Nikel-kadmiyum pil, DC voltaj kaynağıdır. Özellikleri ve avantajları nedeniyle devralmaktadır kurşun asit tabanlı piller ve son zamanlarda popülerlik kazanıyor. Küçük, kompakt, bir yerden başka bir yere kolayca taşınabilir. Bu pilin genel kullanım alanları oyuncaklar, hesap makineleri, küçük DC motorlar vb. Prensip olarak kurşun akümülatör bazlı pillerle aynıdır. Bir metal, kadmiyum ve ayırıcı katmanlarla haddelenir ve redoks içinde tutulur, böylece kimyasal reaksiyon DC voltajını üretir. Piller uzun zamandır popüler olmuş ve pilin verimini artırmak için giderek daha fazla kimyasal element kullanılmaktadır. Bu, yapıyı kompakt hale getirir.
Nikel-Kadmiyum Pil nedir?
İlgili maddeler arasındaki kimyasal reaksiyona bağlı olarak DC voltaj üreten bir cihazdır. Nikel-kadmiyum bataryada, redoks malzemesi taban olarak kullanılır ve çevresinde nikel tabakası ve ayırıcı kullanılır. Nikel-kadmiyum hücre voltajı yaklaşık 1,2 V'tur. Seri olarak bağlandığında genellikle 3 ila 4 hücre, 3,6 ila 4,8 V'luk bir çıktı elde etmek için birlikte paketlenir
Nikel-Kadmiyum Pil Tasarımı
Nikel-Kadmiyum Pil Teorisi
Nikel kadmiyum pilin çalışma prensibi diğer pillerle aynıdır. Verimliliği artırmak için nikel ve kadmiyum kullanılır. Bir pil, DC voltajının kaynağıdır, dolayısıyla pozitif ve negatif veya aynı zamanda anot ve katot olarak adlandırılan iki potansiyel noktadan oluşmalıdır. Bir nikel-kadmiyum bataryada, ilk olarak, redoks çevresinde bir nikel oksit NiO2 tabakası tutulur.
Bu nikel oksit tabakası bir katot tabakası görevi görür. Nikel oksit tabakasının üzerinde, ayırıcı görevi gören bir KaOH tabakası bulunur. Bu ayırıcı tabakanın suya veya neme batırılması gerektiğine dikkat edilmelidir. Amacı, kimyasal reaksiyon için gerekli OH negatif iyonları sağlamaktır. Ayırıcı tabakanın üzerine kadmiyum yerleştirilir. Kadmiyum tabakası, nikel-kadmiyum pil için anot görevi görür. nikel-kadmiyum pil diyagramı aşağıda gösterilmiştir.
Nikel-Kadmiyum Pil Şeması
Şemada gösterildiği gibi nikel, pozitif elektrot görevi görür. kolektör ve kadmiyum tabakası bir negatif tabaka toplayıcı görevi görür. İki katman arasındaki ayırıcı katman, KOH veya NaOH'den oluşur. Amacı OH iyonları sağlamaktır. Bunların dışında emniyet ventili, sızdırmazlık plakası, izolasyon halkası, izolasyon contası ve bir dış kasadan oluşur.
İzolatör halkasının amacı, iki tabaka arasında izolasyon sağlamaktır. İzolatör contası, izolasyon halkasının yakınlarda tutulduğu yerdir. Ayırıcı katman bu halkaya bağlanır. Dış kasa, bataryanın zarar görmesi ve hatalı kullanılması gibi dış etkenlerden iç tabakalara koruma sağlamaktır. Meyilli içinde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar nedeniyle, batarya ile çalışmanın her zaman tehlikeli olduğu unutulmamalıdır.
Tüm katmanlar açıkta olduğundan ve kullanan kişiye zarar verebileceğinden pilin kasası asla açılmamaktadır. Benzer şekilde, kullanılmadığında pilin cihazdan çıkarılması önerilir.
