Baterie

"Musimy zatrzymać się na stacji ładującej" ogłosiła Lily od niechcenia, zjeżdżając z autostrady Soleil i wjeżdżając na europejską trasę E15. Dwoje przyjaciół wyjeżdżało z Paryża i jechało do Como, rodzinnego miasta Alessandra Volta, wynalazcy baterii.

"Dlaczego nie powiedziałaś mi tego wcześniej?" skarżył się Max, obserwując pustą drogę przed nimi. "Będąc w mieście, minęliśmy co najmniej trzy stacje ładujące ". Lily nadal kierowała pojazdem spokojnie. "Znajdziemy jeden na naszej drodze", zapewniła go.

Pół godziny później, tuż po przejechaniu Fontainebleau, znaleźli stację ładującą i Lily zatrzymała auto. Oboje wysiedli i umieścili wtyczkę samochodu do gniazdka. "Piętnaście minut, aż w pełni naładowana" zapowiedziała Lily. "Co? W domu mamy szybki tryb pracy i ładuje w połowę tego czasu”, powiedział Max. "Po co ten pośpiech?" zapytała Lily. "Przejdźmy się; przyroda jest tu taka piękna. Las jest tuż obok".

Max zgodził się, ponieważ też chciał naładować gdzieś swojego laptopa. Lily powiedziała, że stacja ładowania samochodów elektrycznych nie nadaje się do ładowania innego urządzenia. Max twierdził, że podstawowa zasada jest taka sama.

Wszystkie baterie robią to samo: konwertują zmagazynowaną w nich energię chemiczną w energię elektryczną.

Wszystkie baterie mają dwa terminale: pozytywny i negatywny, zwane elektrodami, wykonane ze specjalnych materiałów. Mają również materiał oddzielający, elektrolit. Elektrolity mają specjalną zdolność: zawierają wiele ładunkow, które mogą się w nich poruszać. Ładunki dodatnie przechodzą do jednej elektrody, a ładunki ujemne do drugiej, ze względu na reakcję chemiczną, która tam zachdzi. To oznacza, że wewnątrz baterii mamy ukierunkowany przepływ ładunków elektrycznych. Prąd elektryczny (który zasila urządzenia, takie jak laptop) poprzez drut, jest kontynuacją tego przepływu na zewnątrz baterii.

Bateria jest rozładowana, gdy wszystkie ładunki elektrolitu osiągną swój cel na elektrodach. To znaczy, gdy cała jego dostępna energia chemiczna jest zużywana.

 

Podczas ładowania, bateria czerpie energie elektryczną z gniazdka, aby przekształcić go z powrotem na energię chemiczną. Ładunki, które wpływają do elektrolitu, poruszają się teraz w przeciwnych kierunkach i energia elektryczna jest zużywana do  budowania energii chemicznej.

W zależności od właściwości materiałów, z którego akumulatory są wykonane, zmienia się ich pojemność energetyczna, ponieważ niektóre materiały mogą przechowywać więcej energii chemicznej niż inne. Pierwiastkiem, który jest szeroko stosowany do przenoszenia i przechowywania ładunków elektrycznych wewnątrz baterii jest lit. Jednakże lit jest rzadko występuje w środowisku. Zaawansowane materiały zredukowały czas ładowania i zastąpiły te materiały, które są rzadkie na naszej planecie, jak na przykład lit, lub bardzo toksyczne, jak na przykład kadm, ołów lub rtęć. Nowe baterie maja elektrody, które są wykonane z nanomateriałów na bazie węgla, takich jak nanorurki węglowe, i które są wolne od upływu prądu, ponieważ wszystkie płynne elementy zostały zastąpione polimerami przewodzącymi prąd.

"Wszystko świetnie", zaczęła Lily, ale jak te argumenty doprowadziły cię do wniosku, że można tutaj naładować laptopa?". "Ten sam proces, te same materiały, to dlaczego nie?" nalegał Max, potajemnie sprawdzając, że tylko pięć minut pozostało do pełnego naładowania.

"Bo to ładowarka spali laptopa, dlatego! To źródło jest zbyt silne. Napięcie jest ogromne!"

"Co to jest napięcie?" zapytał niewinnie Max.

Lily przerwała, zastanawiając się, czy z niej żartuje, a następnie zdecydowała się odpowiedzieć. "To jest w zasadzie tendencja ładunków elektrycznych do przemieszczania się pomiędzy dwoma punktami. Między dwiema elektrodami, o których rozmawialiśmy. Jeśli wyobrazimy sobie, że prąd elektryczny to woda płynącą w rzece, napięcie będzie odpowiadało różnicy wysokości między 2 punktami. To sprawia, że woda przepływa w określonym kierunku, tak jak w wodospadzie. Różnica wysokości, która jest używana do ładowania laptopa to 220 V. Różnica wysokości, która teraz ładuje nasz samochód to więcej niż 500 V. Twój laptop zostanie zniszczony; nie wytrzyma takiej siły".

 

"Och, tak, to z powodu tego wysokiego napięcia nasz samochód jest już naładowany?" zapytał Max uśmiechając się.

Lily nagle uświadomiła sobie, że drażnił się z nią, cały czas próbując uniknąć spaceru do lasu. Zaczęła iść w stronę lasu, podczas gdy Max krzyknął do niej "Poczekaj! Akumulator samochodu jest już w pełni naładowany! Wracaj! Zawsze możemy pójść na spacer na następnej stacji ładowania ... po 800 km!"