Galvanické články a akumulátory

Každý prenosný elektrický spotrebič potrebuje pre svoj chod batériu. Tak isto aj auto a iné motory potrebujú k naštartovaniu batériu.

reklama

Na to, aby sme pochopili fungovanie galvanických článkov a akumulátorov si musíme vysvetliť elektrickú vodivosť kvapaliny a jej praktické využitie. V kvapalinách sprostredkujú elektrický prúd voľné pohyblivé katióny a anióny. Vodivé roztoky nazývame elektrolyty. Vznikajú rozpustením iónovej zlúčeniny v nejakom rozpúšťadle. Elektrolyty sú vodné roztoky mnohých solí ( NaCl, KCl), kyselín (H2SO4 , HNO3 ) a zásad (KOH, NaOH). Ióny spolu s molekulami rozpúšťadla vykonávajú neustály a neusporiadaný pohyb. Ak do elektrolytu vložíme dve elektródy a pripojíme ich ku svorkám jednosmerného zdroja napätia, vznikne medzi elektródami elektrické pole vo vnútri elektrolytu, ktoré vyvolá usmernený pohyb iónov v roztoku (iónová vodivosť).
Katióny sa začnú pohybovať ku katóde pripojenej k zápornej svorke zdroja a anióny k anóde (elektróde pripojenej ku kladnej svorke zdroja). S prenosom náboja pozorujeme tiež prenos látky. Usporiadaný pohyb iónov v el. poli medzi elektródami tvorí el. prúd v elektrolyte. Podľa dohody je smer prúdu určený smerom pohybu kladných iónov. Usporiadaný pohyb iónov v elektrolyte končí na elektródach, kde ióny odvádzajú náboje a vylučujú sa na povrchu elektród ako atómy, alebo molekuly, alebo chemicky reagujú s materiálom elektródy, či elektrolytom. Dej, pri ktorom priechodom el. prúdu elektrolytom dochádza k látkovým zmenám nazývaným elektrolýza.
Pri elektrolýze sa na katóde vždy vylučuje vodík, alebo kov. Výsledky elektrolýzy daného roztoku závisí od materiálu z ktorého sú elektródy. Vedením el. prúdu v elektrolytoch študoval anglický fyzik M. Faraday (1791 – 1867). Zistil, že hmotnosti látok vylúčených na - 2 - elektródach sú priamo úmerné celkovému el. náboju, ktorý preniesli ióny pri elktrolýze – je to 1. Faradayov zákon. Polarizácia elektród sa využíva v sekundárnych galvanických článkoch – akumulátoroch. Príkladom je olovený akumulátor. U nabitého akumulátora sú obe elektródy tvorené PbSO4 . Vzniknutý galvanický článok má napätie asi 2,1 V (volta). Pri vybíjaní vzniká na oboch elektródach opäť PbSO4 . Akumulátor sa teda dá mnohokrát nabiť. Po častom nabíjaní sa akumulátor znehodnocuje, až nebude použiteľný.