Zdroje proudu – akumulátory I

1. Zdroje proudu – akumulátory I Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. František Kocián Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika DUM

3. Zdroje proudu – akumulátory I Náplň výuky Konstrukce olověného akumulátoru Elektrody Činná (aktivní) hmota Separátory Elektrolyt Další části akumulátoru Bezúdržbové akumulátory Princip činnosti Chemické procesy akumulátorů (nabíjení, vybíjení) Elektrické veličiny akumulátorů Údržba akumulátorů

4. Akumulátor je technické zařízení na opakované uchovávání energie, obvykle elektrické. Akumulátor je sekundární článek, který je potřeba nejdříve nabít a teprve potom je možné jej použít jako zdroj energie Konstrukce akumulátoru • Dělíme na: • mřížka • kladná deska • záporná deska • skupina záporných desek • skupina kladných desek • pólové můstky • separátory • nádoba • zátky plnících otvorů • víko • - pólové vývody Obr. 1 Akumulátor

5. Elektrody – jsou vyrobeny jako mřížky odlité z olova legovaného různými přísadami pro zpevnění, zvýšení chemické odolnosti i zlepšení vazby s činnou hmotou. Mřížky – slouží jako nosiče činných hmot a odvádějí z nich proud. Základní tvar je volen tak, aby činný materiál byl pevně zachycen s dokonalým elektrickým stykem a neodpadával při provozních vibracích a při pnutích vznikajících objemovými změnami činných hmot při nabíjení a vybíjení. Elektrody (desky) Obr. 2 Poničené mřížky akumulátoru

6. Kladné a záporné desky Desky – vyrábějí se ve standartních velikostech a pro odstupňování výkonů se paralelně spojují v deskové skupiny přivařené na společný můstek s pólovým vývodem. Kladná a záporná skupina jsou zasunuty do sebe tak, že se jednotlivé kladné a záporné desky se střídají. Záporná skupina má vždy o jednu desku více. V sestavě jsou vnější desky vždy záporné. Desky v sestavě jsou proloženy oddělovacími vložkami, separátory, které zajišťují vzdálenost mezi deskami opačné polarity. Celou sestavu zpevňují. Kladné desky – oxid olovičitý (PbO2) ,tmavohnědé barvy, malá soudržnost menší životnost než záporné Záporné desky – čisté houbovité olovo (Pb), šedé barvy, při vybíjení se mění na obou deskách aktivní hmota na síran olovnatý (PbSO4)

7. Vlastnosti separátorů mají velký vliv na vlastnosti akumulátoru, zvláště při nízkých teplotách • Musí • - odolávat velmi agresivnímu prostředí • Nesmějí • - bránit snadnému průchodu iontů, nesmějí se dotýkat desek ve velké ploše, aby byl ponechán prostor pro elektrolyt • bránit vyrovnání hustoty elektrolytu • Materiál • - Plast (PVC), speciální papír, skelné tkaniny Separátory

8. Nádoba Vyrobena z tvrdé pryže nebo plastů. Nádoby jsou společné pro tři nebo šest článků, podle jmenovitého napětí. Jeden článek 2 V. Na dně nádoby jsou žebra na kterých jsou umístěny desky pod nimi je prostor pro usazování kalů Elektrolyt Jako elektrolyt se u olověných akumulátorů používá kyselina sírová (H2SO4), zředěná na předepsanou hustotu destilovanou vodou. Hustota uvádí se v g.cm-3 dřívější označení oBé se již nepoužívá Elektrolyt se nevypařuje. Nádoba, elektrolyt

9. Další části akumulátoru • Víko akumulátoru – zakrývá jednotlivé články, opatřeno plnícími otvory, které slouží pro doplňování destilované vody. • Zátky plnících otvorů– utěsňují akumulátor,musí umožňovat odchod plynů • akumulátoru. • Článkové spojky – spojují jednotlivé články • Pólové vývody – umožňují připojení akumulátoru, jsou kuželové

10. Důležité pojmy Činná (aktivní hmota) – jedná se směsi vyšších oxidů olova a jiných látek, které se v této hmotě vytvoří až po formování elektrickým proudem Formování desek – elektrochemický proces Samovybíjení – příčinou jsou chemické procesy na povrchu baterie Sulfatace – proces, kdy se mění amorfní síran olovnatý na krystalický, který je v elektrolytu nerozpustný

11. Moderní konstrukce akumulátorů Bezúdržbové akumulátory Pojmem bezúdržbové provedení startovací baterie (např. autobaterie) dnes rozumíme takový produkt, jenž nezbytně nevyžaduje standardní a pravidelnou péči spotřebitelem (uživatelem). Díky moderním technologiím a inovativním prvkům, použitých při výrobě tzv. bezúdržbového akumulátoru, má baterie delší životnost, menší samovybíjení, vyšší kapacitu a vyšší startovací výkon, ale především, a to je nejpodstatnější, není již nutné baterii pravidelně kontrolovat, jaký je stav hladiny elektrolytu a následně doplňovat destilovanou vodu, jak je tomu u údržbových typů.

12. Vybíjení baterie – reakce na elektrodách anoda: PbO2 + 4H+ + SO42− + 2e− → PbSO4 + 2H2O katoda: Pb + SO42− → PbSO4 Nabíjení baterie – reakce na elektrodách anoda: PbO2 + 3H+ + HSO4− → PbSO4 + 2H2O katoda: Pb + HSO4− → PbSO4 + H+ Při nabíjení probíhají uvedené reakce opačným směrem. Vybíjení akumulátoru probíhá také samovolně bez připojení k elektrickému obvodu – samovybíjením. Rychlost samovybíjení je zhruba 3 – 20 % kapacity za měsíc Chemické procesy v akumulátoru

13. Jmenovité napětí Kapacita Jmenovitá kapacita Rezervní kapacita Vybíjecí proud Vnitřní odpor akumulátoru Elektrické veličiny akumulátorů Obr. 3 Důležité údaje akumulátoru

14. Kontrolní otázky: Z jakého materiálu jsou vyrobeny elektrody? Olova Hliníku Mědi 2. Co jsou separátory? Vodivé desky, které zpevňují elektrody Izolační desky, které zabraňují dotyku mezi jednotlivými elektrodami Jaké napětí má jednotlivý článek? 5 V 2 V 3 V

15. Kontrolní otázky – řešení: Z jakého materiálu jsou vyrobeny elektrody? Olova Hliníku Mědi 2. Co jsou separátory? Vodivé desky, které zpevňují elektrody Izolační desky, které zabraňují dotyku mezi jednotlivými elektrodami Jaké napětí má jednotlivý článek? 5 V 2 V 3 V

16. Seznam Obrázků: Obr. 1: vlastní Obr. 2: vlastní Obr. 3: vlastní

17. Seznam použité literatury: [1] JAN, Z. ,KUBÁT, J.,ŽDÁNKÝ, B., „Elektrotechnika motorových vozidel I“, Praha, AVID spol. sr.o., 2002, ISBN 978-80-87143-05-6 [2] ŠŤASTNÝ, J. a REMEK, B., „Autoelektrika a autoelektronika“, Praha, Nakladatelství T. Malina, 1994, ISBN 80-900759-6-7

18. Děkuji za pozornost 