Baterijas

„Mums nepieciešams apstāties uzlādes stacijā” Lilija vienkārši paziņoja, nobraucot no Soleila lielceļa un uzbraucot uz Eiropas ceļa E15. Abi draugi atstāja parīzi un devās uz Komo – bateriju izgudrotāja Alesandro Volta dzimto pilsētu.

„Kāpēc Tu neteici to ātrāk?” Maks sūdzējās, skatoties uz tukšo ceļu viņiem priekšā. „Mēs pabraucām garām vismaz trīs uzlādes stacijām, kamēr vēl bijām pilsētā”. Lilija turpināja mierīgi braukt. „Mēs vienu atradīsim pa ceļam” viņa mierināja viņu.

Pusstundu vēlāk, tikko pabraucot garām Fontenblo, viņi atrada uz ielas auto uzlādes staciju un Lilija apstājās. Viņi abi izkāpa un ievietoja automobiļa kontaktdakšu ligzdā. „Piecpadsmit minūtes līdz tā būs pilnīgi uzlādējusies” Lilija paziņoja. „Ko? Mājās mums ir ātrais režīms un uzlāde notiek uz pusi ātrāk” Maks teica. „Kur tāda steiga?” Lilija vaicāja. „Iesim pastaigāties; šeit ir tik skaista daba. Tuvumā ir mežs.”

Maks atteicās no piedāvājuma, jo viņš gribēja uzlādēt arī savu klēpjdatoru kaut kur. Lilija teica, ka elektrisko automobiļu uzlādes stacijas nav piemērotas, lai uzlādētu citas ierīces. Maks apgalvoja, ka pamatprincips ir tāds pats.

Visas baterijas dara vienu un to pašu: tās pārvērš ķīmisko enerģiju, kas glabājas tajās, par elektroenerģiju.

Tām visām ir divi termināli, pozitīvs un negatīvs, ko sauc par elektrodiem, kas izgatavoti no īpašiem materiāliem. Ir arī materiāls – elektrolīts, kas tos atdala. Elektrolītiem ir īpaša spēja: tie satur daudzus elektronus, kas spēj pārvietoties starp elektrodiem. Ķīmiskās reakcijas laikā pozitīvi lādētie elektroni pievienojas vienam elektrodam, negatīvie elektroni – otram. Tas nozīmē, ka baterijā notiek directed elektrisko lādiņu plūsma. Elektriskā strāva, kas dod jaudu ierīcei, piemēram, klēpjdatoram, ir šīs plūsmas turpinājums ārpus baterijas caur vadu.

Baterija ir izlādējusies, kad visi elektrolīta elektroni ir nonākuši uz elektrodiem. Tas ir, kad visa elektrolīta ķīmiskā enerģija ir patērēta.

Uzlādes laikā baterijas iegūst elektroenerģiju no kontaktligzdas, lai pārvērstu to atpakaļ ķīmiskajā enerģijā. Elektroni, kas ienāk elektrolītā, tagad kustās pretējā virzienā un elektriskā enerģija tiek patērēta, lai izveidotu ķīmisko enerģiju.

Bateriju enerģijas ietilpība ir atkarīga no materiāla īpašībām, no kura izgatavotas baterijas, jo daži materiāli var uzglabāt vairāk ķīmisko enerģiju kā citi. Ļoti plaši izmantots elements elektriskā lādiņa uzglabāšanai baterijās ir litijs. Tomēr litijs nav izplatīts materiāls. Progresīvie materiāli ir samazinājuši uzlādes laiku un ir aizstājuši uz mūsu planētas retāk sastopamos materiālus, piemēram, litiju vai ļoti toksiskos – kadmiju, svinu un dzīvsudrabu. Jaunajām baterijām ir elektrodi, kas izgatavoti uz oglekļa balstītiem nanomateriāliem, piemēram, oglekļa nanocaurulītēm un ir beznoplūdes (leakage-free), jo uzlādes veikšanas (charge-conducting) polimēri aizstāj visas šķidrās daļas.

„Tas viss ir lieliski,” Lilija sāka, „bet kā tas noveda Tevi pie secinājuma, ka vari šeit uzlādēt savu klēpjdatoru?”

„Tas pats process, tie paši materiāli, kāpēc ne?” Maks uzstāja, slepus pārbaudot, ka atlikušas tikai piecas minūtes līdz pilnai uzlādei.

„Tāpēc, ka šis lādētājs varētu sadedzināt Tavu klēpjdatoru, tāpēc! Šis avots ir pārāk spēcīgs. Tā spriegums ir milzīgs!”

„Kas ir spriegums?” Maks nevainīgi pajautāja.

Lilija nogaidīja, prātodama vai viņš viņu tikai āzē un tad izlēma atbildēt. „Tā būtībā ir elektriskā lādiņa tieksme kustēties starp diviem punktiem. Starp diviem elektrodiem, par kuriem mēs runājām. Ja mēs iedomājamies elektrisko strāvu kā ūdeni plūstošā upē, spriegums ir augstuma starpība starp diviem punktiem. Tas liek ūdenim plūst noteiktā virzienā, kā, piemēram, ūdenskritums. Augstuma starpība, kas tiek izmantota, lai uzlādētu Tavu klēpjdatoru ir 220 Volti. Augstuma starpība, kas tagad uzlādē mašīnu ir vairāk kā 500 volti. Tavs dators tiktu iznīcināts; tas nevar izturēt tik lielu jaudu.”

„Ak, tad pateicoties šim augstspriegumam mūsu mašīna ir jau uzlādējusies?” Maks smīnot jautāja.

Lilija pēkšņi saprata, ka viņš visu laiku bija viņu āzējis, lai izvairītos no pastaigas mežā. Viņa sāka iet uz meža pusi, kamēr Maks kliedz nopakaļ „Pagaidi! Automobiļa baterija ir pilnībā uzlādējusies! Atgriezies! Mēs vienmēr varam iet pastaigā pie nākamās uzlādes stacijas… pēc 800 kilometriem! ”