Размеры алюминиевых батарей: объём секции, расчет секций, как рассчитать на примерах фото и видео

объём секции, расчет секций, как рассчитать на примерах фото и видео

Содержание:

1. На что влияют размеры алюминиевых радиаторов отопления
2. Параметры и размеры алюминиевых радиаторов ROVALL
3. Параметры объема радиаторов от Climatic Control Corporation LLP
4. Размеры алюминиевых радиаторов от компании Fondital
5. Характеристики алюминиевых радиаторов от Faral S.p.A.
6. Расчет алюминиевых радиаторов от Global
7. Параметры алюминиевых радиаторов от Torex
8. Размеры секции алюминиевых радиаторов от Rifar
9. Объем секции алюминиевого радиатора
10. Расчет количества секций

Современные радиаторы отопительные из алюминиевого сплава уже стали привычными, поскольку их можно встретить не только в жилых помещениях, но и в общественных зданиях. Это стало возможным благодаря их красивому внешнему виду, легкому весу, а кроме того, они очень быстро нагреваются. Но при выборе данных батарей специалисты рекомендуют ознакомиться с их ассортиментом и грамотно определить размеры алюминиевых радиаторов отопления, таких как на фото. Какими же бывают их параметры и характеристики?

На что влияют размеры алюминиевых радиаторов отопления

Одним из важнейших параметров считается промежуток между осями радиаторов. Чаще всего в продаже можно встретить алюминиевые приборы, у которых расстояние между двумя коллекторами – нижним и верхним составляет 350 или 500 миллиметров. Правда, имеются изделия с показателем, равным 200, 400, 600, 700 и даже 800 миллиметров.

Размеры алюминиевых радиаторов по длине практически не имеют ограничений. Чем батарея длиннее, тем ее мощность выше. Чтобы достичь требуемого уровня мощности, необходимо приобрести определенное количество отопительных секций.

Общая протяженность прибора зависит от нужной для обогрева помещения мощности, от того, какие размеры батарей отопления, секции и теплоотдача.

Для состыковки отдельных элементов алюминиевого радиатора с трубопроводами отопительной конструкции, пользуются монтажным комплектом для установки, в который входят:

• специальные кронштейны для навешивания батареи на стену в количестве 2-4 штуки;
• кран Маевского – устройство для стравливания воздуха, попавшего в систему;
• ключ, предназначенный для крана;
• проходные радиаторные пробки с диаметром в 3/4 или ½ правого или левого типа;
• заглушки для отопительного прибора, их еще называют глухими пробками;
• иногда также имеются дюбеля, чтобы закрепить кронштейны.

В зависимости от типа изготовления радиатора из алюминиевого сплава, отопительный прибор бывает литым или экструзионным:

• благодаря литью батарея становится прочной и надежной. В данном случае секции слагаются из отдельных деталей, отлитых целиком и затем собранных в единый отопительный прибор. Нижнюю его часть приваривают самой последней;
• в процессе применения экструзионного оборудования происходит продавливание нагретого алюминиевого сплава сквозь специальную металлическую пластину, имеющую отверстия. Такой способ позволяет сделать длинный алюминиевый профиль требуемой формы. Когда он остывает, его делят на отрезки, которые соответствуют размерам прибора. Только потом приваривают верх и низ батареи. В данном случае отрегулировать радиатор по длине невозможно, а секции к нему нельзя ни прибавить, ни отнять. В продаже экструзионные приборы встречаются достаточно редко.

Параметры и размеры алюминиевых радиаторов ROVALL

Фирма, производящая алюминиевые радиаторы ТМ ROVALL, является одним из подразделений итальянского концерна Sira Group. Эта компания изготавливает батареи из алюминиевого сплава с расстоянием между двумя коллекторами, равным 200, 350 и 500 миллиметров. В комплект для их крепления, который приобретается отдельно, входят такие изделия: заглушки, переходники, для соединения секций — ниппели с прокладками и для осуществления настенного монтажа – кронштейны, а также кран Маевского.

Основные параметры алюминиевых радиаторов ROVALL:

• допустимое рабочее давление составляет 20 бар, а при испытании — 37,5 бара;
• максимальная температура – не более 110 °С.

У всех приборов Rovall моделей Alux 200, согласно официальным источникам компании-производителя, с расстоянием 200 миллиметров между осями, высота равна 245, а глубина – 100 миллиметров. При этом длина минимальная – 80, а максимальная – 1280 миллиметров. В свою очередь теплоотдача может составлять по — минимуму 92, а по – максимуму – 1472 ватта. Количество секций бывает от одной до 16.

У моделей радиаторов Rovall Alux 350, с расстоянием 350 миллиметров между коллекторами, высота составляет 395, а глубина – 100 миллиметров. При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1280 миллиметров. В свою очередь теплоотдача может быть от 138 до 2208 ватт. Число секций равно от одной до 16.

У моделей приборов Rovall Alux 500, с межосевым расстоянием 500 миллиметров, высота составляет 545 миллиметров, а глубина – 100 миллиметров. При этом длина приборов минимальная – 80, а максимальная – 1280 миллиметров. В свою очередь мощность может быть по — минимуму 179, а по – максимуму – 2840 ватт. Количество секций насчитывается от одной до 16.

Параметры объема радиаторов от Climatic Control Corporation LLP

Данная компания из Великобритании выпускает отопительные алюминиевые приборы BiLUX AL, обладающие превосходной степенью теплоотдачи, и произведенные с учетом особенностей автономных отопительных систем. Площадь поверхности этих батарей значительная, а сечение вертикально расположенной трубы, когда делался расчет алюминиевых радиаторов отопления, было определено оптимально.

Предприятие, на котором изготавливают радиаторы BiLUX AL M 300 и BiLUX AL M 500 располагается в Китае. Между обеими осями коллекторов расстояние бывает 300 или 500 миллиметров. Во время производственного процесса верхние части приборов, отлитые под давлением, соединяют с днищем, которое изготавливают по специально разработанной сварочной технологии.

Когда изделия готовы, после сборки их подвергают химической и механической обработке. Только после этого алюминиевые приборы испытывают и проверяют на прочность и герметичность. Их покраска осуществляется в несколько приемов. Кроме этого, на них воздействуют электростатическим полем и одновременно напыляют эмаль, производимую на основе эпоксидных смол. Затем при нагревании до высокой температуры поверхности радиаторов полимеризируют.

Особенность приборов BiLUX AL заключается в том, что их торцы имеют особую конструкционное решение, позволяющее для прокладки использовать специальное кольцо. Материал его изготовления полностью герметизирует стыки. Ниппели для них задействуют кадмированные, в итоге вероятность протечки теплоносителя сведена к нулю.

Основные размеры алюминиевых радиаторов BiLUX AL:

• допустимое рабочее давление составляет 16 бар, а при испытании прибора — 24 бара;
• давление, которое способно разорвать прибор – 48 бар.

Односекционные батареи BiLUX AL M 500 с расстоянием 500 миллиметров между осями при мощности 180 ватт имеют следующие параметры (в миллиметрах):

• высота – 570;
• глубина – 75-80;
• длина – 75.

Односекционные BiLUX AL M 300 с расстоянием 300 миллиметров между осями при мощности 128 ватт имеют следующий размер секции алюминиевого радиатора (в миллиметрах):

• высота – 370;
• глубина – 75-80;
• длина – 75.

Размеры алюминиевых радиаторов от компании Fondital

Компания Fondital (Италия) выпускает алюминиевые батареи Calidor Super, приспособленные для климатических условий России и стран СНГ (см. фото). При их изготовлении во внимание принимаются европейские стандарты, такие как EN 442 и российские, согласно ГОСТу Р RU.

9001.5.1.9009.

Способом их изготовления является отливка, выполняемая под высоким давлением. Окраска выполняется в два этапа: первоначально с помощью анафореза в качестве защиты наносят один слой эмали, а потом, используя порошковую эмаль, изделию придают достойный внешний вид. Монтажный комплект к радиатору покупать придется отдельно. В него входят: переходники; кронштейны; глухие пробки и кран Маевского.

Между осями расстояние составляет:

• 350 миллиметров для модели S4, у которой насчитывается 4 боковых ребра, а глубина секции равна 97 миллиметров;
• 500 миллиметров для модели S4 и S3 (с 3 ребрами и глубиной – 96 миллиметров).

Основные параметры алюминиевых радиаторов Calidor S:

• допустимое рабочее давление — 16 бар, а при проведении испытания прибора — 24 бара, максимальный предел на разрыв — 60 бар;
• предельная температура – не более 120 °С.

У моделей радиаторов Calidor Super 350 S4, с промежутком 350 миллиметров между двумя осями, согласно данным из официальных источников производителя, высота составляет 428 миллиметров, а глубина – 96 миллиметров. При этом длина приборов минимальная – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь теплоотдача может быть по — минимуму 145, а по – максимуму – 2036 ватт. Количество секций от одной до 14.

Размеры радиаторов отопления алюминиевые Calidor Super 500 S4 с межосевым расстоянием 500 миллиметров следующие: высота 578 миллиметров, глубина секции – 96 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь мощность может составлять по — минимуму 192, а по – максимуму – 2694 ватта. Количество секций бывает от одной до 14.

У всех моделей приборов Calidor Super 500 S3 с расстоянием 500 миллиметров между осями, высота равна 578, а глубина – 100 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь минимальная мощность может составлять 178, а максимальная – 2478 ватт. Количество секций бывает от одной до 14.

Характеристики алюминиевых радиаторов от Faral S.p.A.

