Keemilised vooluallikad (0)

Keemilised vooluallikad
Keemilised vooluallikad on vooluallikad, millega saadakse elektrivoolu redoksreaktsioonide kulgemisel vabaneva energia arvel. Elektrienergia saamiseks kulutatakse elektrokeemiliselt aktiivseid aineid – aineid, mis astuvad redoksreaktsioonidesse elektroodidel, liites või loovutades seejuures elektrone. Keemiliste vooluallikate tähtsaimad iseloomustussuurused on elektromotoorjõu, tööpinge, mahutavus (vooluallikast saadav elektrihulk) ja tööiga. Nad jagunevad 3 rühma: galvaanielementideks, akudeks ja kütuselementideks, kuigi kahel viimasel on sarnasusi galvaanielementidega.
Galvaanelemendid
Galvaanielemendid on keemilised vooluallikad, milles on elektrienergia saamiseks võimalik ainult ühekordne elektrokeemiliselt aktiivsete ainete kasutamine, sest nende ainete läbireageerimise järel muutub galvaanielement vooluallikana kasutamiskõlbmatuks.Tänapäeval on galvaanielementidest kasutusel põhiliselt kuivelemendid, milles elektrolüüt on pasta kujul. kuivelemente kasutatakse patareidena taskulapmides, raadiotes, elektronkellades ja mujal. kuivelemendid on mõeldud ühekordseks kasutamiseks. nad töötavad niikaua , kuni jätkub reageerivaid aineid. Kuivelementide hulka kuuluvad näiteks Danielli- Jacobi , Grené, Volta ja Leclanche’i element. Leclanche’i elemendi tööpinge on 1,5V ning tema mahutavus ja tööiga on väikesed. Kuna sellel elemendil on suur sisetaksistus, ei saa temalt tugevat voolu.
Akumulaatorid
Suurema võimsusega alalisvoolutarbijate jaoks, eriti kui need vajavad tugevat voolu, kasutatakse akumulaatoreid ehk akusid . Akud on seadised elektrienergia salvestamiseks. See on põhimõtteliselt samuti galvaanielement, kuid seda saab pärast tühjenemist välise vooluallika abil laadida ja uuesti kasutada kuni tühjenemiseni.
Pliiaku on üks tuntumaid akusid, mida kutsutakse ka happeakuks ehk nn. autoakuks. Pliiaku suureks eeliseks , võrreldes teiste akutüüpidega, on see, et ta on võimeline lühiajaliselt välja andma väga suurt voolu, mis on vajalik autode ja teiste transpordivahendite käivitamiseks. Ka on pliiakul sisetakistus väike. Seega on lahtriteks jagatult võimalik suurendada tööpinget vastavalt 6 või 12 V-ni. Pliiaku puuduseks on tema suur mass, tundlikkus laadimata oleku ja ülekoormuse suhtes ning suhteliselt kõrge hind. Samas on nende patareid asendamatud avariiolukordades, eriti haiglates ja mujal ootamatute voolukatkestuste puhul. Siiani ei ole ükski muu aku pliiakudele väga tõsist konkurentsi pakkunud.
Muud akud on mitmesugused leelisakud , mille elektrolüüdiks on KOH või NaOH lahus. Leelisakud on pliiakudest kergemad, ei karda laadimata olekut ega ülekoormust, samas nende pinge muutub tühjenemisel palju – 1,7 kuni 1,2 V. Kõige suurem miinus on nende akude puhul aga selles, et nende kasutegur on vaid 50-60%.
Kütuseelemendid
Kütuseelement on eri tüüpi galvaanielement, milles toimub kütuse aeglane oksüdatsioon („leegita põlemine”) ja reaktsioonil vabaneva energia eraldumine elektrienergiana. Kütuseelement töötab elektrokeemilise generaatorina, milles elementi juhitakse pidevalt elektrokeemiliselt aktiivseid aineid vastavalt nende ärakasutamisele. Sel viisil tagatakse elektrienergia pidev genereerimine elemendis. See on ka peamine omadus, mille poolest erineb kütuseelement galvaanielemendist. Kütuseelementides, nagu tavalistes galvaanielementideski, on elektroodid, millele juhitakse redutseerija ja oksüdeerija, eraldatud ioonjuhtivusega elektrolüüdi abil. Anoodile juhitakse pidevalt kütust, katoodile oksüdeerijat. Gaasiliste ainete kasutamisel valmistatakse elektroodid tavaliselt õõnsate torude või plaatidena. Voolu tekitav protsess toimub elektroodi ja elektrolüüdi kokkupuutepinnal. Saadustena tekivad CO2 ja H2O, seega on kütuseelemendis toimuvad keemilised protsessid sarnased põlemisega, ainult temperatuur on enamasti madalam, millest tuleneb ka „leegita põlemine”. Pinge elektroodide vahel on tavaliselt umbes 1V. Võrreldes tavalise kütuse põletamist kütuseelemendi kasutamisega soojuselektrijaamas, on kütuseelemendi eeliseks konstruktsiooni lihtsus ja palju suurem kasutegur (kuni 70%). Kuna keemiline energia muutub elektrienergiaks vahetult, ilma soojusenergia ja mehaanilise energia vahenduseta. Kütuseelemendi põhiline puudus on kõrge hind, sest spetsiaalsed elektroodimaterjalid ja katalüsaatorid on kallid.
Kasutatud kirjandus:
1. ENE 2 = Eesti Nõukogude Entsüklopeedia 2. köide. 1987. Tallinn: Valgus.
2. www.miksike.ee
otsingumootor : keemiline vooluallikas
3. www.google.ee
otsingumootor: keemiline vooluallikas