В каких аккумуляторах содержится серебро
Аккумуляторные батареи используются в качестве источников энергии самых различных механизмов. Чаще всего АКБ устанавливается на автомобилях. Разработки серебряно-цинковых аккумуляторов велись на протяжении длительного периода. Основная цель подобных исследований заключается в преодолении недостатков более распространенных кислотных и щелочных АКБ.
Недостатки кислотных и щелочных АКБ
Современные серебряно-цинковые аккумуляторы лишены распространенных недостатков кислотных и щелочных источников питания. Особенности производства определяют следующие моменты:
- Низкая удельная емкость. Именно поэтому аккумуляторы не могут выдерживать длительную эксплуатацию без заряда.
- Малый КПД также определяет низкую эффективность применения кислотных и щелочных аккумуляторов.
- Высокий показатель саморазряда определяет то, что источник энергии может терять заряд при его длительном хранении.
- Нельзя использовать в условиях пониженного атмосферного давления.
Серебряные аккумуляторы лишены многих недостатков кислотных и щелочных вариантов исполнения. Однако применяемые технологии существенно повышают стоимость изделия.
Особенности конструкций
Аккумуляторы с серебряными пластинами собираются в корпусе из пластика. За счет этого уменьшается вес получаемой конструкции и обеспечивается защита от воздействия со стороны окружающей среды. Среди конструктивных особенностей можно отметить следующие моменты:
- Отрицательный электрод изготавливается при смешивании цинка и окиси цинка. Подобные пластины находятся в конвертах их целлюлозного вещества, структура становится более проницаемой для щелочного электролита.
- Положительные электроды изготавливаются из окиси серебра. За счет этого уменьшается количество серебра в аккумуляторах, и получается снизить их стоимость. Пластины из серебра находятся в конвертах из лозной пленки. Применение специальных изоляционных материалов позволило повысить защиту положительного электрода от воздействия электролита.
- Производители рассматриваемых аккумуляторов уделяют больше всего внимания выбору материалов для изготовления сепараторов. Это связано с тем, что при заливке электролита сепаратор может набухать, и это препятствует оплыванию активной массы электродов.
- При производстве обеспечивается большая площадь соприкосновения пластин с электродом.
При создании АКБ из серебра никаких решеток не используется. Это связано с тем, что применяемые материалы при изготовлении электродов характеризуются высокой прочностью. Создаваемая конструкция устойчива к ударной и вибрационной нагрузке.
В качестве активного связующего вещества применяется раствор едкого калия. Рекомендуемая плотность составляет 1,4 гр/см3. Для работы устройства не требуется большое количество вещества, за счет чего можно проводить установку аккумулятора в вертикальной и горизонтальной плоскости. При изготовлении пробки используют герметичные вещества, она может быть открыта в процессе зарядки. Корпус изготавливается при применении прозрачного пластика, на который наносится шкала для определения максимального и минимального уровня активного вещества.
Большинство аккумуляторов с серебряными пластинами обладают следующими характеристиками:
- ЭДС составляет 1,85 В.
- Напряжение на клеммах 15,5 В.
- Теоретическая удельная энергоемкость составляет 420 Вт-ч/кг.
- Практическая удельная энергоемкость не менее 145 Вт-ч/кг.
- Температура, при которой электролит сохраняет свои свойства, от -40 до +50 градусов Цельсия.
Некоторая информация указывается на этикетке, которая наклеивается на корпус. Другие данные можно встретить в описании каждой модели, размещенной производителем в интернете.
Эксплуатация серебряно-цинковых батарей
Подобные батареи имеют очень маленькое внутреннее сопротивление и высокую удельную энергоемкость. Конструктивные особенности обеспечивают высокий ток отдачи, на 1 А-ч емкости приходится ток 50 Ампер. В каких аккумуляторах есть серебро, определить можно по названию, которое отображается на крышке изделия.
При рассмотрении особенностей эксплуатации можно отметить следующие моменты:
- На момент зарядки при использовании специального прибора образуется окись серебра. Именно поэтому кривая напряжения при зарядке идет ступенчато.
