Baterija, akumukator

Baterija, akumukator za enosmerni tok. Če vtaknemo dve različni kovini v raztopino, ki prevaja električni tok (npr. v razredčeno žvepleno kislino), prehajata kovini v raztopino z različno tendenco in dobita pri tem različno velik električni naboj. Zaradi tega kemijskega pojava pride do razlike v napetosti, saj postane ena kovina nasproti drugi pozitivna ali negativna.

Tako je Volta uredil napetostno vrsto kovin, v kateri je vsaka kovina (ali električni vodnik), potopljena v raztopino, električno bolj pozitivna od naslednje: oglje, zlato, srebeo, baker, kositer, svinec, železo, cink.

Če tako kombinacijo kovin v vodni raztopini uporabljamo za ustvarjanje električne energije, jo imenujemo galvanski člen. Pri Voltovem členu sta baker (+) in cink (-) v razredčeni žveplovi kislini. Če priključimo na pola npr. žarnico, steče električni tok. Zunanji tokokrog skozi žarnico je v samem členu sklenjen z raztopina, ki jo imenujemo elektrolit. Zaradi električnega toka nastanejo na elektrodah plasti plinov (polarizacija), ki zvišajo notranjo upornost in znižajo električno napetost ter s tem tokovni izkoristek.


Akumulator 12 V

Posebno važno je, da odpravimo škodljivi vodik, ki nastaja na pozitivnem polu (anodi). Pri salmiakovem členu storimo to z zmesjo rjavega manganovca (manganov dioksid) in grafita, ki obdaja ogleno anodo v platneni vrečici in deluje kot depolizator. Tak člen se dandanes le še poredko uporablja (npr. pri električnih zvoncih). Sestavljajo ga oglena anoda z depolizatorjem, negativni pol (katoda) iz cinka ter vodn raztopina salmiaka (amonijev klorid), ki služi kot elektrolit. Napetost salmiakovega člena je 1,3 V. Velikost vpliva na napetost, bistveno pa na tok, ki ga lahko členu odvzamemo.

Kemična energija,ki se pretvarja v električno, nastaja tako, da cink prehaja v raztopino. Katoda se torej razkraja. Ker pojava ni mogoče voditi v obe smeri, je treba katoda od časa do časa obnoviti. Troši se tudi depolizator, zaradi česar ga je treba prav tako občasno dodajati. Člene, katerih elektrode se razkrajajo, imenujemo primarne v razliko od sekundarnih členov, pri katerih je mogoče z dovajanjem električne energije (polnjenje) vzpostaviti spet prvotno stanje, torej regenerirati elektrode.

Take člene imenujemo akumulatorje. Ponavadi sestojijo iz svinčenih plošč v razredčeni žveplovi kislini. Na ploščah nastane plast svinčevega sulfata. Pri polnjenju se plast na anodi spremeni v rjavi svinčev dioksid, katoda se reducira v svinec, ki je sive barve. Električna energija se torej pretvarja v kemično. Svinec in svinčev dioksid delujeta skupaj z elektrolitom kot galvanski člen. Pri praznjenju se zbrana (akumulirana) kemična energija spet pretvarja v električno.

Razen svinčevega poznamo še železov-nikljev akumulator, pri katerem je elektrolit kalijev hidroksid. Svinčev akumulator ima napetost okrog 2 V, železov-nikljev pa 1,36 V. Primarne in sekundarne člene izdelujejo tudi v obliki "suhih členov". Od prej opisanih se razlikujejo po tem, da je elektrolit zgoščen v pasto. Višje napetosti dobimo z zaporedno vezavo več členov. Vzporedna vezava pa da močnejši tok. Vsi galvanski členi dajejo enosmerni tok, ki teče vedno v isti smeri (v nasprotju z izmeničnim tokom).

V današnji tehnologiji se uporabljajo akumulatorji v najrazličnejših napravah.