Существуют ли аккумуляторы постоянного тока?

13

Существуют ли аккумуляторы постоянного тока? Если нет, то почему нет? Иначе, почему они не очень распространены на рынке?

Я не говорю об идеальном источнике тока. Но это должен быть источник постоянного тока для небольшого диапазона значений (нагрузка, напряжение или что-то еще). «Источник 1 мА с максимальным напряжением на клеммах 20 В» или что-то в этом роде (я не уверен насчет спецификаций).

nidhin
источник

Ответы:

11

Рассел - удар по обычным электрохимическим батареям, AFAIK, что имеет смысл, потому что электрохимия работает на напряжениях.

Однако есть нечто, что считается аккумулятором, который по своей природе производит постоянный ток. Смотрите эту презентацию .

введите описание изображения здесь

Betavoltaic клетки основаны на радиоизотопных источниках, таких как тритий. Есть даже некоторые коммерческие продукты, хотя с их сайта не ясно, каковы характеристики IV.

Спехро Пефхани
источник
Таким образом, батарея постоянного тока существует и находится на пути к рынку.
нидхин
И это будет стоить тысячи долларов и использоваться только в очень специальных приложениях.
Спехро Пефхани
1
@nidhin - Мой 1-й краткий ответ применим - то есть "По существу нет". | На пути к рынку с 1968 года: 1968-74: доктор Ларри Олсен из Douglas Labs разработал первую полукоммерческую бета-батарею (BetaCel) || Уровни мощности микроватт. || Ушел с рынка: Betavoltaics были изобретены более 50 лет назад. Ранние кардиостимуляторы использовали бета-вольты на основе прометия [3], но были прекращены, так как были разработаны более дешевые литий-ионные батареи. || en.wikipedia.org/wiki/Betavoltaics || Доступно в 2012 году - 6-8 недель, 1000 $. Нановатты власти - ...
Рассел МакМэхон
2
... gizmag.com/city-labs-nanotritium-betavoltaic-battery/23720 || Полезно - large.stanford.edu/courses/2013/ph241/harrison2 || Нет на Ebay. Нет на Алибабе - Ух ты !!! :-)
Рассел МакМахон
4
@RussellMcMahon Пока, по крайней мере, у одного из {Amazon, Digikey, Mouser, eBay, Alibaba} его нет, его не существует.
Спехро Пефхани
12

Существуют ли аккумуляторы постоянного тока?

[«Батарея» используется для «ячейки» во многих местах ниже]

По сути, нет.

Можно легко изготовить батарею с такой характеристикой, добавив электронику в корпус батареи, и можно было бы разработать «для дополнительных точек», которая бы электрохимически хорошо справлялась с ограничением тока при расчетном максимальном токе, который затем был бы постоянным током. аккумулятор. Но такие устройства встречаются редко или вообще отсутствуют.

Батарея может быть сделана для приближения источника постоянного тока путем добавления последовательного сопротивления - чем больше сопротивление, тем лучше аппроксимация - и тем ниже ток. Поэтому очень разряженные батареи с высоким внутренним сопротивлением лучше подходят для источников постоянного тока, чем полностью или частично заряженные.

Фотоэлектрический элемент, загруженный после точки максимальной мощности, также действует как устройство постоянного тока. Вопрос о том, считается ли это «батареей», спорен.

Изображение из Википедии - MPPT

V / I характеристики "солнечного элемента". Здесь для напряжений ниже примерно 0,35 В при увеличении нагрузки напряжение падает примерно до постоянного тока. Семейство линий должно выводиться при различных уровнях освещенности.

введите описание изображения здесь

Аккумуляторы также НЕ являются устройствами постоянного напряжения (см. Ниже)

Если нет, то почему?

Простой ответ: Существуют гораздо лучшие способы реализации источников энергии постоянного тока, когда это необходимо.

Батарея по сути является источником энергии с определенным профилем напряжения и тока во всем диапазоне разряда. За исключением исключительно специализированных эталонных элементов, таких как «Weston Cell», которые предназначены для использования в качестве источников постоянного напряжения, батареи также не являются источниками постоянного напряжения - их напряжение уменьшается как с увеличением нагрузки, так и с уменьшением состояния заряда. Несмотря на то, что батарея может быть оптимизирована для получения более плоского напряжения относительно кривой разряда, обычно основной целью в конструкции батареи является оптимизация некоторого сочетания плотности энергии *, плотности мощности *, скорости разряда, скорости перезарядки, долговечности и экономической эффективности. масса и объем]. Постоянство напряжения разряда полезно, но имеет тенденцию ранжироваться ниже большинства этих других факторов.