- Если уделить внимание графику зарядки, то видны участки с более высокими значениями напряжения. Эти участки указывают на активное восстановление пластин.
- При больших токах ступенчатый процесс разрядки практически незаметен. Именно поэтому заряд падает постепенно.
- Небольшой ток разрядки приводит к тому, что напряжение находится на стабильном уровне. Этот этап также характеризует восстановительный процесс.
- К концу разряда показатель напряжения начинает снижаться резко. Большинство аккумуляторных батарей, за исключением рассматриваемого, после потери половины емкости начинают быстро терять заряд.
- Энергоотдача составляет около 85%, отдача пот току приближается к 100%. За счет этого батарея способна выдавать высокий пусковой ток.
- Хранить АКБ можно на протяжении длительного периода. Это связано с тем, что показатель саморазряда очень низкий. Периодическая зарядка для восстановления емкости не требуется.
Как показывает практика, серебряно-цинковые аккумуляторы хранятся без электролита на протяжении длительного периода. Даже при полной емкости используется небольшое количество жидкости. Чтобы привести в рабочее состояние основные элементы, нужно:
- Для начала проводится предварительный визуальный осмотр для выявления механических повреждений или коррозии основных элементов. В подобном случае эксплуатировать источник питания не рекомендуется.
- Следующий шаг заключается в заливании электролита. Для рассматриваемых АКБ применяется раствор, представленный сочетанием едкого калия в воде. Рекомендуемая плотность составляет 1,4 гр/см3. Полученный раствор насыщается окисью цинка.
- После добавления электролита проводятся формировочные циклы заряда и разряда. Подобный процесс необходим для восстановления свойств электродов.
На момент визуального осмотра проверяется состояние крышки и бачков, токоотводов, клапанов для отвода газа. Эти элементы должны быть в хорошем техническом состоянии. Кроме этого, постоянно нужно проверять уровень электролита. При низком уровне электролита проверяется отсутствие короткого замыкания.
Следующий шаг заключается в проверке уровня ЭДС. Для того чтобы источник питания работал правильно, пластины должны хорошо пропитаться электролитом. Этот процесс нужно проводить в специальной барокамере, предварительно сняв крышку с заливочных отверстий и снизив давление до величины 2−8 кПа. После этого давление постепенно увеличивается до атмосферного. Обеспечить лучшую пропитку можно при повторном проведении этой процедуры.
Для формирования химической реакции между двумя электродами выполняется два полноценных цикла заряд-разряда. На момент зарядки нужно контролировать напряжение и плотность. Храниться АКБ должен при температуре от 5 до 10 градусов Цельсия. В подобных условиях сохраняется целостность сепаратора.
Сфера применения
Область применения серебряно-цинковых АКБ весьма обширна. В основном они устанавливаются там, где требуется источник питания с небольшой массой и объемом:
- Космическая отрасль.
- Военная техника.
- Геологическое геофизическое оборудование.
- Авиационная техника.
Производители АКБ смогли уменьшить размеры корпуса, сделать источники питания более компактными. Сфера применения определяется следующими качествами:
- Аккумулятор может выдерживать воздействие температуры от -10 до +55 градусов Цельсия. Именно поэтому он не устанавливается на автомобиле, который эксплуатируется в суровых условиях.
- Температура хранения от -40 до +60 градусов Цельсия.
- Хранить АКБ можно в течение 4 лет.
- Период эксплуатации может варьировать в пределе от 2 до 4 года в зависимости от правильности обслуживания и области применения.
Интересным фактом назовем то, что для оборудования, применяемого в лунной программе «Аполлон», производили именно подобные АКБ.
Емкость составила 120 А-ч, напряжение выдерживается на уровне 36 Вольт. Расчетная дальность пробега была около 90 километра, но на практике показатель составит всего 30 километров.
Плюсы и минусы использования
Серебряно-цинковые аккумуляторы отличаются от других источников питания. К их неоспоримым преимуществам можно отнести нижеприведенные моменты:
- Небольшие размеры и масса. С каждым годом размеры аккумуляторной батареи уменьшаются без потери емкости. За счет небольшой массы и размеров упрощается транспортировка батареи.