Данная компания эксклюзивно для российского рынка отопительного оборудования производит прочные радиаторы FARAL Green HP (Италия), способные выдержать величину рабочего давления в 16 атмосфер. При их изготовлении используется литьевой метод. Наружные и внутренние поверхности покрывают циркониевым защитным слоем, проникающим глубоко и не смывающимся в процессе эксплуатации. В результате чего при контакте прибора с водой не происходит выделения газов. Исключается возможность электрохимической коррозии.

Глубина батарей Green HP – 80 миллиметров, а Trio HP – 95 миллиметров. Расстояние между осями бывает равным 350 или 500 миллиметров. Отдельно продающийся комплект для монтажа прибора содержит: кран для спуска воздуха; кронштейны; переходники с заглушками; саморезы с пробками и силиконовые прокладки.

Основные параметры алюминиевых радиаторов FARAL:

• допускается рабочее давление до16 бар, а при проведении испытаний приборов — 24 бара;
• предельная температура – не более 110 °С.

У всех моделей приборов FARAL Green HP 350, согласно информации из официальных данных производителя, с расстоянием 350 миллиметров между двумя коллекторами, высота равна 430, а глубина – 80 миллиметров. При этом длина бывает от 80 до максимальных 1120 миллиметров. Мощность может составлять по — минимуму 134, а по – максимуму – 1904 ватта. Количество секций от 1 до 14.

У моделей радиаторов FARAL Green HP 500, с расстоянием 500 миллиметров между осями, высота составляет 580 миллиметров, а глубина – 80 миллиметров. При этом длина приборов от 80 (минимум) до 1120 миллиметров (маусимум). В свою очередь теплоотдача может быть по — минимуму 180, а по – максимуму – 2520 ватт. Количество секций равно от одной до 14.

Радиаторы FARAL модельного ряда Trio HP 500 имеют межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 580 миллиметров, а глубина 95 миллиметров.

При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 212 ватт, а максимальная 2968 ватт.

Количество секций в зависимости от мощности может составлять от 1 до 14.

Радиаторы FARAL модельного ряда Trio HP 350 имеют межцентровое расстояние 350 миллиметров, высота приборов составляет 430 миллиметров, а глубина 95 миллиметров.

При этом длина приборов от 80, до максимальных 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 151 ватт, а максимальная 2114 ватт.
Количество секций может составлять в зависимости от мощности от одной до 14.

Расчет алюминиевых радиаторов от Global

Радиаторы Global от одноименной компании (Италия) устанавливать можно и в квартирах многоэтажных зданий, и в собственных домах. Их отличительные характеристики – элегантный и оригинальный внешний вид. Наибольшей популярностью пользуются модели ISEO и VOX с межосевым расстоянием 350 или 500 миллиметров. Монтажный комплект стандартен и продается отдельно.

Основные параметры алюминиевых радиаторов Global:

• рабочее давление по-максимуму составляет 16 бар, а при испытании прибора — 24 бара; предельная температура подогретой воды – не более 110 °С.
  

У моделей приборов Global VOX 350, согласно официальным источникам производителя, с расстоянием 350 миллиметров между осями, высота равна 440, а глубина – 95 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь мощность может составлять по — минимуму 145, а по – максимуму – 2030 ватт. Количество секций бывает от одной до 14.

Радиаторы Global модельного ряда VOX 500 имеют межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 590 миллиметров, а глубина 95 миллиметров.

При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 193 ватта, а максимальная 2702 ватта. Количество секций может составлять в зависимости от мощности от одной до 14.

У моделей приборов Global ISEO, согласно официальным источникам производителя, с расстоянием 350 миллиметров между осями, высота равна 432, а глубина – 80 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь мощность может составлять по — минимуму 134, а по – максимуму – 1976 ватт. Количество секций бывает от одной до 14.

У радиаторов Global модельного ряда ISEO, имеющих межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 582 миллиметра, а глубина 80 миллиметров.

При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 181 ватт, а максимальная 2534 ватта. Количество секций может составлять в зависимости от мощности от одной до 14.

Параметры алюминиевых радиаторов от Torex

Одноименной итальянской компанией предлагаются алюминиевые секционные отопительные приборы, изготовление которых выполняется методом литья. Их особенность заключается в наличии необычных световых переходов на фронтальной части. У моделей, которые имеют межосевое расстояние 350 миллиметров, глубина равна 78 миллиметров. А вот у батарей с промежутком между осями 500 миллиметров, глубина радиаторов составлять может 70 или 78 миллиметров. Они могут иметь одну или четное количество секций. Крепежный комплект следует приобретать отдельно.

Основные параметры алюминиевых радиаторов Torex:

• допустимое рабочее давление составляет 16 бар, а при испытании прибора — 24 бара;
• предельная температура – не более 110°С;
• требуемый pH воды – 7-8 (допустимо 6,5 – 8,5).

