Károlyi Benedek: Áramforrások a számítástechnikában



Hasonló dokumentumok
Redoxi reakciók Elektrokémiai alapok Műszaki kémia, Anyagtan I előadás

A standardpotenciál meghatározása a cink példáján. A galváncella működése elektrolizáló cellaként Elektródreakciók standard- és formálpotenciálja

Kémiai alapismeretek 11. hét

Jellemző redoxi reakciók:

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás VI

Elektrokémia a kémiai rendszerek és az elektromos áram kölcsönhatása

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Azonosító jel: KÉMIA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA október :00. Az írásbeli vizsga időtartama: 240 perc

7. előadás

Áramforrások. Másodlagos cella: Használat előtt fel kell tölteni. Használat előtt van a rendszer egyensúlyban. Újratölthető.

Elektromos áram, egyenáram

ismerd meg! A galvánelemekrõl II. rész

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Elektrokémiai gyakorlatok

I. Atomszerkezeti ismeretek (9. Mozaik Tankönyv: oldal) 1. Részletezze az atom felépítését!

Az elemeket 3 csoportba osztjuk: Félfémek vagy átmeneti fémek nemfémek. fémek

ENERGIATÁROLÓK ÉRTÉKELEMZÉSE KÉT FAJTA FOGYASZTÓ SZERINT

Az akkumulátor szenzoros vizsgálata összeállította: Gilicze Tamás lektorálta: Dr. Laczkó Gábor

3. A szimbólumok magyarázata BEVEZETÉS

A semleges testeket a + és a állapotú anyagok is vonzzák. Elnevezés: töltés: a negatív állapotú test negatív töltéssel, a pozitív állapotú test

Atommag, atommag átalakulások, radioaktivitás

AZ ELEKTROKÉMIA VÁLOGATOTT ALKALMAZÁSI TERÜLETEI

MAGYAR RÉZPIACI KÖZPONT Budapest, Pf. 62 Telefon , Fax

Készítette: Szikora Bence. Spirálcellás akkumulátorok és szuperkapacitások

KÉMIA 10. Osztály I. FORDULÓ

Elektronátadás és elektronátvétel

Redox reakciók. azok a reakciók, melyekben valamely atom oxidációs száma megváltozik.

É11. Nyugvó villamos mező (elektrosztatika) Cz. Balázs kidolgozása. Elméleti kérdések: 1.Az elektromos töltések fajtái és kölcsönhatása

Archenius egyenlet. fehérje denat. optimum

Kémiai alapismeretek hét

Elektromos és hibrid járművek hajtásai

NE FELEJTSÉTEK EL BEÍRNI AZ EREDMÉNYEKET A KIJELÖLT HELYEKRE! A feladatok megoldásához szükséges kerekített értékek a következők:

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

A 2009/2010. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első (iskolai) forduló KÉMIA I-II. KATEGÓRIA FELADATLAP

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály A változat

Környezettechnológia. Dr. Kardos Levente adjunktus Budapesti Corvinus Egyetem Talajtan és Vízgazdálkodás Tanszék

VIII. ELEKTROMOS ÁRAM FOLYADÉKOKBAN ÉS GÁZOKBAN

L Ph 1. Az Egyenlítő fölötti közelítőleg homogén földi mágneses térben a proton (a mágneses indukció

Hz U. oldat. R κ=l/ra. 1.ábra Az oldatok vezetőképességének mérése

Didaktikai feladat: frontális osztálymunka, egyéni munka, csoportmunka, ismétlés, tanár-diák párbeszéd, ellenőrzés, értékelés

A hordozható akkumulátorok összegyűjtésének és újrahasznosításának világméretű áttekintése, ill. összehasonlítás a brazíliai helyzettel

1. feladat Összesen: 10 pont. 2. feladat Összesen: 6 pont. 3. feladat Összesen: 18 pont

Szén-dioxid semleges elektromos energia előállítása szerves szennyezőanyagokból mikrobiológiai üzemanyagcellákban

ПРОГРАМА ВСТУПНОГО ВИПРОБУВАННЯ З ХІМІЇ Для вступників на ІІ курс навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр»

Tantárgy: TELJESÍTMÉNYELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor Tanársegéd: Mr. Divéki Szabolcs 3. FEJEZET

SZÍVINFARKTUS. Készítette: Molnár Dávid 11/i

HEVESY GYÖRGY ORSZÁGOS KÉMIAVERSENY

Áramvezetés Gázokban

NEUTRON-DETEKTOROK VIZSGÁLATA. Mérési útmutató BME NTI 1997

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Gáz- és hőtermelő berendezés-szerelő Épületgépészeti rendszerszerelő

Kémiai reakciók Műszaki kémia, Anyagtan I. 11. előadás

Szigetelők Félvezetők Vezetők

100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 40%.

