s 78

78

ładowania zależą od struktury krystalicznej materiałów elektrodowych oraz od pasożytniczych reakcji samorozładowania. Reakcje samorozładowania to wydzielanie tlenu na katodzie i wodoru na anodzie.

Prototyp ogniwa alkalicznego pochodzi z końca XIX wieku. Współczesny akumulator niklowo-kadmowy z alkalicznym elektrolitem, można przedstawić następującym schematem:

Cd_(!) I KOH _(aq) | NiO(OH) _(!)

W stanie naładowanym SEM wynosi 1,3 V w temp 20°C. Sumaryczna reakcja zachodząca w ogniwie ma uproszczoną postać:

Cd_(s) + 2 NiO(OH)₂ w + 2 H₂0 Cd (OH)₂ (s) + 2 Ni(OH)₂ (s)

Aż 7% produkcji światowej baterii to akumulatory niklowo-kadmowe. Ich zaletą jest to, że w czasie ich pracy nie wydzielają się produkty gazowe; wytwarza się je również w wersji szczelnej. Materiał elektrodowy tych akumulatorów jest toksyczny; po zużyciu powinny być gromadzone w bezpieczny dla środowiska sposób.

Odwracalne ogniwa litowe stanowią grupę kilku typów urządzeń:

a)    ogniwa z anodą litową,

b)    litowe ogniwa jonowe z anodą o ogólnym wzorze Li_xC. Węgiel stanowi osnowę, a kation litu zajmuje dostępne miejsca w przestrzennej strukturze osnowy.

W obu przypadkach jako katody stosuje się tlenki lub siarczki metali przejściowych, które zdolne są w sposób odwracalny pomieścić w swej strukturze kation litu w trakcie reakcji redukcji tworząc związki typu: Li_xM_aOi,. To odwracalne wprowadzanie litu do struktury tlenku nazywamy interkalacją (odgreckiego stówa intercalo - dodawać, dokładać).

Sumaryczna reakcja ogniwa tego typu, o SEM = 3,6 V przebiega następująco: x Li (_S) + V₂0₅(,) = Li,V₂0_5(tł

Prototyp tego ogniwa o grubości 8 mm i powierzchni 1 cm² dysponuje 150 mAh mocy.

We wszystkich przypadkach źródłem energii są przemiany, w których ma miejsce wymiana ładunków elektrycznych.

Ogniwa paliwowe

Ogniwa paliwowe są to urządzenia, w których materiał elektrod stanowią przewodniki I-rodzaju. Paliwo, czyli substancja zdolna do wchodzenia w reakcję na elektrodzie jest dostarczane z zewnątrz. Typowym przykładem ogniwa paliwowego jest układ, w którym gazowy tlen (utleniacz) ulega redukcji, a wodór (paliwo) zostaje utleniony. Produktem końcowym jest woda.

Reakcje ogniwa paliwowego:

Anoda:    H₂-> 2H*+ 2e~

Katoda: 1/2 0₂ + 2 H^4- + 2e'-> H₂0

reakcja sumaryczna H₂ + 1/2 0₂-> H₂0

Ogniwa paliwowe stanowią nieodwracalne źródło energii elektrycznej. W zależności od zastosowanego paliwa (CH4, C₂H₅OH) mogą być również wykorzystane do konstrukcji czujników gazowych.