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风力发电原理、太阳能发电原理、蓄电池充放电原理

一、风力发电原理

风力发电概念：把风能转变成机械能，再把机械能转化为电能。

风力发电原理：是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将

旋转的速度提升，来促使发电机发电。

电磁感应原理：电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体或者

导体切割磁感线，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电

动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成

感应电流（感生电流）。

直流发电机是把机械能转化为直流电能的机器。它主要作为直流

电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电机的励磁等所需的直

流电机。

用电动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈边ab和cd

分别切割不同极性磁极下的磁力线，感应产生电动势。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动

势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电

动势，因为电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力

线的线圈边中的电动势。所以电刷A始终有正极性，同样道理，电刷

B始终有负极性。所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉动电动

势。

二、太阳能发电原理

光伏效应：光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位

之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能

量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑

高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。

利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光

发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。

太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包

括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光

化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。

太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，

它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或

金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属

热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如

汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不

是来自燃料，而是来自太阳能。

三、蓄电池充放电原理

胶体铅酸蓄电池的性能优于阀控密封铅酸蓄电池，胶体铅酸蓄电

池具有使用性能稳定，可靠性高，使用寿命长，对环境温度的适应能

力（高、低温）强，承受长时间放电能力、循环放电能力、深度放电

及大电流放电能力强，有过充电及过放电自我保护等优点。

胶体铅酸蓄电池使用一段时间后胶体开始干裂和收缩，产生裂

缝，氧气通过裂缝直接到负极板进行氧循环。排气阀就不再经常开启，

胶体铅酸蓄电池接近于密封工作，失水很少。

采用胶体铅酸蓄电池可获得非常好的效果。胶体电解质是通过在

电解液中加入凝胶剂将硫酸电解液凝固成胶状物质，通常胶体电解液

中还加有胶体稳定剂和增容剂，有些胶体配方中还加有延缓胶体凝固

和延缓剂，以便于胶体加注。

气相二氧化硅在胶体蓄电池中主要是利用其优异的增稠触变性

能。胶体电解质由气相二氧化硅和一定浓度的硫酸溶液按一定的比例

配置而成，这种电解液中的硫酸和水被“存贮”在硅凝胶网络中，呈

“软固态状凝胶”，静止不动时显固态状。当电池被充电时，由于电

解质中的硫酸浓度增加使之“增稠”并伴有裂隙产生，充电后期的“电

解水”反应使正极产生的氧气通过这无数的裂隙被负极所吸收，并进

一步还原成水，从而实现蓄电池密封循环反应。放电时电解质中的硫

酸浓度降低使之“变稀”，又成为灌注电池前的稀胶状态。因此，胶

体电池具有“免维护”的作用。

电池充电时，正极会析出氧气，负极会析出氢气。正极析氧是在

正极充电量达到70%时就开始了。

析出的氧到达负极，跟负极起下述反应，达到阴极吸收的目的。

2Pb十O2=2PbO2PbO十2H2SO4:2PbS04+2H20

负极析氢则要在充电到90%时开始，再加上氧在负极上的还原作

用及负极本身氢过电位的提高，从而避免了大量析氢反应。

对AGM密封铅蓄电池而言，AGM隔膜中虽然保持了电池的大部分

电解液，但必须使10%的隔膜孔隙中不进入电解液。正极生成的氧就

是通过这部分孔隙到达负极而被负极吸收的。胶体电解液的主要成

份为一种粒径近乎