(3) (3) (3) (3) (2) (2) (2) (2) (4) (2) (2) (3) (4) (3) (4) (2) (3) (2) (2) (2)

Környezetvédelmi mérések fotoakusztikus FTIR műszerrel

I. Az anyagszerkezetről alkotott kép változása Ókori görög filozófusok régi kérdése: Miből vannak a testek? Meddig osztható az anyag?

HV Hybrid Vehicle hibridhajtású jármű HV-ECU a hibridhajtás központi elektronikus irányítóegysége (nem a Body-EVU és nem a CAN átjáró) HV battery

Elektrokémiai preparátum

AQUA PURIFICATA. Tisztított víz. Letöltetlen, tisztított víz

Elektromos áram, áramkör, ellenállás

1. feladat Összesen: 10 pont

A korrózió elleni védekezés módszerei. Megfelelő szerkezeti anyag alkalmazása

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 20%.

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Épületgépészeti csőanyagok kiválasztási szempontjai és szereléstechnikája. Épületgépészeti kivitelezési ismeretek szeptember 6.

Leclanché-típusú elemek (cink + mangándioxid (barnakő))

Indokolt-e határértékek szigorítása a szennyvíziszapok mezőgazdasági felhasználásánál?

Fém, kerámia és biokompozit bioanyagok lézersugaras felületmódosítása

Azonosító jel: KÉMIA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA október :00. Az írásbeli vizsga időtartama: 240 perc

Klasszikus analitikai módszerek:

MELLÉKLET. a következőhöz: A Bizottság felhatalmazáson alapuló rendelete

Áramforrások. Másodlagos cella: Használat előtt fel kell tölteni. Használat előtt van a rendszer egyensúlyban. Újratölthető.

Kémiai fizikai alapok I. Vízminőség, vízvédelem tavasz

BMEEOVKAI09 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére. Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése

Diagnosztika labor. Előadók: Kocsis Szürke Szabolcs Somogyi Huba Szuromi Csaba

Bologna Galvani egy békacombot rézkampóval a vas ablakrácsra erősített. Megfigyelés: a békacomb mindig megrándult, ha hozzáért a vasrúdhoz.

XLVI. Irinyi János Középiskolai Kémiaverseny február 6. * Iskolai forduló I.a, I.b és III. kategória

Kémia kerettanterve a Német Nemzetiségi Gimnázium és Kollégium évfolyama számára

A víz fizikai, kémiai tulajdonságai, felhasználhatóságának korlátai

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály C változat

b./ Hány gramm szénatomban van ugyanannyi proton, mint 8g oxigénatomban? Hogyan jelöljük ezeket az anyagokat? Egyforma-e minden atom a 8g szénben?

Az áram hatásai, az áram munkája, teljesítménye Hőhatás Az áramló elektronok beleütköznek a vezető anyag részecskéibe, ezért azok gyorsabb

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Magyar Mérnöki Kamara ELEKTROTECHNIKAI TAGOZAT Villámvédelmi vizsgára felkészítő tanf Fémek korróziója

KÉMIA. Általános érettségi tantárgyi vizsgakatalógus Splošna matura

Hibriddiagnosztika/1

KONDUKTOMETRIÁS MÉRÉSEK

5 Egyéb alkalmazások. 5.1 Akkumulátorok töltése és kivizsgálása Akkumulátor típusok

Elektrokémiai módszerek

Li-Ion Batteries <100 Wh

A 2007/2008. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatlapja. KÉMIÁBÓL I. kategóriában ÚTMUTATÓ

Általános Kémia, 2008 tavasz

Kémia emelt szintű érettségi írásbeli vizsga ELEMZÉS (BARANYA) ÉS AJÁNLÁS KÉSZÍTETTE: NAGY MÁRIA

A SZAKTANÁCSADÓI RENDSZER MEGÚJÍTÁSÁNAK ELSŐ KÉT ÉVE

Szerves kémiai analízis TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

HULLADÉKGAZDÁLKODÁS IV. A vegyipar hulladékai, kezelésük és hasznosításuk

TERMÉSZETTUDOMÁNY JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A kén kémiai tulajdonágai, fontosabb reakciói és vegyületei

