У зв’язку з великим попитом існує можливість користування широким асортиментом акумуляторів і батарей, які відрізняються формою, розміром, ємністю, способами подачі і відведення субстратів і продуктів електродних реакцій, а також матеріалами, які в них застосовані. Найпопулярнішими серед первинних елементів залишаються, як і раніше, цинк-вугільні і лужні батареї. Це первинні елементи — одноразового використання. Іншим типом, що користується все більшою популярністю, є акумулятори, тобто заряджувані батареї. До них відносяться свинцево-кислотні, нікель-кадмієві, нікель-водневі або літієві акумулятори.
Поділ за способом дії
За способом роботи електрохімічні елементи поділяють на три основні групи: 1. Елементи першого типу (первинні): відрізняються тим, що їх робота не викликана попереднім заряджанням від зовнішнього джерела струму. Їх функціонування базується виключно на необоротних електродних реакціях, напрямок яких змінити не можна. Внаслідок повної трансформації реагентів елемент розряджається і стає непридатним. До первинних елементів належать популярні лужні та цинк-вугільні батареї. 2. Зворотні елементи: працюють навпаки первинним — їх можна заряджати. Потік електричного струму з зовнішнього джерела живлення під час цього процесу перетворює продукти розрядки назад у субстрати, готові до повторного використання. Електрична енергія перетворюється на хімічну. Прикладом заряджуваного елемента є свинцево-кислотний акумулятор. 3. Паливні елементи: у них відбувається процес окислення палива. Цей процес здійснюється при постійному постачанні субстратів і відведенні продуктів електродних реакцій.
Поділ за застосуванням
1. Малогабаритні: використовуються в портативній електротехніці та електроніці, а також у іграшках і побутових приладах. 2. Промислові: призначені виключно для промислових чи професійних цілей або застосовуються в електромобілях. 3. Автомобільні: використовуються для запуску двигуна — ініціювання запалювання — та живлення електричної системи автомобіля.
Будова та склад елементів
Матеріали, що входять до складу батарей, — це компоненти, які у результаті хімічних реакцій дають походження електронам, як, наприклад, у реакції свинцю і діоксиду свинцю (IV) з сірчаною кислотою у свинцево-кислотних акумуляторах. Щоб забезпечити іонну провідність, у батареї є електроліт. Це розчин, що містить солі, складені з іонів, які є носіями електричного заряду, та розчинник, у якому вони розчинені. Прикладом можуть бути цинк-вугільні елементи. В них електролітом є водний розчин хлориду цинку. У лужних цинк-марганцевих елементах — це 30% гідроксид калію. Щоб стабілізувати електроліт і, відповідно, перераховані реагенти, до складу елементів входять матриці, які додатково виконують функцію колекторів електричного заряду.
Свинцево-кислотні акумулятори
У свинцево-кислотних акумуляторах активні маси реагентів розміщені на решітках, виготовлених зі свинцевих сплавів. Ці решітки виконують роль носія, тобто згаданої раніше матриці, активної маси і колектора електричного заряду. Щоб запобігти короткому замиканню між електродами з протилежною електричною полярністю, реагенти анода відокремлені від катода сепаратором. Він виготовлений із пластику, наприклад, поліетилену, або зі спеціальних похідних целюлози. Всі ці компоненти разом із виводом електричних контактів і ущільнюючою системою розміщені у корпусі.
Переробка і утилізація
Зважаючи на ведення раціонального ресурсного господарства, частину матеріалів, використаних у елементах, слід піддавати переробці. Однак, оскільки практично у всіх батареях містяться токсичні речовини, що можуть забруднити навколишнє середовище, це дуже складно. Відповідно до Директиви 2006/66/ЄС щодо батарей і акумуляторів та використаних батарей і акумуляторів, що скасовує Директиву 91/157/ЄЕС, а також Закону від 24 квітня 2009 року про батареї і акумулятори (Вісн. законів 2009, № 79, ст. 666), батареї і акумулятори, віднесені до категорії небезпечних відходів, мають підлягати знешкодженню, а якщо можливо — переробці. Найпростіше відновлювальним відходом із батарей є сталевий корпус, який без проблем можна переробити. Інші речовини, які використовуються у батареях, можуть проникати у ґрунтові води, ґрунт чи атмосферу, спричиняючи забруднення екосистеми, що може мати трагічні наслідки для людей. Тому дуже важливо викидати батареї до спеціально пристосованих контейнерів. Звідти служби, що за це відповідають, забирають їх і займаються їхньою безпечною утилізацією. Бібліографія: 1. J. Garche, Encyclopedia of electrochemical power sources, Elsevier 2009. 2. A. Czerwiński, Akumulatory, baterie, ogniwa, WKŁ, Warszawa 2005. 3. Директива 2006/66/ЄС щодо батарей і акумуляторів та використаних батарей і акумуляторів і скасування Директиви 91/157/ЄЕС. 4. Закон від 24 квітня 2009 року про батареї і акумулятори (Вісн. законів 2009, № 79, ст. 666). 5. G. Pistoia, Used battery collection and recycling, Elsevier, 2001. 6. D.C.R. Espinosa, A.M. Bernardes, J.A.S. Tentório, J. Power Sources 2006, 135, 311. 7. Z. Rogulski, A. Czerwiński, J. Power Sources 2006, 159, nr 1, 454.
