Baterie

“Musíme se zastavit u nabíjecí stanice,“ oznámila Lily mimochodem, když sjížděla ze Sluneční dálnice a najížděla na Evropskou E15. Oba přátelé opouštěli Paříž a mířili do Como, města Alessandra Volty, vynálezce baterií.

“Proč jsi to neřekla dřív?” postěžoval si Max, hledě na prázdnou silnici před nimi. “Ve městě jsme minuli aspoň tři nabíjecí stanice.” Lily zůstala klidná. “Cestou nějakou potkáme,” ubezpečila ho.

O půl hodiny později, hned za Fontainebleau, našli pouliční nabíjecí stanici a Lily zastavila. Oba vystoupili a připojili auto do zástrčky. “Patnáct minut do úplného nabití,“ ohlásila Lily. “Cože? Doma máme rychlý mód a zabere to jen půlku” řekl Max. “Nač ten spěch?” zeptala se Lily. “Pojďme se projít; je tady tak krásně. Poblíž je les”.

Maxovi to taky vyhovovalo, potřeboval dobít notebook. Ale podle Lily se nabíjecí stanice elektroaut nehodí na dobíjení čehokoliv jiného. Max odporoval, že základní princip je úplně stejný.

Všechny baterie dělají totéž: přeměňují uloženou chemickou energii na elektrickou energii.

Všechny také mají dva póly: kladnou a zápornou elektrodu, obě vyrobené ze speciálních materiálů. Uvnitř je mezi nimi ještě další materiál, elektrolyt. Elektrolyty mají zvláštní vlastnost: obsahují mnoho pohyblivých nábojů. Chemická reakce vede k pohybu kladných nábojů k jedné a záporných k opačné elektrodě. To znamená, že v baterii máme usměrněný tok elektrických nábojů. Elektrický proud, který pohání naše spotřebiče, třeba notebook, je pokračování tohoto toku vodičem vně baterie.

Baterie se vyčerpá, když všechny náboje v elektrolytu dosáhnou své cílové elektrody. Tehdy je všechna chemická energie vyčerpána.

Při nabíjení baterie přijímá z vnějšku elektrický proud a mění ho zpět na chemickou energii. Náboje, které vstupují do elektrolytu, se pohybují v obráceném směru a spotřebovaná elektrická energie se změní na chemickou energii.

Na vlastnostech materiálů, ze kterých jsou baterie vyrobeny, závisí jejich energetická kapacita, protože některé materiály mohou uložit více energie než jiné. Prvek, který se běžně používá pro přenos a ukládání elektrických nábojů v bateriích je lithium. Lithium ale není hojným materiálem. Moderní pokročilé materiály umožnily snížit dobu nabíjení a nahradily materiály, které jsou na naší planetě vzácné (např. lithium) nebo které jsou toxické (jako kadmium, olovo nebo rtuť). Nové baterie mají elektrody z uhlíkatých nanomateriálů (jako třeba uhlíkových nanotrubic) a nevybíjejí se samovolně, protože kapalné elektrolyty byly nahrazeny vodivými polymery.

„To je všechno moc pěkné“ namítla Lily „ale jak tě to přivádí k tomu, že si tady můžeš nabít i notebook?“

„Stejný proces, stejný materiál, tak proč ne?“ trval na svém Max a potajmu si zkontroloval, že do plného nabití zbývá už jen 5 min.

„Protože nabíječka ti spálí notebook, tak proto! Tenhle zdroj je příliš silný. Napětí je obrovské!”

“Co je to napětí?” zeptal se Max nevinně.

Lily se zarazila, nevěděla, zda si dělá legraci, ale pak se rozhodla odpovědět. “Je to vlastně snaha elektrických nábojů pohybovat se mezi dvěma body. Mezi těmi elektrodami, o kterých jsme mluvili. Když si představíš elektrický proud jako vodu tekoucí v řece, tak napětí je rozdíl ve výšce mezi dvěma body. Kvůli tomu voda teče určitým směrem, jako třeba ve vodopádu. Výškový rozdíl, které napájí tvůj notebook, je 220 V. Výškový rozdíl pro nabíjení našeho auta je víc než 500 V. Tvůj notebook to zničí; nemůže udržet tolik výkonu”.

“Ale, tak tedy naše auto je už nabité kvůli tomu vysokému napětí?” Max se zeptal s úšklebkem.

Lily najednou napadlo, že si z ní dělá legraci, aby se vyhnul procházce v lese. Vydala se směrem k lesu, ale Max za ní pokřikoval “Počkej! Baterie je už plná! Vrať se! Na procházku můžeme jít na další nabíjecí stanici … za dalších 800 kilometrů!”