочника Когана т.3 в системе ZnO-щелочь гидроксид цинка в крепкой щелочной среде также не характерен. Либо оксид, либо цинкаты различного состава.

Теоретическое напряжение U_тео = 1,6 В.

В той же книге Варыпаева явно указано, что при разряд четко характеризуется двумя ступенями 1.85В и 1.55В, обусловленными различными токообразующими процессами в серебряно-цинковом аккумуляторе. Средним напряжение 1.6В можно считать весьма условно, в справочниках часто приводится величина именно 1.55В . Поэтому подсчитывать емкость с точностью до четвертого знака наверно нецелесообразно.

Вообще теоретическая величина напряжения ячейки из Zn и AgO в щелочной среде 1.85В, это можно посчитать по потенциалам полуреакций. Вот для системы Ag2O-Zn ЭДС действительно примерно 1.55В.

Так что, не зная методологию подсчета теоретической энергоемкости у автора статьи в Википедии, совпадения ожидать и не приходится.

[sharpneedles]

В химической энциклопедии, википедии и, главное, книге Варыпаева "Химические источники тока" М, 1990 на с.224 приведена реакция без участия воды AgO + Zn - Ag + ZnO .

Вы бы электродные реакции потрудились изучить. То, что приведено в указанном справочнике - грубое упрощение, совершенно не отражающее реального протекания электрохимических реакций.

По диаграмме состояния из справочника Когана т.3 в системе ZnO-щелочь гидроксид цинка в крепкой щелочной среде также не характерен. Либо оксид, либо цинкаты различного состава.

То есть гидроксид, по-вашему, не образуется, я правильно вас понимаю?

В той же книге Варыпаева явно указано, что при разряд четко характеризуется двумя ступенями 1.85В и 1.55В, обусловленными различными токообразующими процессами в серебряно-цинковом аккумуляторе.

Там двухстадийный процесс. Превалирует - второй. Взгляните на разрядную кривую, надеюсь, что хоть она не переврана.

Средним напряжение 1.6В можно считать весьма условно, в справочниках часто приводится величина именно 1.55В . Поэтому подсчитывать емкость с точностью до четвертого знака наверно нецелесообразно.

Напряжение в 1,59 В (я округлил его до 1,6 В) - это теоретическое значение для второй стадии разряда. А вот напряжение в 1,55 В - это как раз реальное значение ЭДС, а не вовсе не теоретическое. Средним я это напряжение не считаю, вторая стадия разряда превалирует, потому и считаю емкость на основе теоретической ЭДС именно для этой стадии. Прежде чем сочинять что-то там про усредненные данные, поинтересовались бы сначала - откуда такое значение. Получили бы ответ и выдумывать ничего бы не пришлось.

Вообще теоретическая величина напряжения ячейки из Zn и AgO в щелочной среде 1.85В, это можно посчитать по потенциалам полуреакций. Вот для системы Ag2O-Zn ЭДС действительно примерно 1.55В.

Все посчитано уже до вас. И до Вырыпаева.

Так что, не зная методологию подсчета теоретической энергоемкости у автора статьи в Википедии, совпадения ожидать и не приходится.

Если бы имели место расчеты - они бы были приведены, а так - просто переписаны данные из справочной литературы. Это проще всего - дать ссылку на тот источник, который наиболее доступен. Я не уверен, что у МВВ есть справочная литература, давать ссылки для скачивания - смысл? Википедия лишь один из вариантов.

[Sergey 1]

Нет, опробовать свинцово-оловянный аккумулятор стоит, тем более 2/3 от него есть в свинцовом аккумуляторе. А олово можно легко купить. Покупать же какие то силовые свинцовые аккумуляторы выйдет дороже, чем переделать свинцовый, обычные же смысла использовать нет, так как под нагрузкой они не до дают емкость процентов на 20.

 

Я тут изобрел никель-оловянный (за одним и серебряно-оловянный) аккумулятор (в интернете не нашел ни одного упоминания). В теории все хорошо:

 

MnO2-Zn первичный источник тока ЭДС 1,51 в. Емкость практическая 263 Вт*ч/дм3. Электролит KOH.

 

Замена Zn на Sn приводит к существенному росту характеристик:

 

MnO2-Sn вторичный источник тока ЭДС 1,65 в. Емкость практическая 400 Вт*ч/дм3. Электролит KOH.

 

Есть еще NiO-Zn вторичный источник тока ЭДС 1,78 в. Емкость практическая 255 Вт*ч/дм3. Электролит KOH.

 

Соответственно путем экстраполяции характеристики NiO-Sn будут выглядеть так:

 

Вторичный источник тока ЭДС 1,92 в. Номинальное напряжение 1,7 в. Емкость практическая 447 Вт*ч/дм3. Электролит KOH.

 

Соответственно путем экстраполяции характеристики AgO-Sn будут выглядеть так:

 

Вторичный источник тока ЭДС 2,06 в. Номинальное напряжение 1,65 в. Емкость практическая 1040 Вт*ч/дм3. Электролит KOH.

 

Собираюсь переделать Ni-Cd акк в Ni-Sn. Будет ли он работать или с точки зрения химии нет? Прошу помощи по составлению уравнения реакции, расчету теоретической емкости и высказывания своей точки зрения.

Изменено 4 Мая, 2011 в 04:08 пользователем Sergey 1

[Nessen7]

Ждите внедрения цинк-воздушных-они действительно перспективный вариант.

Они имеют низкий КПД.Большую часть как тепло растратите.

Возможно более перспективны натрий-серные, только работающие при комнатной температуре.Сейчас ведутся разработки с суперионными проводниками в качестве электролита для них и проводникам нанотолщины.

 

Что касается аккумов на основе олова, то олово на Земле неизмеримо более редкое чем литий.Доступных резервов олова уже практически не существует.