У моделей приборов Torex B 350, согласно официальным источникам производителя, с расстоянием 350 миллиметров между осями, высота равна 420, а глубина – 78 миллиметров. При этом минимальная длина – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. В свою очередь мощность может составлять по — минимуму 130, а по – максимуму – 1820 ватт. Количество секций бывает от одной и далее четное число до 14.

Радиаторы Torex модельного ряда B 500 имеют межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 570 миллиметров, а глубина 78 миллиметров.
При этом минимальная длина приборов – 80, а максимальная – 1120 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 172 ватта, а максимальная 2408 ватт. Количество секций может составлять от одной и далее четное число до 14.

Радиаторы Torex модельного ряда C 500 имеют межцентровое расстояние 500 миллиметров, высота приборов составляет 570 миллиметров, а глубина 70 миллиметров.
При этом минимальная длина приборов – 75, а максимальная – 1050 миллиметров. Что касается теплоотдачи, то ее минимальная величина – 198 ватт, а максимальная 2772 ватта. Количество секций может составлять от одной и далее четное число до 14.

Размеры секции алюминиевых радиаторов от Rifar

Компания изготавливает алюминиевые батареи моделей BASE, имеющих расстояние между двумя осями в размере 200, 350, 500 миллиметров. Изделия ALP имеют усовершенствованный дизайн, повышенную теплоотдачу и межосевой промежуток 500 миллиметров. Модели Alum представляют собой специально разработанные приборы, которые допускается использовать как в стандартных системах теплоснабжения, так и в качестве масляного электрообогревателя. Уникальная разработка Flex позволяет придать прибору нужный радиус кривизны.

Основные характеристики радиаторов из алюминия Rifar:

• допустимое рабочее давление составляет 20 атмосфер;
• предельная температура – не более 135°С;
• требуемый pH воды – 7- 8,5.

Объем секции алюминиевого радиатора

Знать объем одной секции алюминиевого радиатора очень важно для автономных систем отопления. Чтобы определить, сколько нужно антифриза для заполнения отопительной системы пользуются расчетными таблицами.

Чтобы узнать объем воды в одной секции пользуются информацией, которая имеется в тематических справочниках:

• в стандартном приборе объем секции алюминиевого радиатора составляет 0,45 литра теплоносителя;
• погонный метр трубы диаметром 15-миллиметров содержит 0,177 литра, а труба диаметром в 32 миллиметра – 0,8 литра.

Расчет количества секций

Существует несложный вариант, как сделать расчет количества секций.

Для этого надо знать площадь помещения и нормативную мощность, которая равна:

• если высота потолков 2,5 — 2,7 метра, имеется одна наружная стена и одно окно – 100 ватт;
• если высота потолков не превышает 2,7 метра, есть две наружные стены и одно окно – 120 ватт;
• если высота потолков не более 2,7 метра, насчитывается две наружные стены и два окна – 130 ватт.

До того как рассчитать количество алюминиевых радиаторов, нужно в паспорте на прибор узнать мощность одной секции. Теперь необходимо нормативную мощность умножить на площадь помещения и разделить на мощность одной секции. Полученный результат требуется округлить в большую сторону (прочитайте также: «Размеры радиаторов отопления по высоте и ширине, как рассчитать»).

Видео об алюминиевых радиаторах отопления:

Размеры алюминиевых радиаторов отопления: способы расчета количества секций

При выборе радиатора для дома люди чаще всего обращают внимание на марку или страну производства, на материал, из которого он изготовлен.

Так же необходимо знать технические характеристики, такие как тепловая мощность, объем воды в секции и вес, тогда как размер радиатора не менее важен.

От него зависит то, будет ли помещение хорошо отапливаться, и насколько эффективным будет его служба.

Размер радиатора зависит от трех характеристик:

• расстояние между осями;
• ширина секции;
• глубина секции.

В зависимости от производителя эти характеристики могут варьировать. Расстояние между осями может достигать 800 миллиметров, однако чаще всего оно составляет 350 или 500 миллиметров.

Ограничений по длине обогревателя практически нет, и мощность батареи во многом зависит именно от этого показателя. Для увеличения мощности, если это действительно необходимо, всегда можно приобрести дополнительные отопительные секции.

Содержание

• 1 Размеры алюминиевых радиаторов отопления
• 2 Расчет количества секций радиатора

Размеры алюминиевых радиаторов отопления

Производители предлагают алюминиевые радиаторы разных размеров, например, модели компании Global имеют межосевое расстояние от 350 до 800 мм, длину одной секции в 80 мм, и глубину от 80 до 180 мм.

Алюминиевый радиатор SV — 500/12 компании Oasis, одной из самых раскрученных китайских компаний на российском рынке, имеет следующие габариты: 580 х 80 х 80. Эта модель с 12 секциями способна отопить помещение площадью до 24 м².

