Vážené kolegyně a kolegové.
Jak definovat poznání? Pomohu si citátem pana Empedokla z Akragantu.
„Člověk pozná jen maličký kousek jsoucna, ale každý věří, že objevil všechno“
Tato slova starého řeckého filosofa vyjadřují nemilosrdnou pravdu spojenou s naším sebevědomím a zároveň předurčují téma této série keší. Ano, chci tady hovořit o poznání základů a funkcí věcí v našich životech běžně užívaných. Vysvětlit principy a zákony na kterých, tyto věci fungují a o kterých řada z nás nemá ani ponětí. Keše budou umístěny formou tak trochu rozházeného power trailu do veřejně přístupné části přírodní rezervace Kotvice a budou vás provázet touto krásnou lokalitou po celý rok 2023. Žádám však tímto všechny hráče o důsledně dodržování pravidel ochrany přírody platných v této přírodní rezervaci.
Baterie - monočlánek, elektrochemický zdroj proudu
Baterie tato samozřejmá a téměř neviditelná součást našich životů, vyskytující se všude kolem nás, pohání naše navigace, telefony, fotoaparáty, dálková ovládání všeho možného i nemožného. Odkud se ale vzala a kam se ubírá její vývoj? Tyto velké, střední, nebo jen miniaturní chemické reaktory mají dlouhou až legendární historii a neméně vzrušující budoucnost. Pojďme se tedy projít kousek po stezce poznání.
Trochu historie
Asi bychom mohli začít u Bagdádské baterie datované kolem roku 250 před našim letopočtem, pokračovat Benjaminem Franklinem, který jako první použil termín baterie v roce 1749 k panu Alessandro Voltovi, který proložil kousky mědi a zinku hadříkem namočeným v solance a vytvořil tak Voltův elektrochemický článek, jehož produktem byl jednosměrný, nepřetržitý a stabilní proud o napětí 0,76 V.
Francouz Leclanché odstranil původní vysokou hmotnost, zlepšil elektrické parametry článků, čímž zvýšil jejich dostupnost s dopadem do ceny takto získané energie. Nakonec nelze nevzpomenout německého vědce pana Gessner považovaného za tvůrce prvního suchého článku, který byl přenosný a fungující v každé poloze. Jeho přínos byl v zahuštění elektrolytu v kašovitou hmotu.
Na naše území byly první suché články dovezeny z Vídně kolem roku 1898. V roce 1919 byla ve Slaném založena továrna na elektrické články a baterie "Pála a spol.", která se po roce 1948 přejmenovala na "Bateria Slaný" a stala se významným producentem bateriíí a speciálních zdrojů proudu.
A jak vlastně taková baterie - monočlánek funguje
Z dnešního pohledu již prapůvodní Leclanchéův článek, nebo také zinko-uhlíkový článek byl v nedávné minulosti masově vyráběným druhem chemického zdroje elektrické energie o jmenovitém napětí 1,5 V.
Kladnou elektrodu tady tvoří uhlíková tyčinka umístěná v ose článku. Mezi touto elektrodou a anodou, kterou představuje zinkový kalíšek je na dně a vnitřní válcové stěně vložen separátor. Do toto separátoru je umístěn elektrolyt tvořený roztokem chloridu amonného nasáknutého do směsi burelu a uhlíku.
A jak to funguje?
Vysoká vlhkost elektrolytu navlhčí separační papír a umožní reakci uhlíkové katody se zápornou zinkovou anodou, přičemž jsou z anody emitovány záporné elektrony ke katodě - protéká elektrický proud.
