Jak plyne z kapitoly 1.3, zdroj proudu je charakterizován svým ideálně nekonečným vnitřním odporem. Jeho účelem je poskytovat stálou velikost elektrického proudu bez ohledu na připojenou zátěž.
Principy elektrochemických zdrojů jsou založeny na přeměně chemické energie na energii elektrickou, tzv. galvanický článek. Vznikající elektromotorické napětí je dáno rozdílem potenciálů mezi dvěma elektrodami. Na nich se elektrický potenciál vytváří díky chemické reakci elektrody s elektrolytem, což je vodivý chemický roztok, do kterého je každá z elektrod ponořena. Zapojením článku do elektrického obvodu se napětí postupně snižuje – článek se vybíjí. Sériovým spojováním článků lze zvyšovat celkové napětí a vytvářet tak tzv. baterie nebo akumulátory. Galvanické články se rozdělují na dva základní typy:
+
Obr. 52. Schéma galvanického článku
Vlastnostmi těchto elektrochemických zdrojů jsou:
- kapacita – běžně se udává v ampérhodinách (jednotka Ah, viz kapitolu 1.1),
- elektromotorické napětí – napětí , které je mezi oběma elektrodami bez připojené zátěže,
- vnitřní odpor – odpor vnitřních elektrod.
Níže jsou přehledy nejpoužívanějších typů primárních a sekundárních galvanických článků:
Tabulka 1. Přehled druhů baterií s jejich základními specifikacemi
název | elektrolyt | anoda | katoda | poznámky | |
zinko-uhlíkový článek | 1,5 V | zastaralý typ, malá životnost, pro zařízení s nízkým odběrem (ovladače, hodiny), napájená zařízení ohrožuje vytečením | |||
zinko-chloridový článek | C | Zn | 1,5 V, 3 V, 6 V, 9 V | vyšší životnost než zinko-uhlíkový článek, při vybití nevyteče | |
alkalický článek | MnO2 | Zn | 1,5 V | vyšší životnost než články s elektrodami z MnO2 a Zn, zvýšení odebíraného proudu, vhodné pro napájení elektroniky a hodin |
Tabulka 2. Přehled druhů akumulátorů s jejich základními specifikacemi
název | elektrolyt | anoda | katoda | poznámky | |
olověný akumulátor | 2 V | pro automobily, jako záložní napájení elektroniky (UPS), zvláště v gelovém nebo VRLA provedení a pro další aplikace. | |||
NiFe – nikl-ocelový akumulátor | KOH | 1,2 V | nízká účinnost | ||
NiCd – nikl-kadmiový | KOH | 1,2 V | odolnost vůči hlubokému vybití a extrémnímu počasí | ||
NiMH – nikl-metal hydridový akumulátor | KOH | NiO(OH) | 1,2 V | téměř dvojnásobná kapacita oproti NiCd, velká kapacita, ale také samovybíjení | |
Li-on – Lithium-iontový akumulátor | lithiová sůl v organickém rozpouštědle | 3,6 V | pro přenosná zařízení (mobilní telefony, notebooky), nebezpečí vznícení, při dlouhodobém používání pokles kapacity |
Poznámka
Díky obsahu chemických látek se baterie a akumulátory řadí mezi nebezpečný odpad. Při jejich spalování ve spalovnách by docházelo k uvolňování nebezpečných toxických látek do ovzduší s negativním dopadem na zdraví lidí i zvířat. Při jejich uložení hrozí kontaminace půdy či spodních vod. Z nebezpečných prvků používaných v elektrochemických zdrojích lze jmenovat: lithium, nikl, kadmium, olovo nebo hydroxid draselný. Tyto zdroje podléhají v České republice zpětnému odběru.