Patareid

„Peame laadimisjaamas peatuma,“ teatas Lily, keerates Soleili maanteelt kiirteele E15. Kaks sõpra olid teel Pariisist Comosse, mis on patareide leiutaja Alessandro Volta kodulinn.

„Miks sa seda varem ei öelnud?“ pahandas Max ees laiuvat tühja maanteed vaadates. „Olen kindel, et linnas olles möödusime vähemalt kolmest laadimisjaamast.“ Lily jätkas rahulikult oma sõitu. „Küll me varsti jälle mõnda näeme,“ oli ta enesekindel.

Pool tundi hiljem, Fontainebleaust möödudes, märkasid nad autode laadimisjaama ja Lily keeras sinna sisse. Nad tulid autost välja ja ühendasid auto pistikuga. „15 minutit ja ongi laetud,“ teatas Lily. „Mida?! Kodus on meil poole kiirem laadimine,“ pahandas Max. „Kuhu meil kiiret on?“ küsis Lily. „Lähme ja jalutame veidi. Siin on nii ilus ja ligidal on mets ka.“

Max polnud sellest ettepanekust aga vaimustuses, sest ta oleks tahtnud ka oma sülearvutit laadida. Lily selgitas, et elektriautode laadimisjaam ei ole teiste seadmete laadimiseks sobiv. Max aga vaidles vastu, väites, et põhimõte on ju sama.

Kõik patareid töötavad ühtemoodi: nad muudavad neis oleva keemilise energia elektrienergiaks.

Neis kõigis on kaks terminali: positiivne ja negatiivne, mida nimetatakse elektroodideks ja mis on valmistatud spetsiaalsetest materjalidest. Samuti on neis eraldav materjal, mida kutsutakse elektrolüüdiks. Elektrolüütidel on eriline võime: nad sisaldavad paljusid laenguid, mis saavad neis vabalt liikuda. Tänu keemilisele reaktsioonile lähevad positiivsed laengud ühte elektroodi ja negatiivsed laengud teise. See tähendab, et patareis on suunatud liikumisega elektrilaengud. Seadmetele, nt sülearvutile, energiat andev elektrivool on selle suunatud liikumise jätkamine väljaspool patareid juhtmete kaudu. 

Kui kõik elektrolüüdi laengud on oma elektroodidel asuvasse sihtkohta jõudnud, siis saab patarei tühjaks. Sellisel juhul on kogu patareisse salvestatud keemiline energia ära tarbitud.

Laadimise ajal võtab patarei pistikupesast elektrit ja muudab selle tagasi keemiliseks energiaks. Elektrolüüti sisenevad laengud liiguvad vastupidistes suundades ja tarbitava elektrienergia varudega kasvatatakse keemilist energiat.

Olenevalt sellest, millised omadused on materjalidel, millest patareid on valmistatud, on nende energia tootmise võimsus erinev, sest osad materjalid talletavad keemilist energiat rohkem kui teised. Liitium on üks enimkasutatavaid elemente, mille abil patareisse elektrilaenguid viiakse ja neid seal ladustatakse. Liitium on aga haruldane materjal. Kõrgtehnoloogiliste materjalide kasutamine on vähendanud laadimis­aega ja vahetanud välja materjalid, mis on meie planeedil haruldased, nagu liitium, või väga mürgised, nagu kaadmium, plii ja elavhõbe. Uutes patareides on elektroodid, mis on tehtud süsiniku baasil valmistatud nanomaterjalidest, nagu süsinikust nanotorud, ja mis on lekke-vabad, sest laenguid juhtivad polümeerid asendavad nende kõiki vedelaid osasid.

 „See kõik on suurepärane,“ vastas Lily „aga miks sa arvad, et sa saad siin oma sülearvutit laadida?“

„Sama protsess ja samad materjalid, nii et miks ei peaks saama?“ ei andnud Max järele, ise vargsi kella vaadates ja rahul olles, et laadimise lõpuni oli jäänud vaid viis minutit.

„Sest see laadija põletab su sülearvuti läbi, sellepärast! See vooluallikas on liiga tugev. Pinge on seetõttu liiga suur.“

„Mis see pinge on?“ päris Max ilmsüütu näoga.

Lily peatus, kaheldes, kas Max nüüd teda äkki ei nöögi, kuid otsustas siiski vastata. „See on põhimõtteliselt elektrilaengute kalduvus kahe punkti vahel liikuda. Nende kahe elektroodi vahel, millest me rääkisime. Kui kujutleme, et elektrivool on kui voolav jõevesi, siis pinge on kahe punkti vaheline kõrgus. See määrab veevoolu suuna, nagu see on näiteks kose puhul. Sülearvuti puhul kasutatakse laadimisel kõrguste erinevust, mis on 220 volti. Auto puhul kasutatakse laadimisel kõrguste erinevust, mis on aga üle 500 voldi. Sinu sülearvutist ei jääks midagi alles, sest see ei mahuta nii palju energiat“.

„Nii et see tuleb siis kõrgepingest, et meie auto on juba laetud?" päris Max aasides.

Nüüd sai Lily aru, et Max oli teda kogu aeg ninapidi vedanud, et metsas jalutamisest pääseda. Lily pööras ringi ja hakkas metsa poole kõndima. Max hõikas talle järele: „Oota! Auto aku on täis laetud. Tule tagasi! Me võime alati järgmises laadimisjaamas jalutama minna... umbes 800 km pärast!“