Исследовательская работа Зависимость характеристик ионисторов от различных факторов (стр. 4 )

       В том случае, если наблюдается увеличение напряжения на ионисторе после отсоединения его от выпрямителя, вывод среднего основания функции осуществляется после того, как напряжение упадет до начального значения.

       Выявление математических закономерностей саморазряда ионистора необходимо для предсказания работы ионистора в той или иной ситуации. Сравнение теоретического графика саморазряда с реальным графиком помогает объяснить некоторые тонкости принципа действия ионистора.

4. Заключение

       На основании результатов исследования были сделаны следующие выводы:

       1. Ионистор – достаточно эффективный электрохимический прибор конденсации заряда.

       2. Его основные характеристики зависят от следующих факторов:

материала распределителей заряда – наилучшим вариантом в нашем случае является медь; материала сепаратора – наилучшим вариантом в нашем случае является сепаратор из капрона; материала наполнителя – наилучшим вариантом в нашем случае является наполнитель из мелкодисперсного оксида алюминия; природы электролита – наилучшим вариантом в нашем случае является насыщенный раствор сульфата калия; времени зарядки – наилучшие саморазрядные характеристики ионистор имеет при большем времени зарядки; геометрических параметров распределителей заряда и наполнителя – с уменьшением толщины слоя и увеличением площади распределителя заряда улучшаются саморазрядные и зарядные характеристики.

3. Внутреннее сопротивление ионисторов зависит от материала распределителей заряда, сепаратора, наполнителя, природы электролита и времени зарядки,  а также от количества наполнителя.

4. Ионисторы соединяются в батареи для увеличения своего рабочего диапазона. Это подтверждено настоящим исследованием: при последовательном соединении ионисторов в батарею увеличивается рабочее напряжение, а при параллельном – увеличивается электрическая емкость. 

5. Установлено, что саморазряд ионистора подчиняется математическим закономерностям. По предложенной методике построен график теоретического саморазряда ионистора.

В дальнейшей перспективе лежит более детальное исследование зависимости основных характеристик ионисторов от геометрических параметров распределителя заряда и наполнителя с последующим соединением ионисторов в комплексные батареи, исследование ионистора на предмет импульсной работы.

Мы надеемся, что настоящее исследование будет полезным при решении вопросов стабильного энергоснабжения различных электрических цепей. Их исследование, выявление и уточнение зависимостей характеристик от различных факторов необходимо еще и потому, что они, имея большую емкость, являются потенциальными аккумуляторами электрической энергии.

5. Список источников

Балыкшов, А. Ионисторы / А. Балыкшов // Электронные компоненты – Украина. – 2005. - № 11. – С.91-97; Краснов, химия. Кн. 2. / . – М.: Высшая школа, 2001; Общая химия в формулах, определениях, схемах: учебное пособие/  под редакцией – Мн.: Універсітэцкае, 1996. – 528 с. Панкрашкин, А. ИонисторыPanasonic: физика, принцип работы, параметры/ А. Панкрашкин // Компоненты и технологии. – 2006. - № 9. – С.12 -17; http://ru. wikipedia. org http://

6. Приложение

Приложение 1

Рис. 1. Образование двойного электрического слоя

       Замечание: образование двойного электрического слоя с участием отрицательно заряженной частички и катионов электролита происходит аналогично.

Рис. 2. Схема ионистора

Приложение 2

Рис. 3. Образец цепи, собранной нами для зарядки ионистора

Рис. 4. Наш первый ионистор

Приложение 3

Материал распределителя	Предельное напряжение зарядки, В	Выбранное напряжение зарядки, В
Медь	2,5	2,3
Алюминий	3,1	2,9
Железо	2,7	2,5
Цинк	2,7	2,5

Таблица 1. Предельные напряжения зарядки, выявленные в результате пробных сборок ионисторов, и напряжения зарядки, установленные при контрольных измерениях

Рис.5. Саморазряд ионисторов с разными материалами распределителей заряда

Материал распределителя	Напряжение на ионисторе, В	Сила тока короткого замыкания, А	Внутреннее сопротивление, Ом
Медь	0,3	2,5 ∙ 10-5	12000
Железо	0,3	1,621 ∙ 10-5	18507
Цинк	0,3	1,583 ∙ 10-5	18951
Алюминий	0,3	1,125 ∙ 10-5	26667

Таблица 2. Результаты расчетов внутреннего сопротивления ионисторов с разными распределителями заряда

Приложение 4

Рис. 6. Саморазряд ионисторов с разными сепараторами

Материал сепаратора	Напряжение на ионисторе, В	Сила тока короткого замыкания, А	Внутреннее сопротивление, Ом
Бумага	0,15	0,06 ∙ 10-5	250000
Калька	0,15	0,11 ∙ 10-5	136364
Лавсан	0,3	2,5 ∙ 10-5	12000
Нейлон	0,3	2,53 ∙ 10-5	11858
Ацетатный шёлк	0,3	2,52 ∙ 10-5	11905
Капрон	0,3	2,7 ∙ 10-5	11111

Таблица 3. Результаты расчетов внутреннего сопротивления ионисторов с разными сепараторами

Приложение 5

Рис. 7. Саморазряд  ионисторов с разными наполнителями

Материал наполнителя	Предельное зарядное напряжение, В	Выбранное зарядное напряжение, В
Поролон	2,5	2,3
Уголь активированный	3,8	3,6
Оксид алюминия	2,7	2,5
Оксид железа (III)	2,8	2,6
Оксид магния	3,1	2,9

Таблица 4. Предельные и выбранные зарядные напряжения ионисторов с разными наполнителями

Материал наполнителя	Напряжение на ионисторе, В	Сила тока короткого замыкания, А	Внутреннее сопротивление, Ом
Поролон	0,3	2,8∙10-5	10714
Уголь активированный	0,6	5,0∙10-5	12000
Оксид алюминия	0,6	6,1 ∙ 10-5	9836
Оксид магния	0,6	4,6∙10-5	13043
Оксид железа (III)	0,6	4,5∙10-5	13333

Таблица 5. Результаты расчётов внутреннего сопротивления ионисторов с разными наполнителями

Приложение 6

Рис.8. Саморазряд ионисторов, заряжавшихся разное время

Приложение 7

Рис. 9. Саморазряд ионисторов с разными электролитами

Электролит	Напряжение на ионисторе, В	Сила тока короткого замыкания, А	Внутреннее сопротивление, Ом
Сульфат калия	0,65	6,2∙10-5	10484
Карбонат натрия	0,65	5,9∙10-5	11017
Гидрокарбонат натрия	0,65	4,8∙10-5	13542
Нитрат калия	0,65	5,4∙10-5	12037

Таблица 6. Результаты расчетов внутреннего сопротивления ионисторов с разными электролитами

Приложение 8

       Рис. 10. Саморазряд ионисторов с разной толщиной слоя наполнителя у каждой пластины при использовании пластин размером 4х2 см