Wróć do spisu treści

Jak działa akumulator?

Na wstępie istotna uwaga, zależało nam, by nasz poradnik był maksymalnie zrozumiały dla możliwie szerokiego kręgu odbiorców, dlatego postaramy się operować na pewnym poziomie ogólności, bez wchodzenia w zawiłości fizyki i chemii współczesnych akumulatorów. Co do zasady jakikolwiek magazyn energii to obiekt, w którym równowaga ładunków elektrycznych na poziomie atomowym jest zaburzona. Jak wiemy, cała otaczająca nas materia składa się z atomów, te zaś składają się przede wszystkim z trzech rodzajów trwałych cząstek elementarnych: protonów (cząstka elementarna o ładunku dodatnim, zlokalizowana w jądrze atomu), neutronów (cząstka subatomowa, również zlokalizowana w jądrach atomów, jest elektrycznie obojętna) oraz elektronów (elementarny ujemny ładunek elektryczny). W przypadku substancji elektrycznie obojętnych ładunek atomów stanowiących daną substancję jest wyrównany – ładunek dodatni w protonach jest równoważony ładunkiem ujemnym zgromadzonym na elektronach otaczających jądro każdego atomu materii. Usunięcie elektronu z atomu sprawia, że dany atom staje się dodatni – stan ten nie utrzymuje się jednak długo, bo atomy dążą do zachowania neutralnego ładunku, co wywołuje ruch elektronów w tak zaburzonym ośrodku, a ten uporządkowany ruch ładunków elektrycznych jest istotą zjawiska znanego powszechnie pod nazwą prąd elektryczny. W istocie każdy atom z nadmiarem ładunków dodatnich (protonów) lub ujemnych (elektronów) staje się jonem – odpowiednio dodatnim (kationem) lub ujemnym (anionem).

Wróć do spisu treści

Jak zbudowane są współczesne akumulatory?

Każdy akumulator zbudowany jest z ogniw (ang. cell). Każde ogniwo składa się z dwóch elektrod: anody i katody oraz elektrolitu. W naładowanym akumulatorze anoda gromadzi ładunek ujemny, katoda dodatni. Tym co powstrzymuje ten układ przed natychmiastowym wyrównaniem ładunków na elektrodach jest elektrolit z separatorem. Chodzi o to, by móc kontrolować ruch jonów pomiędzy elektrodami, co właśnie umożliwia separator wewnątrz ogniwa, który pozwala na przepływ prądu jedynie w sytuacji, gdy akumulator jest podłączony do jakiegokolwiek obiektu przewodzącego prąd (w praktyce: do urządzenia, które ma zasilać). Ruch jonów w wyniku procesów chemicznych zachodzących w akumulatorze stanowi i istocie jego działania jako ładowalnego nośnika energii elektrycznej. Oczywiście zasadniczą cechą każdego akumulatora jest możliwość jego ładowania, co w praktyczne oznacza odwrócenie kierunku przepływu ładunków w wyniku przyłożenia napięcia prądu ładującego i gromadzenie energii elektrycznej przez akumulator. Innymi słowy oznacza to, że zachodzące w danym akumulatorze procesy chemiczne można odwrócić za pomocą prądu elektrycznego. Procesy te to utlenianie na anodzie oraz redukcja na katodzie. Role katody i anody zmieniają się w zależności od tego, czy akumulator pracuje samoczynnie (oddaje zgromadzoną energię urządzeniu, do którego jest podłączony), czy też jest ładowany. W trakcie rozładowywania utleniająca się elektroda ujemna oddaje elektrony podlegającej redukcji elektrodzie dodatniej, powodując przepływ prądu. W trakcie ładowania proces ten jest odwracany.