CHEMICZNE
ŹRÓDŁA PRĄDU
ELEKTRYCZNEG
O
Chemiczne źródła prądu
Chemiczne źródła prądu
elektrycznego to źródła, w
których zachodzi reakcja
chemiczna, wynikiem
której jest wytworzenie
energii elektrycznej.
Podział chemicznych źródeł
prądu
Źródła dzielimy na źródła
pierwotne (ogniwa), które
dostarczają energii w wyniku
reakcji chemicznych
zużywających ich elementy i
składniki chemiczne w
sposób nieodwracalny
Podział chemicznych źródeł
prądu
Drugim rodzajem są źródła
wtórne (akumulatory), które
oddają energię dostarczoną
im w czasie ładowania.
Ogniwo galwaniczne
Do obydwu źródeł należy ogniwo
galwaniczne, będące dziełem
Alessandra Volty, który
udowodnił na podstawie
doświadczeń Luigiego
Galvaniego, że powstawanie
prądu nie jest związane z
organizmem żywym, ale
metalami zanurzonymi w
elektrolicie.
Alessandro
Volta
Włoski fizyk, wynalazca, konstruktor .
Urodzony 18 lutego 1745 roku . Już w
młodości wykazywał duże
zainteresowanie fizyką, a zwłaszcza
elektrycznością. W roku 1774
skonstruował elektrofor,
umożliwiający elektryzowanie ciał. W
roku 1800 skonstruował ogniwo Volty
poprzez zanurzenie płytek srebra i
cynku w słonej wodzie, a w 1801
zaprezentował przed samym
Napoleonem stos Volty. Zmarł 5
marca 1827. Na jego cześć jednostkę
napięcia elektrycznego nazwano wolt.
Ogniwo galwaniczne
BATERIE
CYNKOWO-
-WĘGLOWE
Pierwotne źródła
Źródłami pierwotnymi są różnego
rodzaju baterie, w których zostały
wykorzystane ogniwa.
Najpopularniejszym ogniwem
galwanicznym jest ogniwo
Leclanchego, występujące np. w
bateriach cynkowo-węglowych (tzw.
paluszkach).
Georges
Leclanche
Chemik francuski. Urodził się i
zmarł w Paryżu. W roku 1867
porzucił dotychczasowe zajęcie i
poświęcił się wyłącznie pracom
nad wynalazkami. Siedemnaście
lat po uzyskaniu tytułu inżyniera,
to znaczy w roku 1877, wynalazł
ogniwo galwaniczne zwane
ogniwem Leclanchego. Zastosował
w nim pręt węglowy, który pełnił
funkcję elektrody dodatniej.
Ogniwo Leclanchego
Baterie cynkowo-
węglowe
Bateria taka składa się z kubka
cynkowego, będące jednocześnie
jego obudową i elektrodą ujemną.
Wewnątrz kubka jest elektrolit w
postaci pasty złożonej z chlorku
amonowego, wody i chlorku
cynkowego. Pręt węglowy
zaopatrzony jest na końcu w
przykrywkę mosiężną dla lepszego
kontaktu z prętem węglowym.
Baterie cynkowo-
węglowe
Plusy i minusy
Wadą ogniw cynkowo-węglowych
jest, że są mało odporne na długie
przechowywanie a po dużym
rozładowaniu mogą wylać elektrolit.
Ogólnie ogniwa pierwotne służą do
jednorazowego użytku ( aż do
wyczerpania ). Jednakże ze
względu na ich cenę są
najpopularniejszymi bateriami.
BATERIE
ALKALICZNE
Baterie alkaliczne
Podobne do baterii cynkowo-
węglowych są baterie alkaliczne,
lecz zamiast elektrolitu użyto
roztworu o odczynie zasadowym
(alkalicznym), więc stąd ich nazwa.
Użyto w nich czystsze reagenty na
elektrody, co daje im większą
pojemność i trwałość podczas
przechowywania.
Baterie alkaliczne
Bateria alkaliczna została
wynaleziona przez amerykańskiego
chemika Lewisa Urry'ego w 1959 w
firmie Eveready Battery .
Współczesne tego typu baterie
zostały unowocześnione i mogą
wytrzymać do 40 razy dłużej.
Bateria alkaliczna
Zasada działania.