Энергоснабжение с постоянным током гораздо менее полезно и может быть даже менее эффективным с точки зрения обычных параметров конструкции, упомянутых выше.

Когда требуется источник постоянного тока, он может быть реализован электронным способом таким образом, чтобы оптимизировать некоторую комбинацию точности, энергоэффективности и стоимости по мере необходимости - и результат будет значительно лучше, чем может быть достигнут электрохимическим способом. Это позволяет оптимизировать конструкцию батареи для ее источников энергии.

Источник постоянного тока по определению имеет высокое напряжение разомкнутой цепи и работает при небольшом или нулевом выходном напряжении, если требуется при большой нагрузке. Энергоэффективность электрохимического продукта с этой характеристикой была бы ужасной при низких сопротивлениях нагрузки, так как большая часть произведенной энергии должна была бы рассеиваться в батарее. Единственной альтернативой было бы каким-то образом уменьшить электрический потенциал «движущих реакций», поскольку ток нагрузки превышал расчетный ток. Алхимики, возможно, смогли достичь этого, но современная наука может быть поставлена ​​под сомнение.


Связанный:

Ячейки постоянного напряжения:

Wikipedia - Weston Cell
Ugly truck

  • Ячейка Уэстона - эталон постоянного напряжения: оригинальная конструкция представляла собой ячейку с насыщенным кадмием, обеспечивающую удобное эталонное значение 1.018638 Вольт, и имела преимущество в том, что имел более низкий температурный коэффициент, чем ранее использовавшаяся ячейка Кларка. Температурный коэффициент может быть уменьшен путем перехода на ненасыщенный дизайн, преобладающий тип сегодня. Однако выход ненасыщенной ячейки уменьшается примерно на 80 мкВ в год, что компенсируется периодической калибровкой по насыщенной ячейке.

введите описание изображения здесь


Википедия - Кларк Селл

  • Ячейка Кларка, изобретенная английским инженером Джозией Латимером Кларком в 1873 году, представляет собой влажно-химическую ячейку (в разговорной речи: батарея), которая вырабатывает высокостабильное напряжение. В 1893 году Международный электротехнический конгресс определил выход ячейки Кларка при 15 ° C как 1,434 В, и это определение стало законом в Соединенных Штатах в 1894 году. Это определение было позднее заменено определением, основанным на ячейке Уэстона. 1

введите описание изображения здесь

Рассел МакМахон
источник
4
Хотя батареи, безусловно, не являются идеальными источниками напряжения, они одинаково лучше являются источником постоянного напряжения, чем источником постоянного тока!
Воутер ван Ойджен
1
Спасибо за ответ. Поскольку это базовый элемент схемы, кто-то попытался бы его создать. Любая информация?
нидхин
2
@ nidhin - нет попытки, только делай - см. ответ выше. Re "любая информация?" - см. ответ выше.
Рассел МакМахон
@RussellMcMahon Я вижу это. но я искал попытки от алхимиков.
нидхин
@nidhin Если вам нужны попытки от алхимиков, направьте ваш вопрос на skeptics.stackexchange.com, возможно, такая батарея была найдена в Розуэлле.
Джо Хасс
1

Возможно, это обман, но любая батарея с очень высоким внутренним сопротивлением, подключенная к нагрузке с пропорционально более низким сопротивлением, является хорошим источником постоянного тока. Схема иллюстрирует несколько экстремальный пример:

Схема простого источника постоянного тока

Ток в основном ограничен сопротивлением серии 9,9M, а изменения сопротивления нагрузки мало влияют. Даже если нагрузка включает источники напряжения менее 10 В, ток постоянен в пределах 1%.

Батареи обычно являются довольно хорошими источниками напряжения, потому что их внутреннее сопротивление достаточно низкое. Их выходная мощность будет уменьшаться с доставкой заряда, но низкое внутреннее сопротивление не приводит к значительным изменениям выходного напряжения с сопротивлением нагрузки, поскольку сопротивление нагрузки велико по сравнению с внутренним сопротивлением.

Гораздо более простой и довольно точный источник постоянного тока может быть изготовлен из инструментального усилителя с резистором, включенным последовательно с выходом и обратной стороной, привязанной к входу REF. Усилитель будет пытаться поддерживать постоянное напряжение на сопротивлении, что приведет к постоянному току через него, который может быть направлен на нагрузку.

Wilk
источник
Хотя это обман, то, что вы говорите, является решением для его реализации. И я думаю, что Рассел упомянул этот момент в своем ответе.
нидхин