Nikel Kadmiyum Pil Denklemleri
Kimyasal reaksiyonu temsil eden kimyasal denklemler şu şekilde verilebilir:
İlk denklem, katot tabakası nikeli ile ayırıcı arasındaki reaksiyonu temsil eder. Nikel oksit OH iyonlarının çıktısını verir. Daha önce bahsedildiği gibi ayırıcı katman ihtiyacı, kimyasal reaksiyon için gerekli OH iyonlarının sağlanmasıdır. H20'nin sağlanması için, ayırıcı tabaka ilk reaksiyon için su ile ıslatılır. Daha sonra yan ürünlerden H2O elde edilir.
Anot tarafında kadmiyum tabakası da ayırıcı tabakadan elde edilen OH iyonları ile birleştirilir. Bu, kadmiyum oksit ve elektronlarla sonuçlanır. Her iki denklemdeki elektronların iptal edildiği not edilebilir. Ayrıca OH iyonları iptal edilir. Hatırlatma denklemi, nikelin kadmiyum ve su ile birleştirildiği üçüncü denklemde verilir. Nikel oksit ve kadmiyum oksit ile sonuçlanır.
Nikel-Kadmiyum Pil Sıcaklık Aralığı
Nikel pil için sıcaklık aralığı, şarj sırasında 0 ila 45 derece santigrat ve boşaltma sırasında -20 ila 65 derece santigrattır. Bu sıcaklık aralığının ötesinde, pil çalışmaz ve hatta patlama olasılığı vardır.
Nikel-Kadmiyum Pil Toksisitesi
Nikel-kadmiyum pil, insan vücudu için çok zehirlidir. Kadmiyum, insan vücudu için birçok risk oluşturan ağır bir metaldir. Kadmiyumun sistem üzerinde fizyolojik bir etkisi bile vardır. İnsan vücudundaki ortalama kadmiyum varlığı litre başına yaklaşık 1 mikrogramdır. Sindirim sistemine direkt etkisi vardır. Benzer şekilde nikel de insan solunum sistemi için zehirlidir.
Nikel-kadmiyum pil voltajı
Genel olarak, bir Nikel-kadmiyum pil için her voltaj yaklaşık 1,2 V olacaktır. Hücre sayısı, gerekli voltajı elde etmek için seri veya paralel olarak bağlanır. Voltaj dışında özgül enerjisi Kg başına 50-60 Wh civarındadır. Bu, nikel-demirden orta derecede yüksektir, ancak nikel-çinko ve nikel-metal hidrit pillerden nispeten daha azdır.
Özgül güç kg başına 200 W'tır. Bu, nikel-demirden orta derecede yüksektir, ancak nikel-çinko ve nikel-metal hidrit pillerden nispeten daha azdır. Nikel-metal piller için 170-1000 civarındadır. Nikel-demir piller için bu 100 civarındadır. Enerji verimliliği% 70-75 civarındadır. Bu, nikel-demirden orta derecede yüksektir, ancak nikel-çinko ve nikel-metal hidrit pillerden nispeten daha azdır. Nikel metal piller için bu oran% 70-80 civarındadır. Nikel-demir piller için bu oran% 60-70 civarındadır.
Nikel-Kadmiyum Pil Yapısı
Yapısal, nikel-kadmiyum pil, kurşun asit bazlı pillerle aynıdır. Üç temel katmandan oluşur. İlki bir nikel tabakası, ardından ayırıcı tabaka ve kadmiyum tabakasıdır. Nikel, pozitif elektrot toplayıcı görevi görür ve kadmiyum katmanı, negatif katman toplayıcı görevi görür.
İki katman arasındaki ayırıcı katman, KOH veya NaOH'den oluşur. Amacı OH iyonları sağlamaktır. Bunların dışında emniyet ventili, sızdırmazlık plakası, izolasyon halkası, izolasyon contası ve bir dış kasadan oluşur. İzolatör halkasının amacı, iki tabaka arasında izolasyon sağlamaktır. İzolatör contası, izolasyon halkasının yakınlarda tutulduğu yerdir. Ayırıcı katman bu halkaya bağlanır.
Dış kasa, bataryanın zarar görmesi ve hatalı kullanılması gibi dış etkenlerden iç tabakalara koruma sağlamaktır. Meyilli içinde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar nedeniyle, batarya ile çalışmanın her zaman tehlikeli olduğu unutulmamalıdır. Ayırıcı tabaka ile birlikte tabakalar gerekli kimyasal reaksiyonu oluşturur ve potansiyel farkı oluşturur.
Nikel Kadmiyum Pil Çalışması
Nikel-kadmiyum pilin çalışması, katmanlar arasında gerçekleşen kimyasal reaksiyona dayanmaktadır. Bir DC voltaj kaynağı olan pil, anot ve katot olmak üzere iki porttan oluşur. Pil yapılırken önce kadmiyum tabakası redoks üzerinde tutulur. Kadmiyum tabakası katot terminali olarak işlev görür. Kadmiyum, ağır malzemelerden biridir ve iyi iletkenlik özelliklerine sahiptir. Kadmiyum tabakasının üzerinde ayırıcı tabakalar tutulur.
Ayırıcı tabakanın amacı, gerekli OH iyonlarını sağlamaktır. Kimyasal reaksiyon . OH iyonları, katot tabakası nikeli ile ayırıcı arasındaki reaksiyon için gereklidir. Nikel oksit OH iyonlarının çıktısını verir. Daha önce bahsedildiği gibi ayırıcı katman ihtiyacı, kimyasal reaksiyon için gerekli OH iyonlarının sağlanmasıdır. H20'nin sağlanması için, ayırıcı tabaka ilk reaksiyon için su ile ıslatılır.
Daha sonra yan ürünlerden H2O elde edilir. Anot tarafında kadmiyum tabakası da ayırıcı tabakadan elde edilen OH iyonları ile birleştirilir. Bu, kadmiyum oksit ve elektronlarla sonuçlanır. Her iki denklemdeki elektronların iptal edildiği not edilebilir. Ayrıca OH iyonları iptal edilir. Hatırlatma denklemi, nikelin kadmiyum ve su ile birleştirildiği üçüncü denklemde verilir. Nikel oksit ve kadmiyum oksit ile sonuçlanır. Kimyasal reaksiyonu, iki terminal arasında potansiyel farkına neden olan elektron akışı izler.
Nikel Kadmiyum Pil Çeşitleri
Nikel-kadmiyum pil sınıflandırması yalnızca boyuta ve mevcut voltaja göre yapılır. Boyuta bağlı olarak AAA, AA, A, Cs, C, D veya F boyutunda olabilir. Tüm bu boyutlar farklı çıkış voltajı özelliklerine sahiptir. Bazıları silindirik boru şeklinde, bazıları dikdörtgen kutu şeklinde dış kasa içindedir.
Avantajlar ve dezavantajlar
Nikel Kadmiyum Pilin avantajları şunlardır:
- Yüksek akım çıkışı sağlar
- Aşırı şarjı tolere eder
- 500 şarj döngüsüne kadar dayanır
Nikel Kadmiyum Pilin dezavantajları
- Kadmiyum çevre dostu bir malzeme değildir
- Diğer pillere kıyasla sıcaklığa karşı daha az tolerans.
Nikel Kadmiyum Pil Uygulamaları
Oyuncaklar, küçük DC motorlar, hesap makineleri, fanlar, bilgisayarlar vb. Gibi çeşitli uygulamalara sahiptir.
Bu nedenle uygulamalarını, çalışmalarını ve detaylarını gördük. nikel-kadmiyum batarya . Kadmiyumun tehlikeli etkileri olduğu için nikel ile kombine edilebilecek diğer malzemelerin neler olduğu mutlaka görülmelidir.
