Baterie jsou zařízení, která mohou uchovávat a uvolňovat elektrickou energii. Jsou široce používány v našem každodenním životě, ať už v autech, mobilních telefonech nebo noteboocích. Ale jakými kyselinami a kovy jsou tato zařízení naplněna?
Jedním z nejběžnějších typů baterií jsou olověné baterie. Jako jeden z aktivních materiálů používají olovo. Olověné baterie fungují na základě chemických reakcí mezi olovem a kyselinou sírovou. Mají poměrně vysokou hustotu energie a slouží jako spolehlivý zdroj elektřiny.
Kromě olověných akumulátorů se často používají i další typy jako nikl-kadmiové, lithium-iontové a nikl-metal hydridové akumulátory. Každý z nich používá k ukládání a uvolňování energie jinou kombinaci kyseliny a kovu a každý má své výhody a nevýhody v závislosti na aplikaci.
Složení baterie: kyseliny a kovy
V běžných olověných bateriích je kyselina používaná jako elektrolyt kyselina sírová (H2SO4). Zajišťuje vodivost nabíjení a vybíjení v baterii. Kov používaný v těchto bateriích je olovo (Pb). Olovo se používá jako materiál pro desky baterií, na kterých dochází k elektrochemické reakci.
Kromě olověných baterií existují i jiné typy baterií, které používají různé kyseliny a kovy. Například v nikl-kadmiových bateriích je elektrolytem hydroxid draselný (KOH) a aktivními materiály na elektrodách jsou oxidy niklu a kadmia. V lithium-iontových bateriích je katodou oxid lithný (LiCoO2) a anoda je grafitová. Kyselina se zde nepoužívá, protože elektrolytem je organické rozpouštění soli lithia.
| Typ baterie | Kyselina | kov |
|---|---|---|
| Kyselina olova | Kyselina sírová (H2SO4) | Olovo (Pb) |
| Nikl-kadmium | hydroxid draselný (KOH) | Nikl (Ni) a kadmium (Cd) |
| Lithiový ion | Nepoužívá se | Lithium (Li) a grafit |
Je důležité si uvědomit, že složení baterií se může lišit v závislosti na jejich účelu a požadavcích na výkon. Existují tedy baterie, které využívají jiné kyseliny (například kyselina chlorovodíková v bateriích s elektrolytem chloridu zinečnatého) a kovy (například kadmium v nikl-kadmiových bateriích). Všechny tyto formulace jsou určeny k zajištění optimálního výkonu a životnosti baterie pro zamýšlený účel.
Typy baterií a jejich složení
Jedním z nejběžnějších typů baterií jsou olověné baterie. Skládají se z olověných desek oddělených speciálními přepážkami a roztoku kyseliny sírové, která působí jako elektrolyt. Olovo slouží jako kladná elektroda a oxid olovnatý nebo slitina olova a antimonu se používá jako záporná elektroda. Při nabíjení baterie dochází k elektrochemické reakci, v jejímž důsledku se slitina olova, olova a antimonu změní na olověnou desku a naopak.
Dalším typem baterií jsou lithium-iontové baterie, které mají oproti olověným bateriím vyšší hustotu energie a nižší hmotnost. Hlavními součástmi takových baterií jsou lithiová katoda a grafitová anoda, které jsou odděleny polymerním elektrolytem. Při nabíjení baterie se ionty lithia pohybují mezi dvěma elektrodami, což umožňuje ukládat a uvolňovat energii.
Dalším běžným typem baterie je nikl-kadmiová baterie. Skládají se z niklové katody, kadmiové anody a roztoku hydroxidu draselného, který působí jako elektrolyt. V takových bateriích dochází k elektrochemické reakci mezi oxidy niklu a kadmia, což umožňuje nabíjení a vybíjení baterie, čímž se zvyšuje nebo snižuje množství iontů niklu a kadmia v elektrodě.
Každý typ baterie má své výhody a nevýhody a výběr konkrétního typu závisí na požadavcích a účelech jejího použití.
Jaká kyselina se používá v bateriích?
Různé typy baterií mohou používat různé kyseliny. Nejběžnější kyselinou používanou v bateriích je však kyselina sírová (H2SO4).
Kyselina sírová pohání reakci, která probíhá na elektrodách baterie, a umožňuje tak ukládat a uvolňovat energii. Hraje také důležitou roli v elektrolytu, zajišťuje iontovou vodivost a stabilitu baterie.
Jiné typy baterií mohou používat kyseliny, jako je kyselina fosforečná (H3PO4) a kyselina chlorovodíková (HCl). Některé specializované baterie, jako jsou nikl-kadmiové a nikl-metalhydridové baterie, používají místo kyselin alkalické roztoky.
Volba kyseliny závisí na typu baterie a jejích specifických požadavcích. Kyselina sírová se obvykle volí kvůli její široké dostupnosti, nízké ceně a dobrému elektrochemickému výkonu. Při práci s kyselinami je však třeba dávat pozor, protože se jedná o žíravé a nebezpečné látky.
Jaké kovy se používají v bateriích?
Olovo se široce používá v olověných bateriích, jako jsou autobaterie. Používá se uvnitř baterie jako elektroda a hraje klíčovou roli v chemických reakcích, které v ní probíhají.
Nikl-kadmiové baterie, známé také jako NiCd baterie, obsahují nikl a kadmium. Tyto baterie mají vysokou energetickou kapacitu a jsou široce používány v různých zařízeních, jako jsou přenosná rádia a nářadí.
Existují také baterie využívající jiné kovy, jako jsou lithium-iontové baterie, které jsou základem mnoha moderních elektronických zařízení, jako jsou chytré telefony a notebooky. Obsahují lithium a další kovy, jako je kobalt a nikl.
Výběr kovu nebo kovů pro použití v bateriích závisí na požadovaných vlastnostech baterie, jako je kapacita, životnost a cena. Každý kov má své vlastní vlastnosti a výhody, takže výběr konkrétního kovu může být určen konkrétním úkolem nebo aplikací baterie.
