Baterie a baterie

Baterie je zařízení, které přeměňuje chemickou energii na elektrickou energii. Jedná se o praktický způsob skladování energie, protože v průběhu času energii neztrácí, a proto se často používá, zejména v domácích spotřebičích..

Baterie je zařízení, které přeměňuje chemickou energii na energii elektrickou, ale pokud se nenabije, časem ztratí energii. Mohou mít domácí i průmyslové využití.

Co je to stack?

Baterie je primární generátor elektrické energie (sám si generuje energii), složený z elektrolytického článku, dvou kovových elektrod (jedna pozitivní, nazývaná katoda a druhá negativní, nazývaná anoda) a kapalného nebo pastovitého média zvaného elektrolyt..

Energie uložená v baterii se časem neztrácí; proto je lze uchovat několik let a stále budou fungovat. Jeho vnitřní součásti se však časem zhoršují, což způsobuje zhoršení stavu baterie a nelze ji používat..

Původ baterií

První hromadu vytvořil Alessandro Volta v roce 1800 a nazýval se hromádkou volta. Přestože její prezentace byla daleko od současných průmyslových baterií, její vytvoření umožnilo nejen objevit formu skladování energie, ale také ověřit, že pokud bylo několik baterií zapojeno do série, bylo možné libovolně zvýšit napětí, což bylo objev.

V důsledku vytvoření Volty vzniklo mnoho experimentů, zejména v Evropě, za účelem zdokonalení tohoto vynálezu. Avšak ta, která dala vzniknout hromádce, kterou dnes známe, je hromada Leclaché, výsledek výzkumu Georges Leclanché, francouzského vědce a inženýra.

Tato baterie, vynalezená v roce 1868, sestávala ze dvou zinkových a uhlíkových elektrod ponořených do roztoku chloridu amonného. Uhlíková elektroda obklopovala pastu oxidu manganičitého, zatímco uhlíkový prášek působil jako depolarizátor..

S baterií Leclanché byl objeven efektivnější způsob skladování energie: suché baterie. Skládají se ze zinkového válce, což je záporný pól, uhlíkové tyče ve středu, která působí jako kladný pól, a elektrolytického plniva. Válec je utěsněn, aby se zabránilo úniku toxických sloučenin.

Dnes se suché články vyrábějí průmyslově a jsou nezbytné pro provoz mnoha běžných zařízení..

Provoz baterie

Elektrody baterie reagují na elektrolytovou pastu nebo gel, který generuje oxidační proces na anodě (negativní elektroda), který aktivuje produkci elektronů. Na katodě (kladné elektrodě) je generován redukční proces, který způsobuje deficit elektronů.

Když přebytečné elektrony ze záporné elektrody procházejí na kladnou elektrodu vnějším vodičem, generuje se elektrický proud.

Vlastnosti baterie

Baterie mají řadu charakteristik, které ovlivňují generování energie a její trvání.

• Sériové připojení sady baterií umožňuje libovolné znásobení elektrického napětí.
• Energie baterie není nekonečná, je omezena velikostí elektronů a vzdáleností mezi nimi.
• Baterie jsou vyrobeny z dokonalého zdroje napětí, což znamená, že jejich vnitřní odpor je nulový. Jak se baterie opotřebovává nebo zhoršuje, začíná se zvyšovat odpor a čím vyšší je odpor, tím nižší je napětí. Energie bude proto stále nedostatečnější.
• Součásti baterie jsou citlivé na změny teploty, proto velmi vysoké nebo velmi nízké teploty mohou ovlivnit provoz zařízení..
• Aktuální napětí baterie se pohybuje od 1,5 voltu (pro typickou levnou baterii) do 9 voltů.

Typy baterií

V závislosti na jejich elektrochemických vlastnostech mohou být baterie obyčejné, alkalické nebo alkalické manganové.

Běžné baterie

Jsou to suché články tvořené zinkovým válcem (záporný pól), pastou elektrolytu chloridu amonného a uhlíkovou tyčí ve středu (kladný pól).

Jedná se o nejlevnější baterie na trhu, takže jsou obvykle obsaženy v mnoha nových zařízeních.

Alkalické baterie

Jsou podobné běžným bateriím, s výjimkou elektrolytické pasty, která obsahuje chlorid draselný nebo sodný, uvnitř zinkového válce, který je drsný. To slouží k vytvoření větší kontaktní plochy.

Alkalické baterie vydrží déle než běžná baterie a proud je stabilnější. Kromě toho pracují při vyšším teplotním rozsahu než běžná baterie.

Alkalické manganové baterie

Jsou to alkalické baterie, jejichž kladný pól je vyroben ze zinku nebo lithia, zatímco záporný pól je vyroben z oxidu manganičitého nebo oxidu stříbrného. Jsou široce používány v přesných zařízeních, jako jsou hodinky, kardiostimulátory nebo kalkulačky.

Co je to baterie?

Baterie je sekundární generátor energie složený z jednoho nebo více elektrochemických článků. Každý z těchto článků má své kladné a záporné elektrody a elektrolyt.

Jedná se o sekundární generátor, protože k přeměně energie vyžaduje primární zařízení.

Baterie jsou také známé jako akumulátory.

Původ baterie

Poté, co Alessandro Volta v roce 1800 vynalezl hromadu volta, následovali jej další vědci a vědci, kteří se snažili vylepšit to, co ukázal..

Jedním z nich byl Gastón Planté, francouzský vědec, který v roce 1860 vytvořil olověnou baterii, která, i když zpočátku nebyla dobře přijata, měla velký význam s nástupem elektřiny na konci 19. století.

Právě v této době vynalezl švédský vědec Waldermar Jungner baterii s nikl-kadmiovými elektrodami a elektrolytem hydroxidu draselného. Jeho model byl tak úspěšný, že se začal vyrábět a prodávat ve Spojených státech koncem 40. let..

Americký vynálezce Thomas Alva Edison, tvůrce žárovky, vzal Jungnerovu myšlenku a vytvořil vlastní baterii, která se dodnes vyrábí a uvádí na trh..

V sedmdesátých letech, kdy se začaly prodávat první lithiové baterie, které jsou dnes velmi oblíbené, protože se používají k provozu elektromobilů.

Vlastnosti baterie

Baterie mají vlastnosti, pokud jde o jejich proces ztráty, dobíjení a akumulace energie.

• Baterie postupně ztrácí elektrický náboj bez ohledu na to, zda je používána nebo ne..
• Ztráta nabití baterie je reverzibilní proces, který jim poskytuje mnohem delší životnost ve srovnání s bateriemi.
• Baterie akumulují elektrický náboj, který byl dříve vyroben primárním generátorem.
• Napětí baterie se pohybuje od 2 V (u olověných baterií) do 14,8 V u některých lithium-polymerových baterií.

Provoz na baterie

Baterie pracují s procesem redukce a oxidace, podobně jako u baterie. V tomto smyslu jedna z elektrod oxidací ztrácí elektrony, zatímco druhá elektroda je redukována a elektrony získává..

V případě baterií lze tento proces zvrátit pomocí elektrického proudu, který vrátí zařízení do původního stavu a zahájí nový nabíjecí cyklus..

Typy baterií

Na základě jejich chemických složek lze baterie rozdělit do čtyř typů:

Nikl-kadmiové baterie

Kladnou elektrodou je hydroxid nikelnatý a zápornou kadmium, zatímco elektrolytem je hydroxid draselný. Přijímají vysoké napětí a přetížení, ale jejich hustota energie je velmi nízká ve spojení se skutečností, že kadmium je vysoce toxický prvek. Mají domácí i průmyslové využití.

Nikl-metal hydridové baterie

Jeho zápornou elektrodou je nikl a kladnou elektrodou je slitina hydridu kovu. Jejich hustota energie je vyšší, ale při nízkých teplotách nepracují správně. Jsou to baterie používané v elektrických pohonných vozidlech.

Lithium-iontové baterie

Mají zápornou grafitovou elektrodu a pozitivní elektrodu oxidu kobaltu nebo oxidu manganu. Jejich vývoj je nedávný, mají vysokou hustotu energie a lze je dobíjet bez nutnosti úplného vybití. Nepovolují však změny teploty.

Jedná se o typ baterie používaný čtečkami elektronických knih a mobilními telefony.

Polymerní lithiové baterie

Jsou podobné lithium-iontovým bateriím, ale s vyšší hustotou energie. Jsou drahé a riskují výbuch z přehřátí.

Používají se v mobilních telefonech a fotografických zařízeních.

Olověné baterie

Skládá se ze dvou olověných elektrod a elektrolytu pro rozpuštění kyseliny sírové. Jsou vyrobeny z olova a jsou velmi těžké, a proto nepraktické. Jejich životnost je omezená, protože nepodporují hluboké výboje nebo přetížení, jsou vysoce znečišťující a jejich energetický potenciál je velmi nízký; proto jsou nejlevnější na trhu.

Viz také

• Střídavý proud a stejnosměrný proud
• Vodiče, izolátory a polovodiče
• .