Zasada działania baterii polega na
reakcji chemicznej, która zachodzi
pomiędzy cynkiem a tlenkiem
manganu(IV) (Zn/MnO
2
).
Baterie alkaliczne
Niestety, cena baterii alkalicznych
jest dużo większa niż „paluszków”,
lecz można je obciążyć dużymi
prądami, bez dużej utraty
pojemności i spadku napięcia.
Najlepiej nadają się do odtwarzaczy
MP3, aparatów cyfrowych, latarek
o dużej mocy, pilotów zdalnego
sterownia.
Wtórne źródła energii
Z wtórnych źródeł zasilania stosuje
się akumulatory kadmowo-niklowe,
kwasowo-ołowiowe, litowe,
niklowo-żelazowe itd. Akumulatory
w przeciwieństwie do baterii,
możemy naładować.
AKUMULATO
R
OŁOWIOWY
Akumulator ołowiowy
Akumulator ołowiowy został
wynaleziony przez francuskiego
fizyka Gastona Planté w 1859 r.
Mimo iż ma wiele wad, jest wciąż
najbardziej popularnym rodzajem
akumulatorów elektrycznych.
Stanowi ok. 60% ogólnej ilości,
wszystkich akumulatorów
znajdujących się w sprzedaży.
Akumulator ołowiowy
Działanie
Na płytach ujemnych tworzy się
siarczan ołowiu, a na płytach
dodatnich przebiega reakcja:
PbO2+H2+H2S04=H2SO4+2H20, z
której wywiązuje się też siarczan
ołowiu. Tak powstaje prąd w
akumulatorze ołowiowym.
Plusy i minusy
Elektrody zbudowane są z ołowiu, co
korzystnie wpływa na procesy
ładowania oraz rozładowania, ale
samo urządzenie jest bardzo
ciężkie i jest wrażliwe na wstrząsy.
Charakterystyczna dla tego typu
akumulatorów jest duża odporność
na skrajne warunki zewnętrzne,
duża ilość cykli ładowania i
rozładowania.
Zastosowanie
Akumulatory ołowiowe stosuje się do
zasilania rozrusznika w
samochodzie, lub jako źródło mocy
zapasowej oraz znalazł dzięki swej
wytrzymałości zastosowanie w
militarii.
AKUMULATOR
NIKLOWO-
-KADMOWY
Akumulator niklowo-kadmowy
Kolejnym rodzajem akumulatora jest
akumulator niklowo-kadmowy,
wynaleziony przez Thomasa Alva
Edisona. Pierwsze tego typu
akumulatory w postaci baterii AA
miały pojemność około 500 mAh.
Akumulator niklowo-kadmowy
Budowa
Ogniwo zbudowane jest z elektrody
ujemnej z kadmu i dodatniej z
niklu. Elektrolitem jest wodny
roztwór wodorotlenku potasu. W
celu zapobieżenia zwarciu,
elektrody są przedzielone
porowatym separatorem,
wykonanym najczęściej z tworzywa
sztucznego.
Ładowanie
Akumulatory niklowo - kadmowe
ładuje się stałym prądem. W czasie
ładowania należy doprowadzać
więcej energii niż otrzymuje się
przy wyładowaniu. Mają bardzo
korzystną właściwość, polegająca
na możliwości przyjęcia dużego
ładunku w krótkim czasie. Im
krótszy jest czas ładowania, tym
ściślejsza musi być kontrola
ładowania.
Plusy i minusy
Tego typu akumulator jest do dziś
najtrwalszym ogniwem
miniaturowym, ma też niską cenę,
jego zaletą jest waga, czas życia,
lecz występuje w nim uciążliwy
efekt pamięci.
Efekt pamięci
Chodzi o to, że powinien być
rozładowywany i ładowany w
pełnych cyklach, czyli zaleca się
pełne rozładowywanie, a po
rozładowaniu należy akumulator
niezwłocznie naładować nie
pozostawiając go na dłużej w stanie
rozładowanym.
Zakończenie
Chemiczne źródła prądu miały duży
wpływ na życie człowieka i jego
obcowanie z techniką. Zarówno
źródła pierwotne jak i wtórne
występują w wielu urządzeniach, z
którymi człowiek ma do czynienia
każdego dnia. Cały czas ten
przemysł się rozwija, pojawiają się
coraz to nowsze, ulepszone typy
poprzedników.
DZIĘKUJĘ
ZA UWAGĘ