Модели алюминиевых радиаторов российской компании Apriori имеют одинаковое межосевое расстояние — 500 мм, ширина и глубина разнятся 70-80 мм и 70-96 мм соответственно.

Радиаторы Elsotherm напротив имеют одинаковую для всех алюминиевых моделей ширину в 80 мм. Их межосевое расстояние составляет 200, 350 и 500 мм, что видно исходя из названия (например, Elsotherm 200 — алюминиевый радиатор с 200 миллиметровым расстоянием между осями).

Итальянские алюминиевые батареи имеют одинаковую глубину (80 мм) и ширину (97 мм). Отличаются они именно расстоянием между осями, которые определяют высоту батареи. Эта компания производит 2 типа радиаторов высотой 425 мм и 565 мм.

Внимание! Расстояние между осями определяет высоту обогревателя, а также и вес. Важно помнить, что чем тяжелее секции радиатора, тем труднее их монтировать.

Расчет количества секций радиатора

Количество секций, которое необходимо для того или иного помещения, зависит от его площади и размера секций радиатора. Если их будет недостаточно — батарея не прогреет помещение во время зимних морозов.

Подсчет по площади комнаты подходит для комнат с низким потолком до 2,6 м. Для того, чтобы рассчитать количество необходимой мощности на все помещение нужно:

где S — площадь отапливаемого помещения, Q — тепловая мощность 1-ой секции и N — требуемое количество секций.

Результат деления округляется в сторону увеличения, округлять в меньшую сторону можно только для таких помещений как кухня.

Расчет числа секций для помещений с высоким потолком производится по его объему. По рекомендации СНИП для обогрева 1 м³ жилого помещения необходим 41 Вт (34 Вт на м² для квартир с современным стеклопакетом и наружным утеплением) тепловой мощности:

где V — объем отапливаемого помещения, Q — тепловая мощность 1-ой секции, N — требуемое число секций.

Округление производится по тому же принципу, что описан выше — в меньшую сторону для кухни и в большую для остальных комнат. Примеры расчета количества секций радиаторов вы найдете в статье «Размеры биметаллических радиаторов отопления: способы расчета секций».

Первым делом при выборе радиатора стоит измерить расстояние от пола до подоконника, если батарея будет располагаться под окном. Это нужно для того, чтобы вычислить оптимальную высоту батареи. По нормативным документам расстояние от пола до радиатора должно быть не меньше 10-15 см, и от его верха до подоконника столько же. Это важно для того, чтобы нагретый воздух беспрепятственно поступал в помещение.

Итак, выбирая алюминиевый радиатор отопления обязательно нужно обращать внимание на размер секций, так как от этого зависит то, сможет ли радиатор нагревать воздух в помещении даже в морозы.

Даже если изначально расчеты были произведены неправильно, исправить ситуацию можно. К счастью, всегда есть возможность добавить одну или несколько секций с помощью ключа для радиатора. Их можно приобрести, но если невозможно найти подходящий — его можно сделать самостоятельно.

В любом случае, намного проще изначально правильно рассчитать число секций, и в этом случае Вам не придется что-либо исправлять или переделывать.

Дешевый, большой емкости и быстрый: новая технология алюминиевых аккумуляторов обещает все

Увеличить

Aurich Lawson | Getty Images

Классическая ирония в отношении новых технологий заключается в том, что их последователи вынуждены ограничивать себя двумя из трех вещей, которые все хотят: быстро, дешево и хорошо. Когда речь идет о батареях, внедрение становится еще более сложной задачей. Дешевый и быстрый (зарядка) по-прежнему имеет значение, но «хороший» может означать разные вещи, такие как легкий вес, небольшой объем или длительный срок службы, в зависимости от ваших потребностей. Тем не менее, здесь задействованы одни и те же компромиссы. Если вы хотите действительно быструю зарядку, вам, вероятно, придется отказаться от некоторой емкости.

Эти компромиссы позволяют продолжать исследования альтернативных химических элементов аккумуляторов, несмотря на то, что литий-свинец имеет огромные технологические и производственные возможности — все еще есть надежда, что какой-то другой химический состав может привести к значительному снижению цены или значительному увеличению в некоторой степени. производительность.

Сегодня публикуется статья, которая предлагает низкую цену в сочетании с большим повышением некоторых из этих показателей. Описываемые в нем алюминиево-серные батареи предлагают недорогое сырье, конкурентоспособный размер и большую емкость на единицу веса, чем литий-ионные, с большим преимуществом полной зарядки элементов менее чем за минуту. Единственная очевидная проблема, с которой он сейчас сталкивается, заключается в том, что он должен быть на 90 ° C (почти точка кипения воды) для работы.

Алюминиевая банка?

Некоторое время люди размышляли над батареями на основе алюминия, привлеченными их высокой теоретической емкостью. Хотя каждый атом алюминия немного тяжелее лития, атомы и ионы алюминия физически меньше, так как более высокий положительный заряд ядра немного притягивает электроны. Кроме того, алюминий легко отдает до трех электронов на атом, а это означает, что вы можете сместить большой заряд для каждого задействованного иона.

Рекламное объявление

Большой проблемой было то, что химически алюминий отстой. Многие соединения алюминия очень нерастворимы в воде, их оксиды чрезвычайно стабильны и т. д. Незначительная побочная реакция легко может вывести аккумулятор из строя после нескольких циклов зарядки/разрядки. Таким образом, пока работа продолжалась, высокие теоретические возможности часто выглядели так, как будто они никогда не будут реализованы на практике.

Ключом к новой работе было осознание того, что мы уже решили одну из больших проблем с изготовлением металлического алюминиевого электрода — мы только что сделали это в совершенно другой области. Электроды из чистого металла предлагают большие преимущества в простоте и объеме, поскольку в них не используется настоящая химия, и вам не нужны дополнительные материалы для наполнения ионами металлов. Но металл имеет тенденцию неравномерно оседать на электродах батареи, в конечном итоге образуя шипы, называемые дендритами, которые растут до тех пор, пока не повредят другие компоненты батареи или полностью не закорачивают элемент. Таким образом, выяснить, как равномерно наносить металл, было большим препятствием.

Ключевым моментом здесь является то, что мы уже знаем, как равномерно наносить алюминий. Мы делаем это постоянно, когда хотим гальванизировать алюминий на какой-нибудь другой металл.

Это часто делается с использованием расплавленной соли хлорида алюминия. В расплавленной соли ионы алюминия и хлора имеют тенденцию образовывать длинные цепочки чередующихся атомов. Когда алюминий наносится на поверхность, он имеет тенденцию выходить из центра этих цепочек, а физическая масса остальной части цепи облегчает это на плоской поверхности.

Внутри расплавленной соли ионы алюминия также могут быстро перемещаться от одного электрода к другому. Большая проблема заключается в том, что хлорид алюминия плавится только при 192 ° C. Но смешивание небольшого количества хлорида натрия и хлорида калия снизило температуру до 90 ° C — ниже точки кипения воды и совместимо с большим количеством дополнительных материалов.

Рекламное объявление

Бутерброд с солью

Таким образом, у исследователей было две трети батареи. Одним из электродов был металлический алюминий, а электролитом — жидкий хлорид алюминия. Остается определить второй электрод. Здесь было много примеров хранения алюминия как химического соединения с элементами ниже кислорода в периодической таблице, такими как сера или селен. В целях визуализации команда работала с селеном, создавая экспериментальный элемент батареи и подтверждая, что он ведет себя в соответствии с ожиданиями.

Визуализация алюминия показала, что после нескольких циклов зарядки и разрядки поверхность стала несколько неровной, но от нее не отходили большие или заостренные выступы, которые могли бы повредить батарею. Реакции на селеновом электроде, по-видимому, начинаются в расплавленной соли, а затем заканчиваются на поверхности электрода. В целом, ячейка показала стабильную производительность в течение десятков циклов и высокую емкость на единицу веса, которую должен обеспечивать алюминий. Итак, команда перешла к созданию и тестированию элементов, которые их действительно интересовали: алюминиевая сера.

При малых скоростях разряда алюминиевые серные элементы имели зарядную емкость на единицу веса, которая более чем в три раза превышала емкость литий-ионных аккумуляторов. Эта цифра снижалась по мере увеличения скорости заряда/разряда, но производительность оставалась превосходной. Если элемент разряжался в течение двух часов и заряжался всего за шесть минут, его зарядная емкость на единицу веса все равно была на 25 % выше, чем у литий-ионных аккумуляторов, и сохраняла примерно 80 % этой емкости после 500 циклов — намного больше того, что вы можете себе представить. d см. с большинством литиевых химикатов.

Если вы сократили время зарядки до чуть более минуты, емкость на единицу веса была примерно равна емкости литий-ионной батареи, и более 80 процентов этой емкости оставалось доступным после 200 циклов. Батарейный элемент мог даже выдержать полную зарядку менее чем за 20 секунд, хотя емкость на единицу веса была лишь немногим более половины того, что можно было бы получить от литий-ионного аккумулятора.

Новая концепция недорогих аккумуляторов | MIT News

По мере того, как мир строит все более крупные установки ветряных и солнечных энергосистем, быстро растет потребность в экономичных крупномасштабных резервных системах для обеспечения энергией, когда солнце садится и воздух спокоен. Сегодняшние литий-ионные батареи все еще слишком дороги для большинства таких приложений, а другие варианты, такие как гидронасосы, требуют особой топографии, которая не всегда доступна.

Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и других стран разработали новый тип батарей, полностью изготовленных из доступных и недорогих материалов, которые могут помочь заполнить этот пробел.