Átírás:

Károlyi Benedek: Áramforrások a számítástechnikában 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 1 A következőkről lesz szó Akkumulátorok Üzemanyagcellák és más érdekességek Elemek Szünetmentes tápegységek 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 2

Akkumulátorok Avagy néhány kiragadott példa az újratölthető kémiai áramforrások közül 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 3 Általános követelmények Kis súly Nagy kapacitás Magas élettartam Kis környezetterhelés Alacsony ár Nagy maximális áramerősség 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 4

Az alábbi fajtákról lesz szó Nikkel-kadmium Nikkel-fémhidrid Lítium-ion Lítium-polimer Lítium-tionilklorid Ezüst-cink Magnézium Cink-levegő 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 5 Nikkel-kadmium Legrégibb az itt bemutatottak közül Cd +2 Ni(OH) 3 2 Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2 Magas élettartam, könnyen tölthető Környezetszennyező, spontán kristályosodik 1-1,2 V feszültség 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 6

Nikkel-fémhidrid Legtöbb helyen átvette a nikkel-kadmium helyét Elektród nem kadmium, hanem hidrogént oldó fém Töltéskor a savból proton oldódik a fémre Kisütéskor visszamegy az oldatba 1-1,2 V feszültség 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 7 Nikkel-fémhidrid (2) Nagy kapacitás Kisebb környezetterhelés, kristályosodási hajlam Rövidebb élettartam Magasabb ár 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 8

Lítium típusú akkumulátorok Egészen új tulajdonságok Gyökeres változás az előzőekhez képest: Kapacitás Súly Előnyök és hátrányok Talán a legszerteágazóbb 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 9 Lítium-ion: általános jellemzés Lítium-ionok közvetítik a töltést a szén és kobaltoxid elektródák között szerves elektrolitban A lítium a szénen válik ki Kezdetben fém lítium is volt bennük, ma vegyületekben stabilizálják az atomot Legnagyobb kapacitás, elég egy cella Kis súly, nincs kristályveszély Nem igényel speciális töltést, de üresen elromlik 4 V (!) feszültség 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 10

Egy lehetséges fejlődési irány Szén elektródot lítium-titanátra cserélik Következmény: 30-szoros felületnövekedés Sokkal erősebb lesz az anód (50-szer tovább bírja) Akár 6 perc alatt feltölthető, ami nagy különbség az elődhöz képest, megnő az élettartam 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 11 Egy másik lehetséges irány Cél: 5V elérése egy cellával Kisebb kémiai változtatások bevezetése Megoldás: lítium-átmenetifém-vanadát elektród Pl.: LiCo y Ni (1-y) VO 4 és LiCuVO 4 elektródok 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 12

Lítium-polimer Az előzőekhez képest a folyékony elektrolit helyett polimer van az akkumulátorban A cella alakja egy hajtogatható lapka lesz A feszültség továbbra is 4 V 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 13 Lítium-polimer (2) Tartalma polietilén-oxid és valamilyen lítium-só (LiClO 4, LiAsF 6, vagy LiCF 3 SO 3 ) Előny: kis méret, kis súly (modell-repülőgép) Hátrány: magas ár, kis élettartam 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 14

Összehasonlítás A fajlagos energiamennyiségek közötti különbségek nagyok Környezetszennyezés eltérő Feszültségben a lítium akku kiemelkedő Árakban általánosat nem lehet mondani A lítium rohamosan fejlődik, a többi stagnál 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 15 Lítium-tionilklorid Katód: szén, anód: Lítium Elektrolit: tionil-kloridban lítium-alumínium-klorid Reakciók: Lítium oldódása és elektron leadása 4 Li + + 2 SOCl 2 + 4 e - = SO 2 + S + 4 LiCl 3,65V Felhasználás: űrtechnika, mars-járókban az ezüstcink akkumulátort váltja fel 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 16

Ezüst-cink akkumulátor Nagy energia-sűrűség Magas élettartam Kevés újratöltés Űrtechnika: holdjármű, első mars-jármű Haditechnika: vadászgépekben (pl.: Mig21) 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 17 Magnézium akkumulátor Anód: ötvözött (Al, Zn) magnézium Katód: molibdén-szulfid Működés: az egyik elektródról a magnézium polimer gélen keresztül a másikra megy Tulajdonság: ha beindul a sorozatgyártás, igen olcsó akkumulátor lesz Feszültség: 0,9-1,2 V 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 18

