¿Existen baterías de corriente constante?

13

¿Existen baterías de corriente constante? ¿Si no, porque no? De lo contrario, ¿por qué no son muy comunes en el mercado?

No estoy hablando de una fuente de corriente ideal. Pero debería ser una fuente de corriente constante para pocos rangos de valores (carga, voltaje o algo). "Fuente de 1 mA con un voltaje de terminal máximo de 20 V" o algo así (no estoy seguro de las especificaciones).

nidhin
fuente

Respuestas:

11

Russell está en auge para las baterías electroquímicas convencionales, AFAIK, lo cual tiene sentido porque la electroquímica funciona con voltajes.

Sin embargo, hay algo que se considera una batería que inherentemente produce una corriente constante. Ver esta presentación .

ingrese la descripción de la imagen aquí

Las células betavoltaicas se basan en fuentes de radioisótopos como el tritio. Incluso hay algunos productos comerciales, aunque no está claro en su sitio cuáles son las características IV.

Spehro Pefhany
fuente
Por lo tanto, existe una batería de corriente constante y está en camino al mercado.
nidhin
Y costará $ miles y solo se usará en aplicaciones muy especiales.
Spehro Pefhany
1
@nidhin: se aplica mi primera respuesta resumida, es decir, "esencialmente no". El | En camino al mercado desde 1968: 1968-74: el Dr. Larry Olsen de Douglas Labs desarrolló la primera batería betavoltaica semi-comercial (BetaCel) || Niveles de potencia de microvatios. || Abandonó el mercado: los Betavoltaicos se inventaron hace más de 50 años. Los primeros marcapasos usaron betavoltaicos basados ​​en Promethium, [3] pero fueron eliminados gradualmente a medida que se desarrollaron baterías de iones de litio más baratas. || en.wikipedia.org/wiki/Betavoltaics || Disponible en 2012: plazo de entrega de 6 a 8 semanas, miles de dólares. Nanowatts of power - ...
Russell McMahon
2
... gizmag.com/city-labs-nanotritium-betavoltaic-battery/23720 || Útil - large.stanford.edu/courses/2013/ph241/harrison2 || Ninguno en eBay. Ninguno en Alibaba - ¡Guau! :-)
Russell McMahon
44
@RussellMcMahon Hasta que al menos uno de {Amazon, Digikey, Mouser, eBay, Alibaba} lo tenga, no existe.
Spehro Pefhany
12

¿Existen baterías de corriente constante?

["Batería" utilizada para "celda" en muchos lugares a continuación]

Básicamente no.

Se podría fabricar fácilmente una batería que tuviera esa característica agregando componentes electrónicos en la carcasa de la batería, y 'para puntos extra' se podría idear uno que electroquímicamente hiciera un buen trabajo de limitación de corriente a una corriente máxima diseñada, que luego sería una corriente constante batería. Pero, tales dispositivos son raros o inexistentes.

Se puede hacer una batería para aproximar una fuente de corriente constante agregando una resistencia en serie (cuanto mayor sea la resistencia, mejor será la aproximación) y menor será la corriente. Por lo tanto, las baterías muy descargadas, con altas resistencias internas, son mejores aproximaciones a las fuentes de corriente constante que las cargadas total o parcialmente.

Una célula fotovoltaica cargada más allá de su punto de máxima potencia también actúa como un dispositivo de corriente constante. Si eso califica como una "batería" es discutible.

Imagen de Wikipedia - MPPT

Características V / I de una "célula solar". Aquí, para voltajes inferiores a aproximadamente 0,35 V, a medida que la carga aumenta, el voltaje cae aproximadamente a una corriente constante. Familia de líneas de salida shjow a varios niveles de luz.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Las baterías tampoco son dispositivos de voltaje constante (ver más abajo)

Si no, ¿por qué?

Respuesta simple: hay formas mucho mejores de implementar fuentes de energía de corriente constante cuando sea necesario.

Una batería es esencialmente una fuente de energía con un perfil de voltaje y corriente definido en su rango de descarga. Con la excepción de las celdas de referencia extremadamente especializadas, como la "Celda Weston", que están diseñadas para ser fuentes de voltaje constante, las baterías tampoco son fuentes de voltaje constante: su voltaje disminuye con el aumento de la carga y la disminución del estado de carga. Si bien una batería puede optimizarse para producir una tensión más plana frente a la curva de descarga, el objetivo principal habitual en el diseño de la batería es optimizar alguna combinación de densidad de energía *, densidad de energía *, tasa de descarga, tasa de recarga, longevidad y rentabilidad. [* Ambos por masa y por volumen]. La constancia del voltaje de descarga es útil, pero tiende a clasificarse por debajo de la mayoría de estos otros factores.