Новая архитектура батареи, в которой в качестве материалов для двух электродов используются алюминий и сера, а между ними находится электролит из расплавленной соли, сегодня описана в журнале Nature в статье профессора Массачусетского технологического института Дональда Садовея вместе с 15 другими в MIT и в Китае, Канаде, Кентукки и Теннесси.

«Я хотел изобрести что-то, что было бы лучше, намного лучше, чем литий-ионные батареи для небольших стационарных аккумуляторов и, в конечном счете, для использования в автомобилях», — объясняет Садоуэй, почетный профессор материалов Джона Ф. Эллиотта. Химия.

Литий-ионные аккумуляторы не только дороги, но и содержат легковоспламеняющийся электролит, что делает их менее подходящими для транспортировки. Итак, Садоуэй начал изучать периодическую таблицу в поисках дешевых, распространенных на Земле металлов, которые могли бы заменить литий. По его словам, коммерчески доминирующий металл, железо, не обладает нужными электрохимическими свойствами для эффективной батареи. Но вторым по распространенности металлом на рынке — и фактически самым распространенным металлом на Земле — является алюминий. «Итак, я сказал, хорошо, давайте просто сделаем это форзацем. Это будет алюминий, — говорит он.

Затем нужно было решить, с чем соединить алюминий для другого электрода и какой тип электролита поместить между ними для переноса ионов туда и обратно во время зарядки и разрядки. Самым дешевым из всех неметаллов является сера, поэтому она стала вторым электродным материалом. Что касается электролита, «мы не собирались использовать летучие легковоспламеняющиеся органические жидкости», которые иногда приводили к опасным пожарам в автомобилях и других областях применения литий-ионных аккумуляторов, говорит Садоуэй. Они попробовали некоторые полимеры, но в итоге остановились на множестве расплавленных солей с относительно низкой температурой плавления — близкой к температуре кипения воды, в отличие от почти 1000 градусов по Фаренгейту для многих солей. «Как только вы достигаете температуры, близкой к температуре тела, становится практичным» производить батареи, не требующие специальной изоляции и антикоррозионных мер, — говорит он.

Три ингредиента, которые у них получились, дешевы и легкодоступны — алюминий, ничем не отличающийся от фольги в супермаркете; сера, которая часто является отходом таких процессов, как переработка нефти; и широкодоступные соли. «Ингредиенты дешевые, а вещь безопасная — она не может гореть», — говорит Садоуэй.

В своих экспериментах команда показала, что аккумуляторные элементы могут выдерживать сотни циклов при исключительно высокой скорости зарядки, при этом прогнозируемая стоимость одного элемента составляет примерно одну шестую стоимости сопоставимых литий-ионных элементов. Они показали, что скорость зарядки сильно зависит от рабочей температуры: при 110 градусах Цельсия (230 градусов по Фаренгейту) скорость зарядки в 25 раз выше, чем при 25 градусах Цельсия (77 градусов по Фаренгейту).

Удивительно, но расплавленная соль, выбранная командой в качестве электролита просто из-за ее низкой температуры плавления, оказалась случайным преимуществом. Одной из самых больших проблем с надежностью батареи является образование дендритов, которые представляют собой узкие металлические шипы, которые накапливаются на одном электроде и в конечном итоге перерастают в контакт с другим электродом, вызывая короткое замыкание и снижая эффективность. Но эта конкретная соль, оказывается, очень хорошо предотвращает эту неисправность.

Выбранная ими хлороалюминатная соль «по существу избавила от этих неконтролируемых дендритов, а также обеспечила очень быструю зарядку», — говорит Садоуэй. «Мы проводили эксперименты с очень высокой скоростью зарядки, заряжаясь менее чем за минуту, и никогда не теряли элементы из-за короткого замыкания дендритов».

«Это забавно», — говорит он, потому что все внимание было сосредоточено на поиске соли с самой низкой температурой плавления, но катенированные хлоралюминаты, которые они получили, оказались устойчивыми к проблеме короткого замыкания. «Если бы мы начали с попытки предотвратить укорочение дендритов, я не уверен, что знал бы, как этого добиться», — говорит Садоуэй. «Думаю, это была счастливая случайность для нас».

Более того, аккумулятору не требуется внешний источник тепла для поддержания рабочей температуры. Тепло естественно вырабатывается электрохимическим путем при зарядке и разрядке батареи. «Когда вы заряжаете, вы выделяете тепло, и это предотвращает замерзание соли. И затем, когда вы разряжаетесь, он также выделяет тепло», — говорит Садоуэй. Например, в типичной установке, используемой для выравнивания нагрузки на объекте солнечной энергетики, «вы будете хранить электроэнергию, когда светит солнце, а затем получать электроэнергию после наступления темноты, и вы будете делать это каждый день. И этого заряда-холостого хода-разряда-холостого хода достаточно, чтобы вырабатывать достаточно тепла, чтобы поддерживать температуру.

