Chemické zdroje napětí – sekundární články

Prezentace na téma: "Chemické zdroje napětí – sekundární články"— Transkript prezentace:

1 Chemické zdroje napětí – sekundární články
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Číslo DUM: VY_32_INOVACE_07_A_15 Tematická oblast: Stejnosměrný proud a Elektrochemie Téma: Chemické zdroje napětí – sekundární články Autor: Ing. Lukáš Nepokoj Datum vytvoření: září 2012

2 Anotace Metodický pokyn
Materiál je určen pro 1. ročník studijního oboru MIEZ, předmětu ELEKTROTECHNIKA, inovuje výuku použitím multimediálních pomůcek – prezentace s názornými obrázky a schématy doplněných textem podporujícím výklad učitele. Metodický pokyn Materiál používá učitel při výkladu – pro větší názornost a atraktivnost výuky a zároveň jej mohou využívat žáci pro domácí přípravu na výuku.

3 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
Na rozdíl od primárních článků, můžeme sekundární články opakovaně nabíjet a vybíjet. Elektrickou energii je potřeba do nich nejprve dodat. Ta se v článku přemění na energii chemickou, která je následně připravena v případě potřeby se přeměnit zpět na energii elektrickou.

4 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
Nabíjení: Elektrody akumulátoru jsou připojeny na stejnosměrný zdroj elektrického napětí. Kladné ionty v akumulátoru se pohybují k záporné elektrodě a záporné ionty se pohybují ke kladné elektrodě. Na elektrodách se ionty vybíjejí a chemicky reagují s materiálem elektrod tak, že vznikají nové elektrody, které mají oproti elektrolytu různé hodnoty potenciálů. Tak vzniká v akumulátoru elektrické napětí.

5 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
Vybíjení: Akumulátor slouží jako zdroj elektrické energie v obvodu. Probíhá opačný chemický proces a elektrody se postupně přeměňují vlivem chemických reakcí do výchozího stavu. Přitom zároveň klesá i koncentrace kyseliny (elektrolytu) a napětí na svorkách. Napětí a koncentrace kyseliny nesmí klesnout pod minimální hodnotu! Hrozí nevratné poškození akumulátoru.

6 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
1. Olověné akumulátory (Pb) V olověném akumulátoru vlivem elektrolýzy dochází k rozkladu vody v elektrolytu a bublinky plynu začínají unikat z elektrolytu ven. Vodík a vznikající kyslík tvoří výbušnou směs a je proto nutné při nabíjení akumulátor odvětrávat. Modernější akumulátory (tzv. bezúdržbové) již obsahují rekombinátor, který přeměňuje unikající vodík zpět na vodu a není tudíž nutné odvětrání ani doplňování vody do elektrolytu.

7 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
2. Nikl-kadmiové akumulátory (Ni-Cd) Kladná elektroda je tvořena hydroxidem oxidu niklu, záporná elektroda je tvořena kadmiem. Elektrolyt se na chemických reakcích nepodílí a není potřeba odvětrávání, článek je uzavřený a je opatřen bezpečnostním ventilem. Nevýhodou je „paměťový efekt“ – vzniká při opakovaném nabíjení akumulátoru z hodnoty vyšší než minimální napětí. Rozměry jsou většinou shodné s primárními články.

8 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
3. Nikl-metalhydridové akumulátory (Ni-MH) Záporná elektroda je tvořena vícesložkovou slitinou niklu, která absorbuje při nabíjení velké množství vodíku, s kterým pak tvoří kovové hydridy. Nemají paměťový efekt, mají větší kapacitu, neobsahuji Cd.

9 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
4. Lithium-iontové akumulátory (Li-Ion) Záporná elektroda je tvořena uhlíkem s přídavkem lithia a kladná elektroda je z kovového oxidu s podílem lithia. Pevný organický alkalický elektrolyt obsahuje soli lithia. Při nabíjení i vybíjení dochází mezi mřížkovými elektrodami k výměně iontů lithia. Akumulátory nemají paměťový efekt, malé samovybíjení, ale jsou velice citlivé na správné nabíjení.

10 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
ZÁKLADNÍ PARAMETRY SEKUNDÁRNÍCH ČLÁNKŮ druh aku. jmenovité napětí článku minimální napětí maximální napětí běžná kapacita nabíjecí cykly Pb 2 V 1,6 V – 1,9 V 2,4 V – 2,45 V 50 – 500 Ah - Ni-Cd 1,2 V 0,85 V – 1,1 V 1,55 V – 1,60 V 1 Ah 1000 NiMH 1,0 V 1,5 V – 1,55 V 2 Ah Li-Ion 3,6 V 3,0 V – 3,6 V 4,0 V – 4,2 V 1500

11 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
OPAKOVÁNÍ: Popište postup nabíjení sekundárního článku? ……………… Popište postup vybíjení sekundárního článku? Jaké jsou vlastnosti olověných akumulátorů? ……………………....… Jaké jsou vlastnosti Lithium-iontových akumulátorů?

12 CHEMICKÉ ZDROJE NAPĚTÍ – SEKUNDÁRNÍ ČLÁNKY
Vocabulary: charging – nabíjení discharging – vybíjení lead–acid battery – olověný akumulátor memory effect – paměťový efekt

13 Použité zdroje TKOTZ, Klaus a kol. PŘÍRUČKA PRO ELEKTROTECHNIKA. Praha: Europa-Sobotáles cz, s.r.o., 2006, ISBN Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.