Szárazelem

A kémia az akkumulátor belsejében

Az akkumulátor lehet egy vagy több cellás. Minden cellának van egy anódja, katódja és elektrolitja. Az elektrolit a fő anyag az akkumulátor belsejében. Ez gyakran egyfajta sav, és veszélyes lehet az érintésre. Az anód az elektrolittal reakcióba lépve elektronokat termel (ez a negatív vagy - vég). A katód reakcióba lép az elektrolittal, és elektronokat vesz fel (ez a pozitív vagy + vég). Elektromos áram akkor keletkezik, amikor egy vezeték összeköti az anódot és a katódot, és az elektronok az egyik végéről a másikra mozognak. (De egy akkumulátort pusztán a két végét összekötő vezeték is károsíthatja, ezért a két vég között egy terhelésre is szükség van. A terhelés olyan valami, ami lelassítja az elektronokat, és általában valami hasznosat csinál, mint például egy villanykörte egy zseblámpában, vagy az elektronika egy számológépben).

Az elektrolit lehet folyékony vagy szilárd. Az akkumulátort az elektrolit típusától függően nedves cellás vagy száraz cellás akkumulátornak nevezik.

Az akkumulátorban lejátszódó kémiai reakciók exoterm reakciók. Az ilyen típusú reakciók hőtermeléssel járnak. Ha például hosszú ideig bekapcsolva hagyja a laptopját, majd megérinti az akkumulátort, az meleg vagy forró lesz.

Az újratölthető akkumulátor az akkumulátorban lejátszódó kémiai reakció megfordításával töltődik fel. Az újratölthető akkumulátor azonban csak meghatározott számú alkalommal tölthető újra (újratöltési élettartam). Még a beépített akkumulátorokat sem lehet örökké újratölteni. Ráadásul minden egyes újratöltéskor az akkumulátor töltésmegtartó képessége egy kicsit csökken. A nem újratölthető akkumulátorokat nem szabad tölteni, mivel különböző káros anyagok szivároghatnak ki, például kálium-hidroxid.

A cellák összekapcsolhatók, hogy nagyobb akkumulátort alkossanak. Ha az egyik cella pozitívját a következő cella negatívjához kapcsoljuk, akkor sorba kapcsoljuk őket. Az egyes elemek feszültségét összeadjuk. Két hatvoltos akkumulátor sorba kötve 12 voltot ad.

Ha az egyik cella pozitívját a másik cella pozitívjával, a negatívját pedig a negatívjával kapcsoljuk össze, azt párhuzamos kapcsolásnak nevezzük. A feszültség ugyanaz marad, de az áram összeadódik. A feszültség az a nyomás, amely az elektronokat a vezetékeken keresztül nyomja, ezt feszültségben mérik. Az áram az, hogy hány elektron tud egyszerre menni, ezt amperben mérik. Az áram és a feszültség kombinációja az akkumulátor teljesítménye (watt = volt x amper).

Párhuzamosan kapcsolt akkumulátorok - vázlatosan és rajzban ábrázolva

Akkumulátor méretek

Az akkumulátorok sokféle formában, méretben és feszültségben léteznek.

Az AA, AAA, C és D elemek, beleértve az alkáli elemeket is, szabványos méretűek és formájúak, és körülbelül 1,5 voltos feszültségűek. A cellák feszültsége a felhasznált vegyi anyagoktól függ. Az általa szolgáltatható elektromos töltés attól függ, hogy mekkora a cella, valamint attól, hogy milyen vegyi anyagokat tartalmaz. Az akkumulátor által szolgáltatott töltést általában amperórában mérik. Mivel a feszültség nem változik, a nagyobb töltés azt jelenti, hogy egy nagyobb cella több amperórát tud szolgáltatni, vagy hosszabb ideig üzemel.

Történelem

Az első akkumulátort feltalálták 1800 Alessandro Volta találta fel. Napjainkban az ő akkumulátorát nevezik Volta-akkumulátornak.

A kis, modern akkumulátorokban a folyadékot egyfajta paszta formájában rögzítik, és mindent egy zárt tokba tesznek. Ennek a toknak köszönhetően semmi sem tud kifolyni az akkumulátorból. A nagyobb akkumulátorokban, például az autóakkumulátorokban még mindig van folyadék, és nem zártak. A II. világháború alatt találták fel azt a fajta akkumulátort, amely olvasztott sókat használ elektrolitként.

Az akkumulátorok típusai

• Száraz cellák, olyan cellák, amelyek nem tartalmaznak folyadékot (vagy immobilizált folyadékot, például pasztát vagy gélt) elektrolitként.
• Elsődleges cella, nem újratölthető cellák
• Alkalikus elem, "alkáli", nem újratölthető
• Higany akkumulátor, nem újratölthető
• Leclanche akkumulátor, "super heavy duty", nem újratölthető
• Lítium akkumulátor, nem újratölthető, "érmecella"
• Ezüst-oxid elem, nem újratölthető, óraelem
• Voltaic halom, Allesandro Voltas első akkumulátora
• Másodlagos cella, újratölthető cellák
• Zárt ólomsavas akkumulátor
• Lítium-ion akkumulátor, újratölthető, mobiltelefonokban és laptopokban használatos
• Nikkel-kadmium akkumulátor, "NiCd", újratölthető
• Nikkel-fém-hidrid akkumulátor, "NiMH", újratölthető
• Nikkel-cink akkumulátor

• Nedves cellák, olyan cellák, amelyek elektrolitként folyadékot tartalmaznak.
• Ólomsavas akkumulátor, újratölthető, autó akkumulátor
• Nikkel-vas akkumulátor, újratölthető, Edison-akkumulátor
• Üzemanyagcella, üzemanyag hozzáadásával feltöltve

Az autó akkumulátor felülnézetből

Az akkumulátorok alternatívái

Az üzemanyagcellák és a napelemek nem akkumulátorok, mivel nem tárolják az energiát magukban.

A kondenzátor nem akkumulátor, mert nem tárolja az energiát kémiai reakcióban. A kondenzátor képes tárolni az áramot, és sokkal gyorsabban tud áramot termelni, mint egy akkumulátor, de általában túl sokba kerül, hogy olyan nagy legyen, mint egy akkumulátor. A tudósok és a vegyészmérnökök azon dolgoznak, hogy jobb kondenzátorokat és akkumulátorokat készítsenek az elektromos autók számára.

A kézzel és lábbal működtetett kis elektromos generátorok kis elektromos eszközökben szolgáltatnak áramot. Az óraműves rádiók, óraműves zseblámpák és hasonló készülékek is rendelkeznek felhúzható rugóval a mechanikus energia tárolására.