Эта новая формула батареи, по его словам, была бы идеальной для установок, размер которых необходим для питания одного дома или малого и среднего бизнеса, производя порядка нескольких десятков киловатт-часов емкости.

Для более крупных установок мощностью от десятков до сотен мегаватт-часов могут оказаться более эффективными другие технологии, в том числе жидкометаллические батареи, разработанные Садовеем и его учениками несколько лет назад и ставшие основой для дочерней компании под названием Ambri, которая надеется поставить свою первую продукцию в течение следующего года. За это изобретение Садовей недавно был удостоен награды European Inventor Award этого года.

Меньшие размеры алюминиево-серных батарей также сделают их практичными для использования, например, в зарядных станциях для электромобилей, говорит Садоуэй. Он указывает, что, когда электромобили станут настолько распространены на дорогах, что несколько автомобилей будут заряжаться одновременно, как это происходит сегодня с бензиновыми топливными насосами, «если вы попытаетесь сделать это с батареями и захотите быстрой зарядки, сила тока настолько высока, что у нас нет такой силы тока в линии, которая питает объект». Таким образом, наличие такой аккумуляторной системы для хранения энергии, а затем ее быстрого высвобождения, когда это необходимо, может устранить необходимость в установке новых дорогих линий электропередач для обслуживания этих зарядных устройств.

Новая технология уже является основой для новой дочерней компании под названием Avanti, которая лицензировала патенты на систему, соучредителями которой являются Садоуэй и Луис Ортис ’96 ScD ’00, который также был соучредителем Амбри. «Первая задача для компании — продемонстрировать, что она работает в масштабе», — говорит Садоуэй, а затем подвергнуть ее серии стресс-тестов, включая сотни циклов зарядки.

Будет ли батарея на основе серы создавать неприятный запах, характерный для некоторых форм серы? Ни единого шанса, говорит Садоуэй. «Запах тухлых яиц в газе, сероводород. Это элементарная сера, и она будет заключена внутри клеток». Если бы вы попытались открыть литий-ионный аккумулятор на своей кухне, говорит он (и, пожалуйста, не пытайтесь делать это дома!), «влага в воздухе отреагировала бы, и вы начали бы производить всевозможные неприятные запахи». также газы. Это закономерные вопросы, но аккумулятор герметичный, это не открытый сосуд. Так что я бы не беспокоился об этом».

В состав исследовательской группы входили представители Пекинского университета, Юньнаньского университета и Уханьского технологического университета в Китае; Университет Луисвилля в Кентукки; Университет Ватерлоо в Канаде; Аргоннская национальная лаборатория в Иллинойсе; и Массачусетский технологический институт. Работа была поддержана MIT Energy Initiative, Центром технологических инноваций MIT Deshpande и ENN Group.

Поделиться этой новостной статьей:

Бумага

Бумага: «Быстрозарядные алюминиево-халькогеновые аккумуляторы, устойчивые к короткому замыканию дендритов»

Упоминания в прессе

The Boston Globe

Почетный профессор Дональд Садоуэй и его коллеги разработали более безопасный и экономичный аккумулятор для хранения возобновляемой энергии, сообщает Дэвид Абель для The Boston Globe . Батарея «этически получена, дешева, эффективна и не может загореться», — говорит Садоуэй.

Полная статья в The Boston Globe →

Наука

Исследователи из Массачусетского технологического института и других стран разработали новую экономичную конструкцию батареи, основанную на ионах алюминия, сообщает Роберт Ф. Сервис для Наука . «Эта батарея может стать хитом, — пишет Сервис, — потому что алюминий дешев; по сравнению с литиевыми батареями стоимость материалов для этих батарей будет на 85% ниже».

Полная история через Science →

Forbes

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали батарею, в которой используются  алюминий и сера, два недорогих и распространенных материала, сообщают Алекс Кнапп и Алан Онсман для Forbes . «Батарейки можно использовать для самых разных целей», — пишут Кнапп и Онсман.

Полная история через Forbes →

The Daily Beast

Исследователи Массачусетского технологического института создали новую батарею, используя недорогие и доступные материалы для хранения и обеспечения энергии, сообщает Тони Хо Тран для The Daily Beast . «Авторы исследования считают, что батарею можно использовать для поддержки существующих экологически чистых энергетических систем, таких как солнечная или ветровая энергия, в периоды, когда солнце не светит или воздух неподвижен», — пишет Тран.

Полная история через The Daily Beast →

New Scientist

Профессор Дональд Садоуэй и его коллеги разработали батарею, которая может заряжаться до полной емкости менее чем за одну минуту, хранить энергию с такой же плотностью, что и литий-ионные батареи, и не подвержена возгоранию, сообщает Алекс.