Kuivapari & alkalipari

Historia

  Alun perin Leclanché kehitti ns. kuivaparin vuonna 1866 käytettäviksi muun muassa taskulamppuihin ja matkaradioihin. Nykyään kuivaparin on korvannut alkalipari, joka tuottaa n. 50% enemmän sähköenergiaa kuin samankokoinen kuivapari.

Toimintaperiaate

   Kuivaparin toiminta perustuu elektrolyysiin. Se koostuu sähkönjohteena toimivasta grafiittisauvasta, jota ympäröi grafiitista ja mangaanioksidista MnO2 koostuva pulveri. Jauhe toimii postiivisena napana ja negatiivisena napana toimii sinkkihylsy johon kaikki on pakattu. Elektrolyyttina toimii vedellä kostutettu ammoniumkloridi-sinkkikloriditahna. Alkaliparissa ammoniumkloridi on korvattu alkalimetallihydroksidilla (esim. KOH).

Reaktiot ja kennokaavio

Kuivaparissa mangaanidioksidi pelkistyy ja sinkkihylsy hapettuu. Kennokaavio not found!

 Zn (s) --> Zn^2+ (aq) + 2e^1-

2 MnO2 (s) + 2NH4^ (aq) + 2e^1- >> Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)

Käyttökohteet

   Taskulamput, kaukosäätimet, matkaradiot jne jne.

Litium-ioniakku

Historia

1980-luvulla kehitettiin litiummetallirakenteiset akut. Litium on kuitenkin luonnostaan epävakaa metalli ja siksi litiummetalliakut olivat vaarallisia, eivätkä turvallisuussyistä koskaan päätyneet kaupalliseen käyttöön.

Litiumilla on kuitenkin suurin sähkökemiallinen jännite sekä suurin energiatiehys, joten kehitettiin vakaampi litium-ioniakku. Litium-ioniakku on täysin turvallinen, jos akun käsittely, lataus ja purkaminen suoritetaan asianmukaisesti. Sony toi ensimmäisen Li-ion-akun markkinoille vuonna 1991.

Eteläkorealaiset tiedemiehet ovat kehittäneet tekniikan, jolla litium-ioniakku voidaan ladata jopa alle minuutissa. Li-ion-akkuja harkitaan käytettäviksi sähköautoissa nopean latausmahdollisuutensa ansiosta.

Toimintaperiaate

http://www.netlab.tkk.fi/opetus/s38118/s98/htyo/34/rakenne.shtml

Reaktiot ja kennokaavio

– C (s) | C[2+] (aq) || Li[+] (aq) | Li (s) +

C (s) + 2 Li[+] (aq) -> C[2+] (aq) + 2 Li (s)

Käyttökohteet

Litium-ioniakkuja voidaan käyttää useissa eri laitteissa, mm. seuraavissa:

- matkapuhelimet, kannettavat tietokoneet, kamerat

- taskulamput

- moottoripyörät, vesijetit, mönkijät ja moottorikelkat

Nikkeli-kadmium akku

Historia
Nikkeli-kadmium akku keksittiin 1899 ja se patentoitiin 1930 luvulla. Kuluttajille mahdolliseksi se tuli vasta 1950 luvulla. Akku on vanhin markkinoilla ollut akku malli. Sen myynti kuluttajille lopetettiin vuonna 2009, koska kadmium on ympäristömyrkky.

Akun ominaisuuksia
Sillä on pitkä käyttöikä (jopa 20 vuotta), matalat elinkaarikustannukset, alhainen huoltotarve, käyttövarma ja kestävä rakenne.

Toimintaperiaate
Akku rakennetaan kennoista, että näitä sarjaankytkemällä saadaan haluttu jännite. Sen toimintaperiaate on yksinkertainen. Negatiiviselta kennolta menee positiiviseen elektroneja, jolloin varaus tasoittuu. Mitä suurempi varausero akussa on sitä suuremman jännitteen se tuottaa. Kun varausero tasoittuu, akku pitää ladata tuottamalla varauserot uudelleen kennoihin.

Käyttökohteet
Sähköasemat, rautatiekäyttö, aurinkokennojärjestelmät, lentokoneet, hälytys ja turvavalojärjestelmät.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/Secondary_Cell_Diagram.svg

Nappiparit

Toimintaperiaate 

Patterin ollessa kytkettynä virtapiiriin sinkkiatomit luovuttavat elektroneja ja ne kulkevat piiriä pitkin elohopeaioneille jolloin ne pelkistyvät. Sinkkiatomit muuttuvationeiksi ja liukenevat KOH+ZnO liuokseen.

Reaktiot ja kennokaavio

Negatiivinen kohtio: Zn -> Zn2+ + 2e- 

Positiivinen kohtio: Hg2+ + 2e- -> Hg

- Zn(s) | ZnO(aq) || HgO(s) | Hg(s) +

Käyttökohteet

Käytetään monissa pienissä ja vain vähän virtaa tarvitsevissa laitteissa, esimerkiksi rannekelloissa, taskulaskimissa ja tamagotcheissa.

Tehnyt Jere, Anna ja Hilkka

Lyijyakku

Historia

Lyijyakun keksi vuonna 1859 ranskalainen Gaston Plante. Lyijyakku oli ensimmäinen uudelleenladattava akkumalli. Akku koostui kahdesta lyijylevystä joiden välissä oli kumia ja joka oli kierretty rullalle. 1881 Camille Alphonse Faure paranteli lyijyakkua helpommaksi massatuotannolle.


Toimintaperiaate
Lyijyakun elektrodeina on kaksi lyijylevyä, ja elektrolyyttinä on 37% rikkihappoa.
Akun purkautuessa sen sisältämä rikkihappoliuoksen konsentraatio laskee, ja silloin voi selvittää mittaamalla rikkihapon tiheys. Kun akkua ladataan, akun rikkihappoliuoksen konsentraatio kasvaa.

Akun osat
1. Kansi
2. Kennojen korkit
3. Akkunavat
4.kennot, joissa on levyt ja elektrolyytti

Levyt ja kennot ovat lyijyä ->  rikkoontuvat helposti.


Reaktiot ja kennokaavio

(-)Pb | H2SO4 (aq) | PbO2 (+)


Negatiivisen laatan reaktio: Pb(s) + SO42-(aq) → PbSO4(s)+ 2e-
Positiivisen laatan reaktio: PbO2(s) + SO42-(aq)+ 2e- → PbSO4(s) + 2H2O(l)

Kokonaisreaktio: Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) → 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

Käyttökohteet

Lyijyakkuja käytetään mm autoissa, junissa ym moottorikulkuneuvoissa.


Muuta
Lyijyakun etuja ovat mm hinta, kättövarmuus, vähäinen huoltotarve sekä hyvintunnetut ominaisuudet. Haittoja puolestaan ovat raskaus sekä säilytys.

Työn rakenne ohjeet: Tähän akun/pariston nimi

OTSIKKO ISOLLA (AIHE)

Historia

Kerro aiheesi historiasta keskeisimmät asiat. Miksi keksittiin, kuka keksi, milloin keksi, onko paranneltu jne.

Toimintaperiaate

Mihin akun/pariston toiminta perustuu. Millainen on sen rakenne. Kuvia ja videoita saa käyttää apuna

Reaktiot ja kennokaavio

Mikä pelkistyy ja mikä hapettuu. Kirjoita täydelliset reaktioyhtälöt sekä kennokaavio näkyviin.

Käyttökohteet

Missä akku/paristo on käytössä. Miksi juuri siinä? Onko akulla/paristolla hyviä/huonoja puolia?