Cink-levegő Újdonság: nem zárt akkumulátor, levegővel érintkezik Kémiai reakciók: az elektródfelületen oxigén felvétel: kisütés, oxigén leadás: töltés Követelmény a nagy fajlagos felület Hosszú töltési idő, kis élettartam 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 19 Üzemanyagcellák és más érdekességek Avagy két alternatív áramforrás a számítástechnikában 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 20

Üzemanyag cella: Általános jellemzés Kémiai energiából elektromos energia Hasonló, mint a legtöbb elem, redoxi-reakciót térben szétválasztunk, s míg az elektron az egyik atomról a másikra kerül, áramkörön át megy Probléma: fém-fémion elektródokkal egyszerű a dolog, de például metán égésekor nehéz az elektronokat rávenni, hogy külön utakon járjanak, s ez határozza meg a technikát 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 21 Előnyök és hátrányok Ha sikerül is rávenni az elektronokat, hogy számítógépet hajtsanak meg, legtöbbször nem elég gyors a folyamat Mára már gyakorlatban is alkalmaznak üzemanyag-cellákat hordozható számítógépben, de még drága Az akkumulátorokkal szemben pillanat alatt újratölthető 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 22

Típusok 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 23 Gázturbina (?) Könnyen tölthető, de hatalmas sebességgel kell forgatnia a mágnest, hogy egy fémpénz nagyságú eszköz működtessen egy számítógépet Üzemanyag könnyen beszerezhető Technikai nehézségek ( a mágnes szétesik a kívánatos fordulatszámon) 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 24

Elemek Csupán néhány példa a piacon legnagyobb számban előforduló áramforrások közül 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 25 Előnyök és hátrányok Olcsón beszerezhetőek Kiforrott, megbízható technológia Nagy környezetterhelés Csak egyszer lehet használni 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 26

Hagyományos szárazelem (Zn-C) Felépítés: cink és szén elektród merül a szinte szilárd kocsonyásított elektrolitba: szénpor, mangán-dioxid, ammónium-klorid Cink köpeny veszi az egészet körül Zn + 2 NH + 4 = Zn(NH 3 ) 2+ 2 + 2 H + + 2 e - 2 MnO 2 + 2 H + + 2 e - = 2 MnO(OH) 1,5 V 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 27 Gombelemek Két típus: Alkalikus ezüstoxid alapú Alkalikus higanyoxid alapú Mindkettőben cink lead elektront, a katódon pedig a fémoxid fémmé redukálódik Kis önkisülés Kis áramú eszközzel terhelve évekig is bírja 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 28

Szünetmentes tápegységek Egy kis elektronika 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 29 Mire való? Hosszabb-rövidebb idejű hálózat-kimaradások áthidalása Hálózathibák (pl. feszültség csökkenés, növekedés) kiküszöbölése Hálózat felől érkező zavarok kiszűrése Frekvencia ingadozás megszüntetése Stabil, zavarmentes kimeneti feszültség és frekvencia biztosítása a védendő fogyasztók felé 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 30

Fajtái Offline Egyszeres konverziós működési elvű Kettős konverziós működési elvű (Online) 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 31 Offline típus működése Ha elfogadható az ingadozás (10%), a fogyasztó a hálózatról üzemel, s az akku tölt Ha zavar lép fel, az inverter beindul, az akkut sütjük ki Hátrány, hogy nem véd a túlfeszültségtől 200-3000VA 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 32

Kapcsolódó ábrák 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 33 Egyszeres konverziós Mára már elavult Továbbra sincs védve a fogyasztó a nagyfesztől Ha eltér a frekvencia a megfelelőtől, már kis hiba esetén is az akkumulátor használódik 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 34

Kettős konverziós Legbiztonságosabb Először egyenirányítás, majd újra váltófesz Hiba esetén az akkumulátorról jön az áram, de ezt észlelni lehetetlen, így tiszta végig az áram Ha túlterhelés keletkezik a kimeneten, vagy inverter-hiba lép fel, a hálózatról kapjuk az áramot, így ekkor nincs védelem, de tovább működik a gép 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 35 Kapcsolódó ábrák 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 36

Köszönöm a figyelmet! 6/12/2005 Webtechnológia - áramforrások 37