Důležité vlastnosti kovů používaných v elektrotechnice
Měrný elektrický odpor (rezistivita)
Teplotní součinitel odporu
Supravodivost a hypervodivost
Hustota
Nejmenší má lithium, největší osmium
Teplota tání
Součinitel tepelné vodivosti
Největší mají čisté kovy
Rozdělení kovů podle teploty tání:
1. kovy s nízkou teplotou tání
2. kovy se střední teplotou tání
3. těžkotavitelné kovy
1. Základní elektrovodné materiály
Požadují se co nejmenší ztráty, tj. co nejmenší el. odpor.
Elektrický odpor závisí na rozměrech a na teplotě vodiče. Rezistivita elektrovodných
materiálů má hodnotu v rozmezí
ρ = 10-2
až 10-1
µ m
teplotní činitel u většiny čistých kovů je
αR = 4
Rtuťové články nejsou ekologického hlediska výhodné (jedovatost rtuti, potíže
s odpadovým hospodářstvím), takže jsou tč.
Elektrolyt může být podle použitých elektrod buď kyselý nebo zásaditý. Články mohou pracovat rozsahu teplot –55 +85 O
C
(ploché jen +75 O
C), vybraných typů výjimečně +145 O
C. Kromě posledního typu mají
energetickou výtěžnost 220 350 Wh/kg při napětí 2,6 2,8 V. ohledem co
největší kapacitu (náboj) akumulátoru zapotřebí volit vhodný materiál vhodný objem
elektrod elektrolytu.
S y
Sekundární články (akumulátory) umožňují formou nabíjení akumulovat elektrickou energii,
kterou mohou při vybíjení dodávat napájeného zařízení. automobilové akumulátory okamžiku startování spalovacího motoru).
Celkovou reakci můžeme popsat rovnicí
4 SOCl2 LiCl SO2 .
Obdobně jsou provedeny alkalicko manganové články, označované písmeny LR
s doplňujícím číselným znakem, jejichž napětí naprázdno 1,5 V.
Poslední kombinace materiálů (lithium thionylchlorid) umožňuje výrobu článků vysokou
energetickou výtěžností (až 650 Wh/kg) při napětí 3,5 možností dlouhé doby
skladování (až let), jež podmíněna velmi malým samovybíjecím jevem (ztráta celkové
kapacity méně než rok).
Větší část oxidu siřičitého, který vzniká při vybíjení, rozpouští elektrolytu, čímž uvnitř
článku nevzniká žádný přetlak. Pokud nabíjení neukončíme, dochází již pouhému
rozkladu vody, akumulátor „vaří“:
. Jejich napětí naprázdno 1,55 V. Tyto články jsou
mezinárodně označovány písmeny dvěma číslicemi. svém používání ústupu. Články
jsou uvedeny vzestupně podle energetické výtěžnosti. Existují dvojice
materiálů, které praxi doznaly rozšíření: Li/I2, Li/MnO2, Li/CFx, Li/SO2 Li/SOCl2.
Sekundární články kyselým elektrolytem
Typickým představitelem akumulátorů tohoto typu olověný akumulátor, využívající jako
elektrolytu kyseliny sírové olověných elektrod, které ponoření elektrolytu
v nenabitém stavu představují síran olovnatý PbSO4.
Na konci života klesá napětí článku 0,9 V.
Při nabíjení roste hustota kyseliny sírové; když již při nabíjení hustota H2SO4 dále
nezvětšuje, nabíjení ukončeno.
Při nabíjení probíhá chemická reakce:
kladná elektroda: PbSO4 SO4
2-
+ 2H2O PbO2 2H2SO4 2e-
;
záporná elektroda: PbSO4 2H+
+ 2e-
→ H2SO4 ;
výsledná reakce: PbSO4 2H2O PbSO4 2H2SO4 PbO2 .
Konstrukce stříbrozinkových článků stejná jako článků rtuťových, katoda je
v tomto případě tvořena plochou tabletou oxidu stříbrného Ag2O. Při nabíjení dochází chemickým přeměnám materiálů elektrod u
některých nárůstu hustoty elektrolytu, vybíjecí pochod zcela opačný.
Lithiové články mohou pracovat jinými materiály, než mangan.
Na jejich anodě probíhá reakce Li+
+ e-
,
na katodě SOCl2 SO2 Cl-
- e-
. některých případech kromě kapacity rozhodující maximální
vybíjecí proud (např.58
Napětí nezatíženého rtuťového článku typicky 1,35 Toto napětí při vybíjení poměrně
dlouho stálé, což způsobeno chemickou reakcí mezi elektrolytem oxidem zinečnatým,
který jeho příměsí nebo který vzniká při vybíjení:
ZnO KOH K2ZnO2 H2O. Každý akumulátor dvě
elektrody elektrolyt
