Od redakcji 5/2018

Ei5 I oklW dniu 8 kwietnia 2008 r. miała miejsce jedna z największych w naszym kraju awarii energetycznych. W wyniku silnych wiatrów i opadów śniegu uszkodzone zostały linie elektroenergetyczne zasilające aglomerację szczecińską, wskutek czego ponad 0,5 mln mieszkańców zostało pozbawionych energii elektrycznej.

Więcej…

Baterie, akumulatory i ogniwa

Baterie i ogniwaBaterie, akumulatory czy ogniwa to źródła energii, z którymi mamy kontakt w życiu codziennym. Można je odnaleźć w urządzeniach powszechnego użytku, takich jak sprzęt AGD, w telefonach komórkowych, w motoryzacji oraz w urządzeniach przemysłowych. Przykładów zastosowań jest wiele, co świadczy o tym, że są to popularne i potrzebne dziś źródła energii. Poniżej przedstawiono zarys historyczny rozwoju tych źródeł energii, ich budowę oraz przykładowe zastosowania.

Rys historyczny
Pierwszą osobą, która użyła określenia „bateria" był Benjamin Franklin, który w 1748 r. w ten sposób określił naładowaną elektrycznie szklaną płytkę. Jednak cała historia z baterią rozpoczęła się od osiągnięć Alessandro Volty, który żyjąc w latach 1745-1827 prowadził badania nad elektrycznością. Badania Volty opierały się na osiągnięciach Luigi Galvaniego, który zaobserwował iż mięśnie martwej żaby kurczą się po dotknięciu dwóch różnych metali. Jednak sądził on, że jest to efekt „elektryczności zwierzęcej" w mięśniach. Dopiero A. Volta założył, że metale te wytwarzają prąd, a mięśnie go tylko wykrywają. Dzięki tym założeniom można było prawidłowo wytłumaczyć pojęcie obwodu elektrycznego. Alessandro Volta zbudował tzw. „stos", czyli oryginalne ogniwo Volty. Była to pionowa kolumna monet dwóch rodzajów ułożonych na przemian i oddzielonych co druga papierem nawilżonym w słonej wodzie, aż do stu par. Koncepcję ogniwa Volty przedstawiono na rysunku 1.

Volta pisał „W przypadku dwóch różnych metali możliwe jest, że jeden z nich absorbuje płyn elektryczny z ciała mokrego a drugi oddaje, powodując w ten sposób stan nierównowagi, czyli przepływ prądu".

Stos Volty

Nazwiskiem Volty nazwano jednostkę potencjału elektrycznego – wolt.

Baterie elektryczne
Baterie elektryczne składają się z jednego lub więcej ogniw, a w wyniku zachodzących wewnątrz baterii reakcji chemicznych powstaje energia elektryczna. Liczba połączonych w baterię ogniw stanowi o jej napięciu.

W bateriach stosowane są ogniwa pierwotne czyli nieładowalne. W ogniwach tych zachodzi nieodwracalna reakcja chemiczna, w wyniku której wytwarzana jest energia elektryczna. Istnieją także ogniwa wtórne – ładowalne – które znajdują zastosowanie w akumulatorach.

Każda bateria ma wyprowadzone dwa bieguny tj. biegun "+" oraz biegun "-". Bieguny mogą być wyprowadzone jako końce baterii, co można zauważyć w tak popularnych bateriach jak R6 (czyli AA) lub R14 (C) itp. Na ujemnym biegunie baterii gromadzą się elektrony, które po bezpośrednim połączeniu bieguna ujemnego z dodatnim (tzw. zwarcie biegunów baterii) będą najszybciej jak to możliwe przemieszczać się do bieguna dodatniego, konsekwencją czego będzie szybkie rozładowanie baterii. Warto w tym momencie przypomnieć, że tak zwane zwieranie baterii „na krótko" może być niebezpieczne – dlatego nie należy wykonywać tego typu połączeń. Zawsze do baterii należy podłączyć obciążenie np. żarówkę czy silniczek. W chwili połączenia biegunów baterii poprzez podłączone obciążenie, rozpoczyna się wewnątrz baterii reakcja chemiczna.

Najczęściej spotykane typy baterii to:

  • baterie cynkowo-węglowe – potocznie zwane „zwykłymi", do których należą baterie R6/AA, R14/C, R20/D. W tego typu bateriach elektrody są wykonane z cynku i węgla, z pastą kwasową umieszczoną między nimi, służącą jako elektrolit. Znamionowe napięcie ogniwa cynkowo-węglowego wynosi 1,5 V. Jest to najstarszy typ baterii wprowadzonych do sprzedaży. Stosowane są najczęściej w urządzeniach o niewielkim poborze prądu, takich jak latarki, zabawki, zegary, piloty, radia itp. Niewątpliwą zaletą tego typu baterii jest ich niski koszt produkcji, a zatem i niska cena. Wady to najmniejsza gęstość energii spośród wszystkich rodzajów baterii, stosunkowo krótki czas przechowywania (do 2 lat) oraz możliwość wylania elektrolitu po dużym rozładowaniu baterii;
  • baterie alkaliczne – ich elektrody wykonane są z cynku i tlenku manganu, z zasadowym elektrolitem. Zostały wynalezione w 1959 r. przez amerykańskiego chemika Lewisa Urry'ego i są odpowiednie do zasilania urządzeń o średnim i dużym poborze prądu (rzędu 0,5C). W odniesieniu do baterii cynkowo-węglowych charakteryzują się dłuższą żywotnością, szerszym zakresem pracy, dłuższym czasem przechowywania oraz większą gęstością energii. Niestety wadą jest ich wyższa cena;
  • baterie litowe – wykorzystują lit, jodek litu lub jodek ołowiu; używane są najczęściej w aparatach fotograficznych, ze względu na to, że są w stanie dostarczać energii w krótkich, dużych porcjach (wymagane do zasilania lamp błyskowych). Znamionowe napięcie ogniw litowo-manganowych (LiMnO2) wynosi 3,0 V.

 

(...)

 

Robert Gabrysiak

Pełna wersja artykułu w EI 6/2015 do zakupu na portalu www.e-czasopismo.pl oraz www.magazyn-online.com

Wyszukiwarka

like Newsletter!

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem