Baterijas: elektroenerģijas glabāšana modernajā pasaulē

Baterijā ķīmiskā reakcijā tiek atdalīti pozitīvie elektriskie lādiņi no negatīvajiem. Baterija sastāv no diviem atšķirīgiem strāvas vadītājiem un elektrolīta šķidruma, kas satur elektriski lādētas daļiņas. Elektrolītiem pieder arī kartupelis, ābols, citrons, cilvēka ķermenis, krāna ūdens. Tas nozīmē, ka bateriju var izgatavot arī no netradicionāliem materiāliem.

Elektriskās strāvas iegūšanai plaši izmanto dažādas baterijas un akumulatorus.

1792.g. itāļu fiziķis A. Volta atklāja, ka ievietojot vāji skābā ūdenī cinka un vara stienīti, var iegūt elektrisko strāvu. Tā pirmo strāvas avotu izveidoja 18. gadsimta beigās itāļu zinātnieks Alesandro Volta. Voltas elements sastāvēja vara (Cu) un cinka (Zn) plāksnītēm, kas bija iegremdētas sērskābes H2SO4 šķīdumā. Mūsdienās Voltas elementus vairs neizmanto, jo tie nedarbojas ilgstoši.

Kā cinka oglēs baterijā notiek elektriskā lādiņa pārdalīšana

Kad cinka stienīti (pa kreisi) iegremdē skābā vidē, tas sāk šķīst. Cinka atoms, atraujoties no cinka stienīša, atstāj tajā divus savus elektronus. Atomu, kam pozitīvo lādiņu skaits nav vienāds ar negatīvo lādiņu skaitu sauc par jonu. Stienītis uzlādējas negatīvi. Saslēdzot cinka stienīti ar ogles elektrodu ar metāla vadu, elektroni skrien uz ogli, jo tur elektronu trūkst, bet šķidrumā uz ogli skrien pozitīvie cinka joni, jo to tur trūkst. Elektroni, beržoties gar lampiņas kvēldiega daļiņām, uzkarsē to līdz baltkvēlei un lampiņa sāk spīdēt.

Saskaņā ar dabas likumu daļiņas vienmēr pārvietojas no vietas, kur to ir daudz uz vietu, kur to ir maz.

Baterijas ir ļoti plaši izmantoti enerģijas avoti. Baterijas izmanto dažādās pārnēsājamās ierīcēs, piem. kabatas lukturīšos, mūzikas atskaņotājos, rokas pulksteņos utt. Toties akumulatorus izmanto daudz plašāk sākot no mobilajiem telefoniem, portatīvajiem datoriem un pat automašīnām. Tieši mobilajos telefonos tiek izmantoti visdažādāko veidu akumulatori.

Mūsdienās mobilajiem telefoniem izmanto trīs veidu ķīmiskā sastāva akumulatorus: niķeļa metāla hibrīda (Ni MH), litija jonu (Li Ion) un litija polimēru (Li Pol). Vēl ir arī niķeļa kadmija (Ni Cd) akumulatori, kurus mūsdienās praktiski vairs neizmanto. Mūsdienās gandrīz visiem mobilajiem telefoniem izmanto litija jonu un litija polimēru akumulatorus, pārējo tipu akumulatorus var atrast tikai vecāku modeļu telefonos.

No visiem akumulatoriem Ni Cd ir visvecākais, to lietoja pirmajos mobilajos telefonos, kuri svēra vairāk par kilogramu un darbojās tikai astoņas stundas. Bet Ni Cd akumulatoriem ir arī labā puse piem. to ražošanas izmaksas ir stipri zemākas nekā citiem akumulatoriem un to kalpošanas laiks pareizi to lietojot arī ir ilgāks. Ni Cd akumulatoru galvenā problēma neskaitot īso telefonu darbības laiku ir to kaitīgums videi un tas ir galvenais iemesls kāpēc tos vairs neražo.

Pēc Ni Cd nāca Ni MH akumulatori, kuri parādījās deviņdesmito gadu sākumā. Ni MH akumulatoru spriegums ir tāds pats kā Ni Cd, taču to ietilpība ir vismaz par 30% lielāka, kas attiecīgi palielina telefona darbības ilgumu. Ni MH kalpošanas ilgums gan ir īsāks nekā Ni Cd, toties Ni MH akumulatori ir nekaitīgāki videi, jo tajos ir krietni mazāks toksisko savienojumu daudzums. Pašizmaksas ziņā Ni MH