- Механическая прочность. При изготовлении наружного корпуса применяется пластик, но начинка характеризуется прочностью.
- Удельная емкость выше, чем у кислотных и щелочных аккумуляторов.
- Чистое производство. Для работы подобного источника питания требуется небольшое количество электролита, в состав которого не входят загрязняющие химические вещества.
- Конструкция способна выдерживать высокие разрядные токи. Поэтому при генерировании высокого пускового тока емкость падает не существенно.
- Низкий показатель саморазряда. Проведенные тесты указывают на то, что в месяц теряется 15% емкости.
- Стабильные разрядные характеристики. В сравнении с другими АКБ, рассматриваемый теряет емкость постепенно без резких скачков.
- Устойчивость к глубокому разряду и периодическому прерыванию процесса заряда.
Недостатки подобных АКБ определяют то, что их крайне редко устанавливают на автомобилях. К ним можно отнести нижеприведенные моменты:
- Высокая цена. Особенности применяемой технологии и высокая концентрация серебра в составе определяют увеличение себестоимости аккумулятора.
- Небольшой срок службы. Как показывает практика, прослужить подобный источник питания может на протяжении 100 циклов зарядки и разрядки.
- Требуется много времени для полного заряда. При применении специальных приборов на восполнение заряда требуется 20 часов.
- Сильное газовыделение. Этот недостаток определяет то, что нужно постоянно следить за состоянием специальных патрубков.
- Конструкция плохо переносит перезаряд. Именно поэтому следует использовать ЗУ, которые способны в автоматическом режиме контролировать основные параметры подаваемого тока.
В последнее время ведется довольно много исследований, связанных с изготовление подобных источников тока. Сегодня они еще крайне редко устанавливаются в качестве источника энергии на транспортных средствах.
Источник
Сергей Василенков от 1-11-2018, 15:26
Просмотров: 3633
4
Первая батарейка, в состав которой входили серебро и цинк, была создана
знаменитым ученым Вольтом еще в 1800 году. Но это изобретение не получило тогда
практического применения. В электродах возник мощный самозаряд, не дающий
возможности использовать получаемое электричество.
Через полвека попытку повторили. Вышло более успешно – так и появились
ампульные батареи.
Зачем нужны добавки в пластинах
аккумуляторов?
Добавки придают АКБ разные свойства, но их главное назначение — увеличение
срока эксплуатации. Свинец — очень мягкий металл, он быстро разрушается. Ускорению
этого процесса способствуют процесс зарядки, а также нагрев летом и охлаждение
зимой. Для увеличения прочности батарее в нее добавляют другие материалы. Их
доля не превышает 2% от общей массы пластин.
Сначала в свинец добавляли сурьму. Это дало эффект – пластины перестали
сыпаться, срок их службы увеличился, появилась устойчивость к глубоким
разрядам. Но у этой добавки есть один большой недостаток: при полном заряде
аккумуляторная батарея выделяет газы. Это приводит к испарению воды из
электролита и к уменьшению уровня в банках. За такими батареями нужно постоянно
следить.
Добавление кальция уменьшало электролиз, а сам процесс начинался уже после
зарядки АКБ. Испарение в этом случае все-таки есть, но незначительное. Большого
обслуживания такой источник питания не требует, хотя есть один минус —
небольшая устойчивость к глубоким разрядам.
Есть еще и гибридные добавки — когда в элементе используют кальциевые и
сурьмянистые пластины. Кипение в этом случае уменьшается, устойчивость к
глубоким разрядам повышается. Все бы хорошо, но подобный аккумулятор нуждается
в постоянном обслуживании, поэтому ученые продолжили пытаться раскрыть
возможности кальциевой батареи.
В пластины добавили немного серебра – так появились серебряные аккумуляторы.
Технологии Silver и Silver PLUS — что это?
Эти технологии предусматривают добавление незначительного количества серебра
– примерно 0,3% от общего веса. Конечно, это приводит к увеличению цен батарей
на 15-20%.
Посмотрим, сколько это в граммах. Средний вес АКБ — 13 кг. Если исключить
корпус, останется около 10 кг. Примерно 33 гр при таком весе — серебро.
Некоторые считают, что в батареях целых 3% серебра, но это не так. Тогда бы
абсолютное содержание драгоценного металла составило 330 грамм. Представляете,
сколько бы стоила такая АКБ?
В Европе еще в середине 90 годов в кальциевые АКБ стали добавлять легирующие
материалы – как правило, серебро. Процент его содержания (0,28-0,3) был
определён опытным путем. Такие батареи сначаланазывали CA/AG, но позже маркетологи дали им более звучное название —
Silver и Silver PLUS.
Что даёт добавление серебра?
Добавление серебра в элементы питания значительно повысило их устойчивость к
разрядам. Если раньше 3 полных разряда «съедали» 50% емкости, то после
модернизации емкостные потери стали минимальными даже после 10 глубоких
разрядов.
Серебру не страшна коррозия — у него хорошая устойчивость к кислоте. При
полном соблюдении условий эксплуатации АКБ такого вида будет служить на пару
лет дольше.
Иногда производители называют их полностью необслуживаемыми. Это не совсем
так, но расход воды в них действительно небольшой – доливать почти не надо.
Серебро снижает сопротивление электрода, и серебряно цинковые аккумуляторы
(СЦА) заряжаются и разряжаются быстрее – сила тока растет на 5-6%, а емкость
увеличивается на 4%. Пластины устойчивы к вибрации. Они тоньше, поэтому их
можно поставить численно больше.
То, что АКБ не нужно обслуживать — большой плюс автолюбителей, не имеющих
навыков ухода за оборудованием автомобиля. СЦА не требуют измерения плотности
электролита. После установки о них можно забыть – лишь изредка уделять время
подпитке.
Аккумуляторы с серебром подойдут для автомобилей с исправным
электрическим оснащением. Лучше, если в машине встроена система, автоматически
отключающая свет, габариты, музыку и другие потребители электричества.
Минусы серебряной технологии
Итак, добавление серебра дало СЦА значительные преимущества перед батареями
других видов. Но, к сожалению, без минусов тоже не обошлось:
- Завышенная цена. Возможно, для кого-то это
несущественный фактор, но добавление серебра в цинковые батареи
увеличивает их цены на 1 000-1 500 рублей. - Незначительное содержание серебра (0,28-0,3%).
Пожалуй, последний фактор нельзя назвать минусом в полной мере. Вот вопрос:
почему бы не увеличить содержание серебра – ведь это привело бы к улучшению
характеристик?
Это невозможно выполнить технически. Пластины изготавливаются путем
штампования из закрученной в рулон ленты. Отливать их невозможно, поскольку
повышенная температура уничтожит структуру кальция. А если добавить хотя бы 1%
серебра в ленту, это приведет к образованию на ней микротрещин – она потеряет
эластичность.
В каких аккумуляторах есть серебро?
На некоторые АКБ нанесена надпись “Gold”, но это не значит, что
они содержат золото. Содержание драгоценных металлов в пластинах не подлежит
стандартизации, и маркер “Gold” – маркетинговая уловка.
Производителей за это никто не наказывает – вот они и стараются, кто во что
горазд.
Оксид серебра в аккумуляторах используется, хоть его и немного. Его
добавляют в свои изделия многие производители – например:
- Varta;
- Bosch;
- Black Horse;
- Титан (российское производство).
Но реальной добавки драгоценного металла может и не быть. Уточняйте эту
информацию на сайтах изготовителей или в центрах продажаккумуляторных батарей — там есть бесплатные тематические брошюры. А то,
что золота в АКБ нет — это точно. Иначе их стоимость была бы заоблачной.
СЦ, СЦ-25, СЦС, СЦК, СЦД —
виды вторичных источников тока, в состав которых входят цинк и серебро. Цель их
создания – устранение недостатков кислотных и щелочных батарей. Их
энергоемкость впечатляет, они вырабатывают ток значительной силы. Приобретать
такую или сэкономить, купив обычную АКБ — личное дело каждого. Но помните:
сиюминутная экономия может привести к большим расходам в будущем.
Источник
Серебро относится к категории драгоценных металлов.
