Akumulator elektryczny - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy akumulatora elektrycznego. Zapoznaj się również z: inne znaczenia tego słowa.

Akumulator elektryczny – rodzaj ogniwa galwanicznego, które może być wielokrotnie użytkowane i ładowane prądem elektrycznym. Wszystkie rodzaje akumulatorów elektrycznych gromadzą i później uwalniają energię elektryczną dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym zachodzącym w elektrolicie oraz na styku elektrolitu i elektrod.

Amperogodzina (Ah) jest miarą pojemności ogniw galwanicznych w tym akumulatorów elektrycznych, określa ona zdolność do zasilania przez ten akumulator obwodu elektrycznego prądem o danym natężeniu przez określony czas.
Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

W akumulatorach występują dwa cykle pracy.

ładowanie – w czasie którego akumulator jest odbiornikiem energii elektrycznej, wewnątrz akumulatora energia elektryczna jest przetwarzana na energię chemiczną,

praca – akumulator jest źródłem prądu elektrycznego na skutek przemiany energii chemicznej na energię elektryczną; rezultatem pracy jest stopniowe rozładowywanie akumulatora.

Jednym z podstawowych parametrów akumulatora jest pojemność, jest to zdolność ogniwa do przechowywania ładunku elektrycznego zwykle wyrażana w amperogodzinach [Ah] i jednostkach krotnych (w układzie SI jednostką ładunku jest kulomb, 1 Ah = 3600 C). Typowy akumulator samochodowy ma pojemność ok. 50 Ah, co oznacza, że jest zdolny dostarczać prąd 1 A przez 50 godzin, typowe akumulatorki miniaturowe rozmiaru R6 (AA) charakteryzują się ładunkiem rzędu 500–3000 mAh, zatem prąd 100 mA mogą dostarczać przez 5–30 godzin.

Poliakrylonitryl (PAN) - (-[-CH2-CH(CN)-]n-) polimer otrzymywany w wyniku polimeryzacji akrylonitrylu. Czysty poliakrylonitryl jest sztywnym i kruchym duroplastem.
Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.

W trakcie ładowania przez akumulator prąd płynie w przeciwnym kierunku niż w trakcie jego pracy. Odwracalne reakcje chemiczne powodujące ładowanie i pracę są w istocie takie same, tyle że zachodzą w przeciwnym kierunku. W praktycznie każdym akumulatorze oprócz pożądanych, odwracalnych reakcji chemicznych zachodzą też jednak nieodwracalne reakcje uboczne, które powodują, że z czasem akumulator traci swoje właściwości.

Zasady – jedna z podstawowych obok kwasów i soli grup związków chemicznych. Wodne roztwory silnych zasad nieorganicznych są nazywane ługami (np. ług sodowy). Istnieją trzy różne definicje tej grupy związków:
Elektroda - końcowy element niektórych układów lub urządzeń elektrycznych, przewodnik elektryczny wysyłający ładunek elektryczny lub przyjmujący go z otoczenia, albo kształtujący pole elektrostatyczne w swoim otoczeniu.

W zależności od składu elektrolitu i budowy elektrod rozróżnia się następujące rodzaje akumulatorów:

Samochodowy kwasowo-ołowiowy akumulator rozruchowy

Akumulator kwasowo-ołowiowy (akumulator Plantego) – w którym elektrolitem jest roztwór kwasu siarkowego, katoda wykonana jest z ołowiu (z dodatkami), w formie siatki, zaś anoda jest wykonana z tlenku ołowiu(IV) PbO2 immobilizowanego na ramce ołowianej – tego rodzaju akumulatory są masowo wykorzystywane w samochodach. Zaletą akumulatora ołowiowego jest zdolność rozładowania dużym prądem przez krótki czas, prostota układu ładowania, niska cena w stosunku do pojemności. Wadą jest znaczna masa przypadająca na jednostkę pojemności.

Akumulator NiCd – zwany też wtórną baterią alkaliczną – w której elektrody są wykonane z wodorotlenku niklu i wodorotlenku kadmu, zaś elektrolitem są półpłynne lub stałe substancje o różnym składzie chemicznym u różnych producentów, ale zawsze posiadającym silnie zasadowy (inaczej alkaliczny) odczyn.

Akumulatorki niklowo-metalowo-wodorkowe 1,2 V, 1900 mAh

Akumulator NiMH – ulepszona odmiana akumulatorów NiCd, w których jedna z elektrod jest wykonana z niklu, zaś druga elektroda ze spieku metali ziem rzadkich w atmosferze wodoru. Rolę klucza elektrolitycznego spełnia gąbczasta struktura nasączona substancjami alkalicznymi oraz złożonym chemicznie katalizatorem. System elektrochemiczny jest zdolny do absorpcji wydzielających się podczas ładowania gazów, szczególnie wodoru, dzięki czemu akumulator może być całkowicie szczelny i charakteryzować się długą żywotnością.

Akumulator Li-ion – w których jedna z elektrod jest wykonana z porowatego węgla a druga z tlenków metali, zaś rolę elektrolitu pełnią złożone chemicznie sole litowe rozpuszczone w mieszaninie organicznych rozpuszczalników.

Akumulator litowo-polimerowy – odmiana akumulatorów Li-ion, w których ciekły elektrolit jest zastąpiony stałym elektrolitem polimerowym wykonanym z np. gąbek na bazie poliakrylonitrylu.

Sprawność akumulatora, czyli stosunek energii oddanej podczas pracy do energii włożonej do akumulatora w procesie ładowania, jest zawsze mniejsza od jedności. W większości akumulatorów sprawność jest rzędu 60%.

Ładowarka akumulatorowa – jest to urządzenie służące do wprowadzenia energii elektrycznej do akumulatora elektrycznego przez wymuszenie przepływu prądu elektrycznego przez akumulator w kierunku przeciwnym do SEM akumulatora.
Ropa naftowa (olej skalny, czarne złoto) – ciekła kopalina, złożona z mieszaniny naturalnych węglowodorów gazowych, ciekłych i stałych (bituminów), z niewielkimi domieszkami azotu, tlenu, siarki i zanieczyszczeń. Ma podstawowe znaczenie dla gospodarki światowej jako surowiec przemysłu chemicznego, a przede wszystkim jako jeden z najważniejszych surowców energetycznych.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)