Problémem tohoto složení článku je skutečnost, že kovová zinková anoda, která současně tvoří nádobu článku, se během vybíjení může nerovnoměrně rozpouštět a tak může dojít k vytékání elektrolytu. Tento problém býval řešen přidáním vysoce toxického chloridu rtuťnatého, jehož reakce se zinkem brání vzniku lokální koroze. Tento postup je dnes zakázán, ale ne zcela vymýcen a můžeme se s ním ještě dnes setkat u nelegálních dovozů východoasijských baterií. Článek je dále uzavřen asfaltovou zálivkou, ale uhlíková tyčinka je mírně porézní, což umožňuje vyrovnávat přetlak, který v článku může vznikat vodíkovou korozí, nebo vývojem plynného čpavku.Problém s vytékáním elektrolytu dovedl výrobce baterií ke změně chemického složení použitého elektrolytu. Leclancheovy články byly nahrazeny výkonějšímu články zinko-chloridovými.
Jako elekrolyt je zde použit chlorid zinečnatý s malým přídavkem oxidu manganičitého, přičemž se nemění jeho konstrukční uspořádání a dosahuje stejného jmenovitého napětí. Na rozdíl od článků kde jako elektrolyt je použit chlorid amonný, zde při vybíjení vlhkost nevzniká, ale je naopak spotřebovávána. Přídavek elektrolyticky připraveného oxidu manganičitéto zvyšuje užitné vlastnosti těchto baterií, ale bohužel také jejich cenu.
Dnes běžně používané alkalické baterie se konstrukčně liší od výše uvedených bateri i když pracují se stejným jmenovitým napětím.
Alkalické baterie jsou baterie systému oxid manganičitý-zinek s alkalickým elektrolytem. Válcová ocelová, poniklovaná nádobka je naplněna směsí elektrolytického oxidu manganičitéto a grafitu. V této hmotě je vytvořena dutina do které je vložen separátor, sloužící k oddělení původní směsi od anody tvořené práškovým zinkem a elektrolytem. Jako proudový kolektor je použit mosazný, nebo ocelový drát spojený s víčkem, kterým je spolu s nezbytným těsněním článek uzavřen. Ocelová, poniklovaná nádobka je tady kladným pólem baterie, ale její materiál se na rozdíl od předchozích článků reakce nezúčastňuje, což vylučuje možnost vytékání elektrolytu. Tyto baterie jsou schopny poskytovat mnohem vyšší proudy při minimálním poklesu napětí než jejich předchůdci.
Pokrok v této oblasti je však velmi rychlý a vyjmenovávat všechny dnes známé druhy těchto chemických zdrojů elektrické energie by asi zabralo hodně stránek, takže to ponechám zájemcům k samostudiu. Zmíním se jen o dnešním trendu vývoje v podobě betavoltaických článků postavených na stejném principu jaký využívají dnešní fotololtaické panely. Rozdílem je, že elektrická energie není produktem slunce, ale záření beta. Výsledkem má být baterie s velmi dlouhou životností, vhodná k využití třeba v kardiostimulátorech, či kosmických letech mimo sluneční soustavu.
.Informace ke keši
Vylouskané odpovědi jednoduše dosadíme do níže uvedených souřadnic a můžeme vyrazit za pokladem.
N 49°4X.XXX kde X.XXX = EFCB - FBF - BDC + FB
E 018°0Y.YYY kde Y.YYY = BFAC + ECEF - FFC - DFFB
Při luštění tohoto jednoduchého kvízu přeji dobrou zábavu.
Pozor některé keše série budou v logbooku obsahovat bonusová čísla, která budete v budoucnu potřebovat.
Zkontrolujte Vaše řešení
Stupně vítězů
Keše série
- Stezka poznání 1 - GPS
Použité zdroje
- https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%A1_baterie
- https://cs.wikipedia.org/wiki/Volt%C5%AFv_%C4%8Dl%C3%A1nek
- http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1706-leclancheuv-clanek
- https://cs.wikipedia.org/wiki/Zinko-uhl%C3%ADkov%C3%BD_%C4%8Dl%C3%A1nek
- https://www.battex.cz/zinkochloridova-baterie-x31481k
- https://cs.wikipedia.org/wiki/Samovyb%C3%ADjen%C3%AD
Historie keše:
28.1.2023 Publikace keše
26.4.2024 Kontrola keše, výměna popisky.