Електричні акумулятори: устрій і робота

Електричний акумулятор – відноситься до хімічних джерел постійного електричного струму. Специфіка акумуляторів полягає в повній оборотності внутрішніх хімічних процесів, завдяки яким відбувається багаторазове використання (за коштами заряд-розряд) з метою електричного живлення всілякого електротехнічного обладнання.

Одним з перших електричних акумуляторів був свинцево-кислотний акумулятор. Його створенням займався французький учений Г. Планте (в 1859р). Це джерело постійного електроживлення був ємність з електролітом на основі сірчаної кислоти (у вигляді 10% розчину) і електродами, зроблених з листового свинцю. В результаті багаторазових циклів заряду-розряду, на електродах електричного акумулятора виникало покриття, яке давало можливість пристрою зберігати більше запаси електроенергії. Цей виріб було першим прототипом всіх сучасних електричних акумуляторів.

Для розуміння основної суті роботи електричного акумулятора, давайте на початку розглянемо його загальним принцип дії і безпосереднє пристрій. Але для початку варто нагадати, що таке електричний струм. Електричний струм – це впорядкований рух заряджених частинок (в рідких і газоподібних речовинах, це іони, а твердих, це електрони). Струм не може протікати без дії електрорушійної сили (е.р.с. або різниці потенціалів або напруги). Тому, між електродами джерел живлення щось повинно породжувати цю електрорушійну силу. В акумуляторі вона створюється в результаті наступних процесів:

Перш за все, слід запам’ятати, що в основі роботи всіх хімічних електроджерел харчування лежать 2 фундаментальні елементи: електроліт і пара електродів. Вони розташовуються в ємності, що є корпусом для електричного акумулятора. І так, ми з Вами маємо ємність з 2-ма електродами. Вони поміщені в рідкий електроліт. З точки зору хімії, в даній ємності буде відбуватися розчинення одного наявного електрода (під впливом лужного або кислотного середовища самого електроліту) і відновлення іншого електрода. Від електрода, який розчиняється, відриваються іони даного металу (вони собою переносять позитивний заряд). Ну, а електрони (негативні частинки), що раніше належали даному атому речовини і не мають можливості перейти з ним (іоном), природно, будуть залишатися на цьому електроді. На протилежному електроді протікає зворотний процес. Ті, що прийшли іони, що раніше були відірвані від першого, постійно додають позитивний електричний заряд до цього електрода.

Даний хімічний процес, під назвою окисно-відновна реакція, проходить зі зверненням одних хімічних речовин в інші, при заряді, ну, а при розряді електричного акумулятора відбувається зворотний процес. В результаті, під дією зовнішнього електричного джерела (процес заряду акумулятора) ми насильно перетворимо одні речовини в інші, а при підключенні до клем цього акумулятора навантаження (створюючи замкнуту ланцюг), ми даємо можливість зібраної електричної енергії вивільнитися, за коштами зворотного перетворення хімічних речовин. Слід врахувати – електроліт в електричному акумуляторі служить для перенесення іонів, тобто, позитивного заряду (що переміщаються всередині акумулятора). А електрони, тобто, негативний заряд, будуть переходити вже по зовнішньому ланцюзі (поза акумулятора).

Призначенням будь-якого електричного акумулятора є накопичення електричної енергії при заряді і віддача цієї енергії, при розряді акумулятора. З цього, важливими характеристиками будь-якого електричного акумулятора будуть: ємність акумулятора, його ККД, ЕРС, умови роботи і термін служби акумулятора. Дані параметри, в першу чергу, залежать від самих матеріалів, з яких складається електричний акумулятор. На жаль, але не існує таких матеріалів, зробивши з яких акумулятор можна було б добитися відмінних і максимально високих показників по всім вищенаведеним показниками акумулятора відразу. Насправді виходить виробляти «разнобокій» джерело електроживлення (тобто, одні показники кращі, інші – гірше).

Посилання на основну публікацію