Czym jest akumulator?

Historia i budowa

Akumulator elektryczny – rodzaj ogniwa galwanicznego, które może być wielokrotnie użytkowane i ładowane prądem elektrycznym. Wszystkie rodzaje akumulatorów elektrycznych gromadzą i później uwalniają energię elektryczną, dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym zachodzącym w elektrolicie oraz na styku elektrolitu i elektrod.

W akumulatorach występują dwa cykle pracy:

  • ładowanie, w czasie którego akumulator jest odbiornikiem energii elektrycznej, wewnątrz akumulatora energia elektryczna jest przetwarzana na energię chemiczną,
  • pobór energii z akumulatora (praca) – urządzenie staje się źródłem prądu elektrycznego na skutek przemiany energii chemicznej na energię elektryczną; rezultatem poboru energii jest stopniowe rozładowywanie akumulatora.

Jednym z podstawowych parametrów akumulatora jest pojemność. Jest to zdolność ogniwa do przechowywania ładunku elektrycznego zwykle wyrażana w amperogodzinach [Ah] i jednostkach krotnych (w układzie SI jednostką ładunku jest kulomb, 1 Ah = 3600 C). Typowy akumulator samochodowy ma pojemność ok. 50 Ah, co oznacza, że jest zdolny dostarczać prąd o natężeniu 1 A przez 50 godzin.

Typowy akumulator do samochodu osobowego jest zbudowany z 6 ogniw ołowiowo-kwasowych połączonych szeregowo. Każde ogniwo generuje siłę elektromotoryczną (SEM) równą 2,1 V. Cały akumulator generuje zatem napięcie znamionowe równe 12,6 V. Rezystancja wewnętrzna akumulatora jest bardzo mała, umożliwiając przepływ bardzo dużych prądów. Z tego powodu znalazły zastosowanie jako akumulatory rozruchowe silników spalinowych. W samochodach ciężarowych stosowane są baterie akumulatorów złożone z 12 ogniw o nominalnym napięciu 24 V.
Baterie 6V były stosowane w motocyklach, a dawniej w także samochodach.

Pojedyncze ogniwo składa się z:

  • anody wykonanej z metalicznego ołowiu: (−) w trakcie poboru prądu i (+) w trakcie ładowania,
  • katody wykonanej z PbO2: (+) w trakcie poboru prądu i (−) w trakcie ładowania elektrolitu, którym jest 37% wodny roztwór kwasu siarkowego z rozmaitymi dodatkami.

Typowy akumulator samochodowy, złożony z 6 ogniw posiada:

  • Siłę elektromotoryczną około = 12,6 V,
  • Napięcie znamionowe pojedynczego ogniwa 2,105 V,
  • Minimalne napięcie (wskazujące na stan głębokiego rozładowania) – 10,8 V,
  • Prawidłowe napięcie ładowania – minimalne: 13,9 V – maksymalne 14,5 V,
  • Po pełnym naładowaniu napięcie szybko spada do 13,2 V a później powoli do 12,6 V,
  • Napięcie akumulatora powinno być mierzone 12 godzin po ładowaniu aby zapewnić dokładny pomiar,
  • Napięcie przeładowania – występujące w trakcie wydzielania wodoru > 14,4 V.

W przypadku rozładowania akumulatora celowe jest ładowanie go niskim stałym prądem do napięcia nawet 16,5 V.
Typowy prąd ładowania = 1/10 pojemności akumulatora
Współczynnik samorozładowania 3–20%/miesiąc
Wytrzymałość 500–800 cykli

Pozostawienie zużytego akumulatora, wyrzucenie na śmietnik czy porzucenie w lesie, to łamanie prawa. Warto wiedzieć, że tego typu urządzenie posiada substancje szkodliwe dla środowiska, między innymi ołów i jego związki oraz elektrolit. To rozcieńczony kwas siarkowy, bardzo niebezpieczny i żrący, dlatego każdy akumulator powinien być oddany do odpowiedniego punktu.

Akumulator jest produktem, którego można poddać recyclingowi, czyli odzysku odpadów. Proces ten polega na powtórnym przetwarzaniu substancji lub materiałów zawartych w odpadach w procesie produkcyjnym, w celu uzyskania substancji lub materiału o przeznaczeniu pierwotnym lub o innym przeznaczeniu, w tym też recykling organiczny, z wyjątkiem odzysku energii (Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach).