Paristot/Akut
”Meidän pitää pysähtyä sähköauton latauspisteellä” sanoi Lily kääntyessään pois Soleil:n moottoritieltä E15-tielle. Kaksi ystävystä olivat tulossa Pariisista ja menossa Comoon, joka tunnetaan akkujen keksijän, Alessandro Voltan, kotikaupunkina.
”Mikset sanonut tätä aikaisemmin?” Max valitti katsoen tyhjää tietä heidän edessään. ”Olemme ohittaneet ainakin kolme latauspistettä ollessamme kaupungissa.” Lily jatkoi ajamista rauhallisena ja sanoi vakuuttuneesti: ”Tulemme kyllä löytämään sellaisen matkallamme.”
Puoli tuntia myöhemmin, kun he olivat juuri ohittaneet Fontainebleaun, he löysivät kadulta sähköauton latauspisteen ja Lily pysäytti auton. Molemmat nousivat autosta ja laittoivat latausjohdon pistokkeeseen. ”Akku on täysin latautunut 15 minuutissa” ilmoitti Lily. ”Mitä ihmettä? Kotona käytämme nopeaa moodia, ja akku latautuu puolessa tuosta ajasta” Max sanoi. ”Eihän tässä ole mitään kiirettä” sanoi Lily ja jatkoi: ”Käydään pienellä kävelyllä; luonto täällä on todella kaunista ja metsäkin löytyy läheltä”.
Max kieltäytyi ehdotuksesta, koska hänenkin täytyi ladata läppärinsä jossakin. Lily kertoi, että sähköauton latauspiste ei sovellu muiden laitteiden lataamisen. Max väitti, että latauksen perusperiaatehan on sama.
Akuthan käyttäytyvä kaikki näin: ne muuttavat niihin varastoitunutta kemiallista energiaa sähköenergiaksi.
Niillä on kaikilla kaksi elektrodiksi kutsuttua päätettä, positiivinen ja negatiivinen, jotka on tehty erityisistä materiaaleista. Näiden välissä on kolmatta ainetta, eli elektrolyyttiä. Elektrolyyttien erityistehtävänä on kuljettaa sähkövarauksia elektrodien välillä. Positiiviset varaukset kulkeutuvat toiselle elektrodille ja negatiiviset varaukset toiselle johtuen tapahtuvasta kemiallisesta reaktiosta. Tämä tarkoittaa, että akun sisällä sähköiset varaukset virtaavat suunnatusti. Tämä johdon mukana kulkeva akun ulkopuolelta tuleva jatkuva virta eli sähkövirta antaa tehon laitteelle, esimerkiksi läppärille.
Kun kaikki elektrolyytin sähkövaraukset ovat saavuttaneet määränpäänsä elektrodeissa, akku on tyhjentynyt. Tämä tarkoittaa, että koko vapaana oleva kemiallinen energia on käytetty loppuun.
Kun akkua ladataan, akku ottaa sähkötehoa pistorasiasta ja muuttaa sen takaisin kemialliseksi energiaksi. Elektrolyytteihin saapuvat sähkövaraukset liikkuvat nyt vastakkaisiin suuntiin ja sähköinen energia kulutetaan kemialliseksi energiaksi.
Riippuen akkumateriaaleista, niiden energiakapasiteetti muuttuu, koska osa materiaaleista pystyy varastoimaan enemmän kemiallista energiaa kuin toiset. Litium on eniten käytetty alkuaine sähkövarausten kuljettamiseen ja varastoimiseen akun sisällä. Litium ei kuitenkaan ole kovin yleinen materiaali. Edistyneillä materiaaleilla on pystytty lyhentämään latausaikaa ja nämä ovatkin korvanneet planeettamme harvinaiset aineet, kuten litiumin, tai erittäin myrkylliset aineet, kuten kadmiumin, lyijyn ja elohopean. Uusien akkujen elektrodit ovat tehty hiilipohjaisista nanomateriaaleista, kuten hiilinanoputkista, ja tällaiset akut eivät vuoda, koska varauksia johtavat polymeerit ovat korvanneet kaikki nestemäiset osat.
”Tuo kaikki kuulostaa erittäin hyvältä, mutta miten päädyt siihen johtopäätökseen, että voit ladata myös läppärisikin täällä?” Lily kysyi.
”Sama prosessi, samat materiaalit, joten miksikäs ei?” Max intti ja tarkisti salaa, että latausta oli enää viisi minuuttia jäljellä.
”Tämä lataaja nimittäin polttaisi läppärisi, koska lähde on liian vahva. Jännite on valtava!”
”Mikä on jännite?” Max kysyi viattomasti.
Lily pysähtyi ja mietti oliko Max tosissaan ja päätti sitten vastata. ”Jännite tarkoittaa periaatteessa sähkövarausten taipumusta liikkua kahden pisteen välillä. Juuri niiden kahden elektrodin välillä, joista puhuimme. Jos kuvittelemme sähkövirran olevan joessa virtaava vesi, jännite on kahden pisteen korkeusero. Tämä saa veden virtaamaan tiettyyn suuntaan, kuten vesiputouskin tekee. Läppärisi lataamiseen vaadittava korkeusero on 220 volttia. Korkeusero, joka parhaillaan lataa autoamme on enemmän kuin 500 volttia. Läppärisi tuhoutuisi, koska se ei pysty kestämään näin suurta tehoa.”
”Okei, eli automme on jo latautunut johtuen tästä korkeasta jännitteestä” Max hymähti.
Lily huomasi yhtäkkiä, että Max vain kiusoitteli hänen kanssaan, jotta tämän ei tarvitsisi lähteä kävelylle metsään. Hän lähti kävelemään metsää kohti, kun Max huudahti: ”Odota! Auton akku on latautunut kokonaan! Tule takaisin! Voimme aina mennä kävelylenkille seuraavalla latauspisteellä… 800 kilometrin jälkeen!”