Elektrický proud v kapalinách

Prezentace na téma: "Elektrický proud v kapalinách"— Transkript prezentace:

1 Elektrický proud v kapalinách
3SVT, , L1/ Elektrotechnika ELE1R Kapitola 5. Elektrický proud v kapalinách FPG Připomínky nebo úpravy: Výhradně pro individuální studijní účely – neprošlo redakcí.

2 KOV = nosiče proudu jsou volné elektrony
FPG106 Proud v kapalinách – Vedení proudu v kapalině 1 Vedení proudu v: KOV = nosiče proudu jsou volné elektrony POLOVODIČ = nosiče proudu jsou příměsové elektrony nebo díry KAPALINA = nosiče proudu jsou kladně nebo záporně nabité části molekul roztoku – kationty, anionty a elektrony Pozor: – V kovu ani polovodiči se hmota látky neposunuje, kovové vodiče (dráty, lanka) netečou, jejich molekuly se nepřemisťují. V kapalině dochází nejen - k posunu nábojů ale i - ke skutečnému transportu hmoty (vylučování hmoty na elektrodách) a často i - ke změně jejího chemického složení (vylučování složek z roztoku nebo taveniny)

3 - - + + 2 A ANODA = kladná elektroda KATODA = záporná elektroda
FPG107 Proud v kapalinách – Vedení proudu v kapalině, pojmy 2 ANODA = kladná elektroda KATODA = záporná elektroda ELEKTROLYT = vodivá tekutina, do které jsou anoda i katoda ponořeny. + A ZDROJ PROUDU - směr proudu + - Roztok nebo tavenina ANODA KATODA Elektrolyt vzniká - rozpuštěním elektricky neutrální látky v rozpouštědlu nebo - roztavením látky! Rozpouštědlo může být samo o sobě nevodivé, právě tak, jako rozpouštěná (nebo tavená) látka. Vodivost vzniká až rozštěpením (disociací). Směr pohybu iontů v disociovaném roztoku s elektrickým polem Kladné Kationty Záporné Anionty

4 FPG106 Proud v kapalinách – Disociace a vytvoření iontů
3 DISOCIACE Rozdělení molekul látky (původně i velmi špatně vodivé) na vodivé kationty a anionty při - jejím rozpuštění v rozpouštědle (třeba i nevodivém) nebo při - jejím roztavení se říká disociace látky. Při disociaci zůstane každému iontu tolik elementárních nábojů, kolik se jich uvolní ze vzájemných vazeb. Elementární uvolněné náboje jsou nosiče proudu v roztoku. IONTY Anionty (záporně nabité složky roztoku) nesou záporný náboj a proto jsou v roztoku přitahovány ke anodě – odtud jméno anionty Kationty (kladně nabité složky roztoku) nesou kladný náboj a proto jsou v roztoku přitahovány ke katodě – odtud jméno kationty Elektrolyt je vodivý díky přenosu nábojů iontů. Vedení proudu se účastní: 1) kladné kationty, 2) záporné anionty a 3) elektrony.

5 4 ELEKTROLÝZA (= jevy při průchodu proudu elektrolytem):
FPG106 Proud v kapalinách – Druhy elektrolýzy a vedení proudu 4 ELEKTROLÝZA (= jevy při průchodu proudu elektrolytem): 1. stupeň: Tepelný rozpad (rozpouštění) – vedení proudu podle Ohmova zákona 2. stupeň: Pohyb iontů v elektrickém poli a vylučování iontů na elektrodách (pokovování). 3. stupeň: Látkové (chemické) změny – elektrochemická výroba látek z roztoků a tavenin, skladování náboje, elektrické články (výroba elektrického proudu). V případě 2. a 3. mají elektrody v elektrolytu vlastní elektrochemický potenciál, působící tzv. rozkladné napětí a vedení proudu probíhá podle Ohmova zákona až po překročení tohoto napěťového práhu. Elektrolytické vlastnosti tavenin (zpravidla solí nebo i směsných materiálů) umožňují vlastně postup obrácený proti postupu okysličování – dodáváním energie do roztaveného roztoku je možné získávat z tavenin čisté prvky nebo základní chemické sloučeniny – typická je výroba hliníku Al z jeho soli (bauxitu)

6 Disociace modré skalice CuSO4 Disociace kyseliny sírové H2SO4
FPG108 Disociace látek – Disociace látky v roztoku 5 Disociace modré skalice CuSO4 Cu2+ => Měď Cu má dva kladné náboje 2+ CuSO4 → disociace SO42- => Radikál -SO4 má záporné náboje 2- Disociace kyseliny sírové H2SO4 2H1+ => Vodík H2 má dva kladné náboje 2+ H2SO4 → disociace SO42- => Radikál -SO4 má záporné náboje 2- H2 je molekula vodíku s kladnými náboji, které jsou pozůstatkem molekulové vazby. Radikál –SO4 je sloučenina, která sama o sobě nemůže existovat. Elektrické náboje disociovaných složek jsou nejen příčinou velké vodivosti elektrolytů, ale zde i chemické agresivity ředěné kyseliny sírové.

7 Disociace kuchyňské soli NaCl Disociace draselného louhu KOH
FPG108 Disociace látek – Disociace látky v roztoku 6 Disociace kuchyňské soli NaCl 2Na1+ => Sodík Na má jeden kladný náboj 1+ 2NaCl → disociace 2Cl1- => Chlor Cl2 má dva záporné náboje 2- Disociace draselného louhu KOH K1+ => Draslík K má jeden kladný náboj 1+ KOH → disociace -OH1- => Skupina -OH má záporný náboj 1- Cl2 je molekula chloru s dvěma zápornými náboji, které jsou pozůstatkem molekulové vazby. Elektrické pole vzniká v elektrolytu vždy mezi kladnou anodou a zápornou katodou. Toto pole je působeno připojeným zdrojem a vyvolává uspořádaný pohyb nosičů proudu = elektrický proud. U elektrických článků vzniká pole vnitřní elektrochemickou reakcí a je opačného směru – proto mohou elektrochemické články proud samy dodávat.

8 Vznik vodíkové molekuly H2
FPG108 Disociace látek – Náboj potřebný pro vyloučení látky z roztoku 7 Vznik vodíkové molekuly H2 2H1+ => Vodík H2 má dva kladné náboje 2+ H2SO4 → disociace SO42- => Radikál -SO4 má záporné náboje 2- Molekula vodíku H2 pro svůj vznik potřebuje 2+ tj. počet nábojů je z=2 a při tom jeden náboj je roven elementárnímu náboji e =1, C. Proto je celkový náboj, potřebný pro vyloučení molekuly vodíku H2 roven: QH2 = z . e = , = 3, C Vznik atomu mědi Cu Cu2+ => Měď Cu má dva kladné náboje 2+ CuSO4 → disociace SO42- => Radikál -SO4 má záporné náboje 2- Atom mědi Cu pro svůj vznik potřebuje 2+ náboj, tj dvakrát e=1, C. Proto je celkový náboj, potřebný pro vyloučení atomu mědi Cu roven: QCu = 2e = , = 3, C Radikál –SO4 je sloučenina, která sama o sobě nemůže existovat.

9 Proud měříme pomocí ampérmetru:
FPG108 Disociace látek – Náboj potřebný pro vyloučení látky z roztoku 8 Náboj Q můžeme měřit jako produkt (tj. vzájemný součin) proudu I (protékajícího roztokem) a doby t (průtoku tohoto proudu). Q = I t [C, A, s] Proud měříme pomocí ampérmetru: Čas měříme pomocí stopek: Změříme proud I roztokem i dobu t – a snažíme se určit, jak velká bude hmotnost mědi, vyloučené z roztoku po dodání tohoto náboje Q. Věc však není tak jednoduchá!

10 FPG108 Vylučování látek – Avogadrovo číslo – konstanta disociace
9 Hmotnost vyloučené mědi je m a je n-násobkem hmotností jednotlivých molekul m1m kde: m1m je hmotnost jedné molekuly mědi Cu n je počet vyloučených molekul m = m1m . n Avogadrovo číslo NAVO = 6, je konstanta. Je to zatraceně velké číslo, které určuje konstantní počet molekul dané látky v tzv. jednom molu látky (značíme 1mol) V příslušných tabulkách můžeme zjistit hodnotu hmotnosti 1molu látky.Takovéto hodnotě říkáme "molární hmotnost Mm". Pak hmotnost jedné molekuly m1m bude podíl: kde: m1m je hmotnost jedné molekuly Mm m1m = Mm je molární hmotnost NAVO NAVO je Avogadrova konstanta

11 10 Q I . t n = = z . e e . z Mm I . t Mm . . I t m = m1m . n = = NAVO
FPG108 Vylučování látek – Faradayova konst.,elektrochemický ekvivalent 10 Nábojová jednotka e je nedělitelný náboj jednoho elektronu e = 1, C Počet nábojů v jednom atomu je z = 1, 2, nebo z = -1, -2, U mědi je z = 2, tj. každá molekula mědi Cu2 má dva elementární náboje e ! Protože víme, že náboj Q = I . t, bude při proudu I za dobu t vyloučeno n molekul: Q I . t n = = z . e e . z Protože platí, že hmotnost vyloučené látky je hmotnost jedné molekuly x počet vyloučených molekul: m = m1m . n bude: TOHLE ZMĚŘÍME – JE TO NÁBOJ Q: Mm I . t Mm . . I t m = m1m . n = = NAVO e . z NAVO . e . z Faradayova konstanta F je: F = NAVO . e = 6, , = 9, Cmol-1 ELEKTROCHEMICKÝ EKVIVALENT A JE V TABULKÁCH: Mm [kg/C] A = NAVO . e . z

12 11 Ze závěru předchozího odvození je zcela jasně vidět tento zákon:
FPG108 Vylučování látek – Faradayovy zákony 11 Ze závěru předchozího odvození je zcela jasně vidět tento zákon: A ten ekvivalent A je v tomto předchozím odvození v zeleném kroužku - srovnej:

13 F = NAVO . e A = Mmol /F.z 12 NAVO = 6,022 . 1023 [mol-1]
FPG108 Vylučování látek – Faradayovy zákony - přehled 12 Faradayova konstanta F pak říká, že 1 mol jakékoliv látky se vylučuje z disociovaného roztoku vždy pomocí stejného konstantního náboje NAVO = 6, [mol-1] e = 1, [C] F = 9, [C.mol-1] F = NAVO . e Elektrochemický ekvivalent A zase určuje, že náboj jednoho coulombu 1C vyloučí z každého disociovaného roztoku přesně A kg látky. Mmol = viz tabulky F = 9, [C.mol-1] z = viz tabulky A = Mmol /F.z Látková množství různých látek, vyloučených při elektrolýze týmž nábojem – jsou chemicky ekvivalentní

14 13 ELEKTROCHEMICKÉ EKVIVALENTY:
FPG108 Vylučování látek – Elektrochemický ekvivalent A 13 ELEKTROCHEMICKÉ EKVIVALENTY: Stříbro Ag je AAg = 1,118mg/C, pro zlato Au je AAu = 0,681mg/C a měď Cu má ACu = 0,329mg/C

15 FPG108 Vylučování látek – Pokovování předmětů
14 Pokovování předmětů Praktický příklad - niklování pomocí elektrolytického vylučování niklu ze soli síranu nikelnatého. Na obrázku je kusové niklování prototypu. Typické napětí mezi katodou (niklovaným předmětem) a anodou z niklu je 3,5V. Proud je 2 až 5A a dostatečná vrstvička niklu je okolo 20mm. Niklování a jiné pokovování předmětů v sériové výrobě se provádí ve velkých lázních s ponořenými anodami i pokovovanými předměty. Název této pracovní činnosti je galvanizace nebo galvanické pokovování. Kromě kovových předmětů lze po povrchovém zvodivění pokovovat i předměty z plastických hmot, u kterých tím dochází k zásadnímu zpevnění a tvarové dokonalosti. Takovéto pokovené plastické díly jsou základem konstrukce předmětů a dílů moderní elektroniky (mobily, fotoaparáty, přehrávače atp.) a automobilů ad.

16 FPG108 Disociace – Praktické využití elektrolýzy
15 Galvanovna – ve velkých vanách je elektrolyt a zde probíhají výrobní elektrolytické procesy

17 FPG108 Vylučování látek – Pokovování předmětů - galvanovny
16

18 17 Technologie povrchových úprav: Produkční technologie:
FPG108 Disociace – Praktické využití elektrolýzy 17 Technologie povrchových úprav: Chromování tvrdé na požadovaný rozměr Zinkování závěsové i hromadné Kadmiování závěsové i hromadné Niklování matné závěsové Niklování lesklé závěsové Niklování chemické Mědění závěsové na požadovaný rozměr Mědění hromadné Mědění alkalické a kyselé Eloxování v kyselině sírové Eloxování v kyselině chromové Barevné eloxování - modré, červené, černé Žlutozelené (utěsnění) Tvrdé eloxování v kyselině sírové Černění oceli a litiny Fosfátování Elektrolytické reverzní odrezování (ocel. dílů) Cínování závěsové matné Stříbření Produkční technologie: Technologie obrábění kovů Leštění kovů Pokovování plastických hmot Výroba plynů Elektrometalurgie (výroba kovů) Výroba elektrolytických kondenzátorů. Výroba primárních článků Výroba akumulátorů

19 18 Hofmanův přístroj pro výrobu kyslíku a vodíku
FPG108 Výroba plynů – Hofmanův a Nicholsnův přístroj 18 Hofmanův přístroj pro výrobu kyslíku a vodíku Nicholsonův přístroj pro výrobu kyslíku a vodíku (1812) Vodík H2 Kyslík O2 Vodík H2 Kyslík O2 Katoda Anoda

20 FPG107 Výroba plynů – Princip výroby kyslíku a vodíku z vody
19 Přiváděný proud Odváděný proud Vodík se vylučuje na katodě (má stejný charakter jako kov) a kyslík na anodě. Elektrody mají povlak z platiny Pt. Elektrolytem je voda rozředěná kyselinou sírovou. Velkovýroba vodíku a kyslíku v atomových elektrárnách a jejich spalování ve spalovacích motorech - jeden z konceptů automobilové dopravy budoucnosti. Pozůstatkem spalování vodíku je ekologicky prospěšná voda (vize: zelené dálnice přes Saharu).

21 20 FPG108 Výroba plynů – Hofmanův přístroj – detaily provedení
Vodíkové kationty H+ přijímají na katodě elektrony a vylučují se jako molekuly vodíku H2. Aniony SO42- předávají elektrony anodě a slučují se s vodou za vzniku nové molekuly kyseliny sírové a plynného kyslíku. Počet molekul vodíku je dvakrát větší, než molekul kyslíku (což je vedle vidět). kyslík O2 vodík H2 Koncentrace roztoku kyseliny sírové se zvyšuje. Proto se musí přidávat do přístroje nová voda – přívod je středním sloupcem. Také se musí odebírat vyrobený plyn. Směs vodíku a vzduchu je silně třaskavá.

22 21 ELEKTROLYTICKÝ KONDENZÁTOR - vynikající součástka
FPG108 Elektrolytické kondenzátory 21 ELEKTROLYTICKÝ KONDENZÁTOR - vynikající součástka Naleptaná hliníková folie s kysličníkem hliníku (eloxem) jako izolátorem o permitivitě er = 10 a tloušťkou cca 0,1mm. Druhou elektrodou kondenzátoru je vrstva elektrolytu – ta je připojena druhou vývodní hliníkovou folií. Kondenzátory o kapacitách od 1mF až stovky milifaradů Výhoda: Velmi vysoká kapacita Nevýhoda: Kondenzátor je polarizovaný – jeden vývod je plus a druhý mínus, což se v zapojeních musí respektovat Provozní napětí Polarita minus Kapacita

23 22 VOLTAMPÉROVÁ CHARAKTERISTIKA ELEKTROLYTU
FPG110 Ohmické elektrolyty 22 VOLTAMPÉROVÁ CHARAKTERISTIKA ELEKTROLYTU Pokud mezi elektrodou a elektrolytem nedochází k žádné chemické reakci a tudíž ke vzniku elektrochemických potenciálů, vede elektrolyt stejně, jako kovový vodič – tj. podle Ohmova zákona. Takovéto elektrolyty označujeme jako ohmické elektrolyty. Rozdílem proti kovům je jen obrácená tepelná závislost odporu – s rostoucí teplotou měrný odpor kapalin klesá. U ohmických elektrolytů dochází k elektrolýze – tj. k vylučování iontů na katodě a anodě – na katodě se zásadně vylučují kovy a vodík, ostatní prvky a složky roztoku tvoří anodické výstupy (kyslík, chór, anodické kaly atp.)

24 T2A Až sem jsme došli dne: 18.11.08 T2Ajocker
FPG Kapitola 1. Elektrostatika – Záložka T2A Až sem jsme došli dne: T2Ajocker 24

25 FPG110 Rozkladné napětí – Voltampérová charakteristika
23 ROZKLADNÉ NAPĚTÍ je projevem chemických procesů na elektrodách. Polarita a velikost tohoto napětí velmi závisí na materiálu elektrod, na druhu a koncentraci elektrolytu a na čase. Pokud vnějším napětím překročíme rozkladné napětí, dojde k elektrolýze. Proud je popsán poměrem I = (U – Uf)/R Elektrolyty s charakteristikou „rozkladné napětí“. V první části charakteristiky pro U<Ur proud je malý a po chvíli zaniká V druhé části charakteristiky, kdy vnější napětí dosáhne „rozkladného napětí“ Ur (obdoba bariérového napětí u polovodičů) se dále proud zvyšuje jako u ohmického vodiče. V druhé oblasti dochází k chemickým pochodům a jevu se využívá při elektrolytické výrobě kovů z jejich solí (hliník, sodík, lithium apod.) Sestavě elektrod, elektrolytu a přídavných chemických sloučenin říkáme elektrický článek. Pokud se uzavře elektrický obvod mezi elektrodami, tak u některých druhů elektrických článků dojde ke ovlivnění elektrické dvojvrstvy a k chemickému rozkladu za vzniku a průtoku proudu. Pokud je pochod nezvratný, nazýváme takovéto sestavy primární články. Pokud je chemický pochod ve vztahu k produkci elektrického proudu obousměrný, označujeme takové články jako sekundární články čili akumulátory. Akumulátory mají dnes rozsáhlé využití především pro všechny mobilní aplikace přístrojů a strojů. Vedení proudu elektrolytem je posunuto o tzv. rozkladné napětí Ur.

26 Carbon Zinc 24 PRIMÁRNÍ ČLÁNEK
FPG110 Suchý zinkochloridový článek 24 PRIMÁRNÍ ČLÁNEK Zinkový kalíšek zastává funkci záporné elektrody. Do něj je vloženo dýnko a svitek separačního papíru, do kterého je nalisována směs burelu a sazí (uhlík). Jako kladná elektroda je zaražen uhlíkový roubík, na který je nalisována kovová čepička, jako kladný pól baterie. Elektrolyt zde je roztok chloridu zinečnatého, který je součástí směsi pro kladnou elektrodu. Celá sestava je zalita hmotou (ceresin, asfalt) , aby bylo zabráněno přístupu vzduchu. Funkce - V průběhu vybíjení se spotřebovává vlhkost obsažená v článku, takže na konci vybíjení je vnitřek článku suchý. Proto je nutné zajištění dokonalé hermetičnosti - pokud by článek vyschl, k reakci by nemohlo dojít. V dřívějších systémech těchto suchých článků se jako elektrolyt používal pastovitý roztok salmiaku. U této technologie docházelo při vybíjení ke vzniku volné vody a tím bylo zapříčiněno vytékání elektrolytu. Carbon Zinc

27 Alkaline 25 PRIMÁRNÍ ČLÁNEK
FPG110 Alkalický článek 25 PRIMÁRNÍ ČLÁNEK Ocelová nádobka je kladný pól baterie. Do této nádobky jsou nalisovány kroužky nebo trubka ze směsi burelu a uhlíku (sazí) - kladná elektroda. Doprostřed kladné elektrody je vložen separátor nasycený louhem a do něj je vložen váleček záporné elektrody - emulze zikového prášku v tyloze. Do této záporné elektrody je zaražena mosazná jehla jako záporný sběrač a vývod. Proto je u alkalických článků izolovaně zapertlované dýnko článku - záporný pól.  Funkce - je stejná jako u zinkochloridových článků, t.j. reakce zinku a uhlíku. Zde ale reakce probíhá za přítomnosti alkalického elektrolytu - louhu. V alkalickém článku se používají suroviny s vyšší elektrickou vodivostí (saze) a je v nich podstatně vyšší podíl elektrolytického burelu. Zinkový prach jako záporná elektroda má větší reakční plochu. Proto alkalické články mají vyšší kapacitu a jejich zatěžovací proudy jsou vyšší než u zinkochloridových článků. Alkaline

28 Sekundární články - akumulátory
FPG110 Akumulátor - Princip akumulátoru 26 Sekundární články - akumulátory Nabíjecí proud Nabíjecí zdroj Měření proudu I Náboj = proud krát čas Q = I . t Akumulátor Vybíjecí proud Účinnost nabíjení je 60-70% Vybíjecí zátěž - žárovka

29 27 Chemický cyklus nabíjení a vybíjení olověného akumulátoru.
FPG110 Olověný akumulátor – Chemický proces a náboje 27 Chemický cyklus nabíjení a vybíjení olověného akumulátoru. Elektrolyt je ředěná H2SO4, elektrody jsou lisovaný síran olovnatý PbSO4. Na katodě vzniká redukcí proudem čisté olovo a na anodě oxidací pak kysličník olovičitý PbO2. Při vybíjení je cyklus opačný.

30 28 Automobilový olověný akumulátor Červený kysličník olova PbO
FPG110 Olověný akumulátor – Složení automobilového akumulátoru 28 Je tvořen kladnou elektrodou (oxid olova ), zápornou elektrodou (houbovité olovo) a elektrolytem, kterým je kyselina sírová buď ve vodném roztoku (autoakumulátory), nebo ve formě gelu. U technologie AGM je vázána v absorpčním skelném vláknu. Automobilový olověný akumulátor Červený kysličník olova PbO 12V baterie obsahuje 6 článků o napětí 2V Jeden článek obsahuje několik desek Houbovité šedé olovo Pb SEKUNDÁRNÍ ČLÁNEK

31 NiCd 29 Niklkadmiový akumulátor (NiCd)
FPG110 Niklkadmiový akumulátor 29 Niklkadmiový akumulátor (NiCd) NiCd U těchto akumulátorů je elektrolyt vázán v separátoru a elektrodách. Tyto akumulátory jsou používány pro velmi příznivé vlastnosti s ohledem na poměr hmotnosti ke kapacitě. Další výhodou těchto akumulátorů je jejich schopnost funkce i v extrémních klimatických podmínkách (do -40C°). Velký rozmach výroby těchto akumulátorů přímo souvisel s rozvojem výroby různých přenosných tranzistorových přístrojů. V současnosti jsou používány v aplikacích vyžadujících velká proudová zatížení, případně pro použití Složení: Kladná elektroda - nikl Ni Záporná elektroda – kadmium Cd Elektrolyt - draselný louh KOH

32 NiMH 30 Niklmetalhydridový akumulátor (NiMH)
FPG110 Niklmetalhydridový akumulátor 30 Niklmetalhydridový akumulátor (NiMH) NiMH Jsou v podstatě obdobou niklkadmiových akumulátorů. Jejich kapacita je oproti klasickým NiCd akumulátorům vyšší cca o 40% při stejné velikosti. Použitelnost v mezních klimatických podmínkách je horší - zaručená funkce je do minus 10C°. SEKUNDÁRNÍ ČLÁNEK Složení: Kladná elektroda - nikl Záporná elektroda - hydrid směsi kovů - každý výrobce si své složení chrání Elektrolyt - draselný louh

33 T2C Až sem jsme došli dne: 18.11.08 T2C jocker
FPG Kapitola 1. Elektrostatika – Záložka T2C Až sem jsme došli dne: T2C jocker 33

34 T2B Až sem jsme došli dne: 18.11.08 T2B jocker
FPG Kapitola 1. Elektrostatika – Záložka T2B Až sem jsme došli dne: T2B jocker 34

35 FPG110 Lithium-ionový akumulátor
31 Akumulátory Lithium-ionové se používají v mobilních telefonech a v přenosných počítačích. Byly vyvinuty z primárních lithiových článků. Tyto akumulátory mají jmenovité napětí 3,6V (oproti klasickým NiCd a NiMH akumulátorům, kde je 1,2V) a při stejné velikosti je jejich poměr energie/váha velmi příznivý. Nevýhodou těchto akumulátorů je nutnost elektronické ochrany při nabíjení a vybíjení - nesmí být překročeno konečné napětí při nabíjení, ani vybití pod těsně stanovenou mez. Toto je zajištěno ochrannými obvody ve spotřebiči. Při skladování je nutné tyto články minimálně jedenkrát ročně nabít, aby vlastním samovybíjením nedošlo k vybití pod stanovenou mez. Složení: Kladná elektroda - směs kysličníků lithia s dalším kovem Záporná elektroda - uhlík se směsí dalších chemikálií Elektrolyt - směs esterů - každý výrobce si chrání své složení Li-Ion SEKUNDÁRNÍ ČLÁNEK

36 Li-Pol 32 Lithium-polymerový akumulátor (Li-Pol)
FPG110 Lithium polymerový akumulátor 32 Lithium-polymerový akumulátor (Li-Pol) je technologie, která byla vyvinuta z Li-ionových článků a jmenovité napětí jednoho článku je také 3,6V. Výhodou těchto článků je jejich hranolovitý tvar, malá hmotnost, vysoká kapacita, velká výkonnost a velmi malé samovybíjení. Díky svým vlastnostem jsou neustále vyvíjeny, přičemž je zvyšována jejich kapacita a výkonnost a brzy zcela nahradí starší typy akumulátorů . Nevýhoda je stejná jako u Li-ion – řízené nabíjení a vybíjení každého článku zvlášť. Dále je to jejich křehkost a „zranitelnost“. Obal článku je tvořen kovovou fólií, která je minimálně mechanicky odolná a při jejím poškození hrozí nebezpečí požáru a poškození zdraví. Funkčnost těchto akumulátorů je obdobná jako u akumulátorů Li–Ion. Li-Pol

37 33 We = Q.U = I.t.U = U.I.t = P.t [J, Ws, Wh, kWh]
FPG110 Kapacita akumulátoru – Uskladněná elektrická práce 33 KAPACITA AKUMULÁTORU Kapacita akumulátoru je jeho schopnost dodávat elektrický proud o jisté hodnotě po jistou dobu. Vyjadřujeme ji jako produkt (součin) proudu a času I.t , což představuje náboj Q = I . t [As, Ah, mAh] Jednotka kapacity je ampérsekunda As, ale používají se praktičtější jednotky ampérhodina Ah nebo miliampérhodina mAh. Představa je asi taková: Akumulátor o kapacitě 1Ah je schopen dodávat proud 1A po dobu 1 hodiny, nebo proud 0,1A po dobu 10h atp. Účinnost akumulátoru je ovšem pouze okolo 65 až 70% - to znamená, že se musí akumulátory nabíjet asi o polovinu doby déle, než by plynulo z jejich kapacity a způsobu nabíjení. Dnešní akumulátory se nabíjí buď v společně dodaných rychlonabíječkách (každý výrobce má svůj postup) nebo se nabíjí proudem, rovným číselně asi desetině kapacity - tj. akumulátor s kapacitou 2500mAh se nabíjí půroudem 250mA!! ELEKTRICKÁ PRÁCE NA AKU Kapacita akumulátoru je provozní pojem – nic neříká o výkonu na akumulátoru. Velmi podstatnou položkou je proto uskladněná elektrická práce, která je daná součinem We = Q.U = I.t.U = U.I.t = P.t [J, Ws, Wh, kWh] Zde teprve uvidíme, proč při stejné kapacitě je lithiová baterie při napětí 3,6 voltu třikrát výkonnější, než stejně kapacitní NiMh s napětím 1,2 voltu.