С незапамятных времен вместе с золотом оно используется для изготовления ювелирных украшений и столовой элитной посуды, инкрустации оружия, отделки зеркал и декорирования салонной мебели.
В настоящее время существенно расширилась индустриальная сфера применения серебра.
С развитием радио- и электротехники, повсеместным внедрением бытовой телеаппаратуры, компьютеров и разнообразных гаджетов объемы серебра, каждый год используемые в промышленном производстве, превышают 80% от ежегодной мировой добычи серебра (10% забирают ювелиры, 8% — банки).
Пополнение запасов серебра осуществляется не только за счет первичной добычи, но и продуктами переработки вторичного сырья.
Физико-химические качества
Серебро наделено уникальными физико-химическими свойствами, которые используются в промышленности для улучшения технических характеристик и эксплуатационных качеств изделий гражданского и военного предназначения, например:
- У серебра наибольшие показатели теплопроводности и электрической проводимости среди металлов. В частности, показатель его электропроводимости (62,5 млн См/м) превышает аналогичные параметры для алюминия (37 млн См/м) и золота (45,5 млн См/м).
- В обычных условиях серебро химически инертно к воздействию воды и воздуха либо других побочных факторов, провоцирующих окисление или коррозию так называемых «обычных» металлов.
- Серебристые покрытия поверхностей деталей, механизмов и зеркал обладают высокой отражающей способностью в оптическом диапазоне спектра.
Такое сочетание химической инертности с высокой электро- и теплопроводностью предопределило широкую востребованность серебра в электротехнической промышленности и производстве радиоэлектроники, в частности:
- для использования в токопроводящих контактах, покрытиях при паянии;
- для изготовления проводов с серебряными жилами;
- в производстве аккумуляторов, теплоотводов и волноводов;
- в производстве зеркал высокой отражающей способности.
Свойства технического серебра
В чистом виде серебро практически не применяется ни в ювелирном деле, ни в технических целях – металл слишком мягкий. Эксплуатационные качества серебра повышаются в его сплавах с другими металлами.
Например, сплавы серебра с медью, используемые в электротехнике, обладают высокой твердостью и износостойкостью, а сплавы палладия и платины с серебром повышают стойкость материала к коррозионной агрессии рабочей среды.
В зависимости от типа легирующих добавок в сплавах на основе серебра выделяют два основных вида серебра:
- Серебро техническое, представляющее собой очень чистый сплав серебра 999 пробы, в котором 0,1% составляют лигатуры четко обозначенного состава. Техническое серебро используется при изготовлении деталей электрооборудования, востребовано в машиностроении, авиастроительной и космической отраслях, приборостроении.
- Серебро ювелирное, в составе которого находятся золото, никель и другие металлы. Объем лигатуры варьируется от 5 до 25%, а сам ювелирный сплав получает традиционные пробы от 980 до 750.
Любопытно, что по химической чистоте техническое серебро превосходит ювелирный аналог, однако его стоимость существенно ниже.
Причина кроется в том, что у этих двух разновидностей благородного металла различные функции и предназначение.
У ювелирного серебра декоративно-эстетическое предназначение.
Поэтому легирующие добавки придают ему красивый внешний вид и блеск, гибкость и ковкость, износостойкость и долговечность. Для этих качеств вовсе не обязательна высокая проба.
Для технического серебра, нередко также называемого электротехническим, задача иная – обеспечение хорошей электропроводности и светоотражения. Серебро с чистотой на уровне ювелирного сырья не способно выполнять подобные функции, поскольку показатели электропроводности очень чувствительны к его содержанию.
Источники серебряного вторсырья
Основными источниками серебряной «вторички» являются изделия электротехнической и радиотехнической отраслей, полиграфии, фото- и кинопромышленности, продукция зеркального, ювелирного и часового производства.
Из бытового сектора источником драгметалла являются лом ювелирных изделий, награды и монеты.
В радио- и электротехнике для извлечения серебра пригодны:
- радиодетали;
- реле;
- контакты автоматических выключателей и пускателей;
- аккумуляторы;
- контактные реле и керамические конденсаторы.
Отдельные виды припоев и контактов могут содержать до 99% Ag.
Аккумуляторы и резисторы
Высоким удельным содержанием серебра отличаются серебряно-цинковые аккумуляторы серии СЦ, в которых анод изготовлен из прессованного порошка оксида серебра.
Например, в аккумуляторе модели СЦ-25, весящего 470 г (вместе с залитым электролитом), содержится 85,5 г Ag, а в модели СЦ-110 весом 1,6 кг – 559,783 г Ag.
В небольших количествах техническое серебро встречается в составе самых распространенных резисторов советских времен серии МЛТ (аббревиатура от «металлопленочный лакированный теплоустойчивый»). Например, в изделии МЛТ-2 весом 2,5 грамма содержится 5 мг Ag, что соответствует 0,16% по массе.
Конденсаторы и реле
Из-за небольших размеров и малых весовых характеристик радиодеталей, содержащих серебро, принято оценивать количество Ag в пересчете на 1000 штук каждой группы радиоизделий.
Для некоторых видов конденсаторов и реле содержание Ag на 1000 шт. следующее:
- конденсатор К15-5 – около 29,9 г;
- конденсатор К10-7В – около 13,6 г;
- реле РЭС6 – 157 г;
- РСЧ52 – 688 г;
- РВМ – 897 г.
Кинопленки
Полиграфия, фото- и кинопромышленность «предоставляют» для переработки изношенные и испорченные киноленты и фотоотпечатки.
Основным сырьем для извлечения драгметалла являются бромистое и сернистое серебро, зола фотобумаги и фотоотпечатков.
Фото- и кинопленки содержат серебро, содержание которого нормируется из расчета на 1 кв. метр. Например, каждый кв. метр кинопленки Микрат 300 содержит 4,68 грамма Ag.
Другие устройства и предметы
Поступающая от химпрома серебряная «вторичка» представлена отработанными катализаторами, содержащими до 80% Ag, шламами, контактными массами и ломом серебряной посуды.
Серебросодержащие отходы от ювелирного производства образуются при мехобработке, плавке и химобработке драгметаллов.
По своему составу они много беднее, чем серебряный лом, и содержат от 0,5 до 10% серебра, тогда как в серебряном ломе драгметалла может содержаться свыше 90% (в случае ювелирных украшений высокой пробы).
Довольно высокий процент серебристого благородного металла во «вторичке», поступающей от часового производства.
Серебряные припои богаты серебром в объеме до 99%, а серебряные контакты – до 80%.
Извлечение металла из радиодеталей
Извлечение технического серебра из радиодеталей можно проводить по следующему алгоритму:
- Детали заливаются азотной кислотой. Концентрация кислоты зависит от предполагаемого содержания Ag в материале радиодетали.
- В результате обработки получается смесь, в которой содержится нитрат серебра. После добавления в смесь поваренной соли из нитрата серебра образуется хлорид серебра, выпадающий в осадок.
- Во взмученный осадок добавляется цинковая пудра, реакция с которой приводит к выделению чистого Ag. Остатки цинка удаляются путем добавления соляной кислоты.
- Получившуюся взвесь фильтруют с использованием фильтровальной бумаги.
- Осевшее на бумаге серебро переплавляют с использованием буры.
- Серебряную отливку очищают промывкой.
Более подробную информацию можно получить в статье Аффинаж серебра.
Видео по теме
Автор видео рассказывает и показывает, в каких конденсаторах содержится серебро, а также какие именно части деталей нужно отправлять на переработку:
Заключение
Подсчитано, что в среднем одна тонна электротехнического лома и радиодеталей содержит до 930 г золота и 1800 г серебра. Такие показатели в сотни раз превышают результаты первичной добычи этих металлов, связанные с разработкой месторождений и переработкой руды.
Поскольку электроприборы, оргтехника, средства телекоммуникаций, телефоны и гаджеты быстро устаревают, их ассортимент постоянно обновляется. Таким образом, электронная продукция является неисчерпаемым, постоянно возобновляемым источником вторичных драгоценных металлов, в первую очередь, серебра.
Прочитав статью, вы узнали, в каких радиодеталях есть чистое серебро, где еще содержится данный металл и какими свойствами он обладает.
Источник