Nguồn điện bạc-kẽm và ứng dụng

Giới thiệu tổng quan một số nguồn điện bạc-kẽm sử dụng trong quân sự như tên lửa, ngư lôi, thông tin, máy bay...Bài báo cũng giới thiệu tóm tắt một số tính năng kỹ thuật, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và công nghệ chế tạo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguồn điện bạc-kẽm và ứng dụngThông tin khoa học công nghệ NGUỒN ĐIỆN BẠC-KẼM VÀ ỨNG DỤNG Nguyễn Văn Tú1*, Bùi Đức Cương2 Tóm tắt: Giới thiệu tổng quan một số nguồn điện bạc-kẽm sử dụng trong quân sự như tên lửa, ngư lôi, thông tin, máy bay...Bài báo cũng giới thiệu tóm tắt một số tính năng kỹ thuật, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và công nghệ chế tạo.Từ khóa: Nguồn điện bạc kẽm; Điện cực bạc; Điện cực kẽm; Nguồn điện hóa học. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Do có khả năng vượt trội về độ dẫn điện và khả năng phóng điện với dòng lớn, nguồnđiện hoá học hệ bạc-kẽm đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật quân sự, đượcthiết kế dưới dạng pin dự trữ hoặc ắc qui. Những điểm ưu việt của hệ nguồn này là: Dung lượng riêng, mật độ dòng phóng cao;hệ số an toàn cao; cung cấp điện thế ổn định và có thể làm việc ở điều kiện nhiệt độ thấp (-20 oC), cho nên đã khỏa lấp những hạn chế về giá thành cao (do giá thành bạc cao) [1-3].Do vậy, nguồn điện hoá học hệ bạc-kẽm đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuậtquân sự, công nghệ cao: Tàu ngầm, máy bay, ngư lôi, tên lửa, hàng không, vũ trụ vv...Trong chiến tranh thế giới thứ hai, quân đội các nước như Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Liên Xô... trang bị rất đa dạng các loại vũ khí và khí tài quân sự, trong đó sử dụng các loại ắc quihệ bạc-kẽm. Một trong các tính năng ưu việt nhất của nguồn điện bạc- kẽm là độ an toàncao, khi hoạt động có điện thế rất ổn định, có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp (-20 oC) chonên nguồn điện bạc- kẽm luôn là lựa chọn hàng đầu trong các thiết bị hàng không vũ trụ,công nghệ cao và quân sự, hệ thống thiết bị cần có độ an toàn, chính xác cao [1]. Ắc quibạc-kẽm đã và đang được trang bị cho máy bay chiến đấu F4, F104, F115, F116 của Mỹvà máy bay MIG, SU của Liên Xô [2, 6-8], cũng như trang bị cho ngư lôi, tên lửa đất đốihải của quân chủng Hải quân. Loại nguồn này cho phép phóng điện với dòng vài trăm mili ampe tới vài trăm ampe vàthời gian làm việc kéo dài. Ắc qui, pin bạc- kẽm có hệ điện hoá Zn/KOH/AgxO với phản ứng điện hoá: Zn +AgxO = xAg + ZnO (x=1, 2) (1) Hiện nay trong quân đội ta, đặc biệt trong quân chủng Hải quân, quân chủng Phòngkhông- Không quân sử dụng nhiều trang bị kỹ thuật, vũ khí có nguồn điện hệ bạc-kẽm.Các chủng loại ắc qui hệ này có kiểu 536, 512, 517, 552 cho các loại thuỷ lôi, kiểu SET-53M, SET-U40 cho ngư lôi, loại UA-150 cho tàu ngầm cá nhân và dạng pin dự trữ 52-Ccho tên lửa đối hải P15, P21, P22 của Hải quân. Ngoài ra, ắc qui bạc- kẽm còn được lựachọn làm nguồn khởi động cho các chủng loại máy bay cả dân sự và quân sự. 2. NGUỒN ĐIỆN BẠC-KẼM 2.1. Pin dự trữ bạc- kẽm Khác với nguồn điện hoá thông thường, pin dự trữ chỉ sử dụng một lần và chỉ được đưavào trạng thái hoạt động trước khi sử dụng do chất điện ly được để tách rời khỏi khối điệncực. Người ta đưa pin vào trạng thái hoạt động trước khi sử dụng nhờ các phương pháphoạt hoá khác nhau: Đập vỡ ampul dung dịch, nén ampul bằng khí nén, làm nóng chảydung dịch bằng nhiệt độ cao, thẩm thấu dung dịch bởi áp suất. Do để cách ly dung dịchkhỏi khối điện cực nên pin dự trữ có thời gian bảo quản cao, thông thường 5-10 năm, trongmột số trường hợp có thể kéo dài lâu hơn nhờ sử dụng hệ điện hoá đặc biệt và cải biếncông nghệ chế tạo. Về mặt nguyên lý, bất kỳ một hệ điện hoá nào cũng có thể thiết lậpTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 58, 12 - 2018 195 Thông tin khoa học công nghệđược thành pin dự trữ, tuy nhiên do pin chỉ sử dụng trong những yêu cầu đặc biệt nênthông thường người ta sử dụng các hệ điện hoá có các đặc điểm sau: - Năng lượng và công suất riêng lớn; Hoạt hoá nhanh; Dòng phóng điện cao; Có khảnăng cất giữ và bảo quản lâu dài. Pin dự trữ bạc kẽm 52-C sử dụng làm nguồn khởi động cho tên lửa P15-U, P21, P22của tên lửa đối hải trong Quân chủng Hải quân sử dụng nguyên lý hoạt hóa bằng khí nén.Pin dự trữ này được mắc nối tiếp 20 bộ môđun điện cực, cho phép phóng điện với dòng180 ampe, điện áp làm việc 24,2- 30V, dung dịch KOH hoạt hóa bằng áp suất khí nén bênngoài trước khi đưa vào trạng thái hoạt động. Vật liệu điện cực trong pin ở trạng thái sẵnsàng hoạt động, điện cực dương là bột bạc ôxít (Ag2O, AgO), điện cực âm là các lá kimloại kẽm được thiết kế đặc biệt để có khả năng nâng cao dòng phóng [6]. a) b) c) Hình 1. Pin dự trữ bạc-kẽm 52C sử dụng làm nguồn khởi động cho tên lửa P15U, P21, P22. (a)- Ảnh pin 52C; (b)-Ampul; (c)-Khối block điện cực.2.2. Ắcqui bạc- kẽm Khác với pin dự trữ chỉ sử dụng được một lần, ắc qui được sử dụng lại nhiều lần bằngcách nạp lại điện cho chúng trước khi sử dụng. Hệ ắc qui bạc-kẽm Ag ...