El suministro constante de energía actual es mucho menos útil y puede ser incluso menos eficiente en términos de los parámetros de diseño habituales mencionados anteriormente.

Cuando se requiere una fuente de corriente constante, se puede implementar electrónicamente de manera que se optimice una combinación de precisión, eficiencia energética y costo según sea necesario, y el resultado será mucho mejor de lo que se podría lograr electroquímicamente. Esto permite optimizar el diseño de la batería para sus capacidades de abastecimiento de energía.

Una fuente de corriente constante tiene, por definición, un alto voltaje de circuito abierto y funciona a un voltaje de salida pequeño o nulo si es necesario cuando se carga fuertemente. La eficiencia energética de un producto electroquímico con esta característica sería abismal a bajas resistencias de carga, ya que la mayoría de la energía producida necesitaría ser disipada dentro de la batería. La única alternativa sería reducir de alguna manera el potencial eléctrico de las "reacciones de conducción", ya que la corriente de carga excedía la corriente de diseño. Los alquimistas pueden haber logrado esto, pero la ciencia moderna puede ser desafiada.


Relacionado:

Celdas de voltaje constante:

Wikipedia - Weston Cell
Ugly truck

  • Celda Weston: referencia de voltaje constante: el diseño original era una celda de cadmio saturado que producía una referencia conveniente de 1.018638 voltios y tenía la ventaja de tener un coeficiente de temperatura más bajo que la celda Clark utilizada anteriormente. El coeficiente de temperatura puede reducirse cambiando a un diseño insaturado, el tipo predominante en la actualidad. Sin embargo, la producción de una celda no saturada disminuye en unos 80 microvoltios por año, lo que se compensa mediante una calibración periódica frente a una celda saturada.

ingrese la descripción de la imagen aquí


Wikipedia - Clark Cell

  • La celda Clark, inventada por el ingeniero inglés Josiah Latimer Clark en 1873, es una celda química húmeda (coloquialmente: batería) que produce un voltaje altamente estable. En 1893, el Congreso Eléctrico Internacional definió la salida de la celda Clark a 15 C como 1.434 voltios, y esta definición se convirtió en ley en los Estados Unidos en 1894. Esta definición fue luego suplantada por una basada en la celda Weston. 1

ingrese la descripción de la imagen aquí

Russell McMahon
fuente
44
Aunque las baterías ciertamente no son fuentes de voltaje ideales, ¡son igualmente seguras de ser una especie de fuente de voltaje constante que de ser una especie de fuente de corriente constante!
Wouter van Ooijen
1
gracias por la respuesta. Dado que es un elemento de circuito básico, alguien habría intentado crear uno. Cualquier informacion ??
nidhin
2
@nidhin - No hay intento, solo hazlo - mira la respuesta anterior. Re "alguna información?" - Ver la respuesta anterior.
Russell McMahon
@RussellMcMahon Ya veo eso. pero estaba buscando intentos de alquimistas.
nidhin
@nidhin Si desea intentos de alquimistas, dirija su pregunta a skeptics.stackexchange.com, tal vez tal batería se encontró en Roswell.
Joe Hass
1

Tal vez esto sea trampa, pero cualquier batería con una resistencia interna muy alta conectada a una carga con una resistencia proporcionalmente más baja es una buena fuente de corriente constante. El esquema ilustra un ejemplo algo extremo:

Esquema de una fuente de corriente constante simple

La corriente está limitada principalmente por la resistencia de la serie 9.9M y los cambios en la resistencia de carga tienen poco efecto. Incluso si la carga incluye fuentes de voltaje inferiores a 10 V, la corriente es constante dentro del 1%.

Las baterías son normalmente fuentes de voltaje bastante buenas porque su resistencia interna está diseñada para ser bastante baja. Su salida disminuirá con la carga entregada, pero la baja resistencia interna no produce mucha variación en el voltaje de salida con la resistencia de carga, siempre que la resistencia de carga sea grande en comparación con la resistencia interna.

Se puede hacer una fuente de corriente constante mucho más simple y bastante precisa a partir de un amplificador de instrumentación con una resistencia en serie con la salida y el lado lejano unido a la entrada REF. El amplificador intentará mantener un voltaje constante a través de la resistencia, dando como resultado una corriente constante a través de él que puede dirigirse a la carga

wilk
fuente
A pesar de que es trampa, lo que estás diciendo es una solución para implementar uno. Y creo que Russel ha mencionado este punto en su respuesta.
nidhin