Kontaktovali jsme výrobce olověných akumulátorů podnik AFA v České Lípě. Podnik je součástí koncernu Varta Bosch a užívá novou technologii, označovanou jako Pb-Ca. Obchodní zástupce firmy, který přišel do školy ,nám předal různé propagační materiály a prospekty, ale po chemické stránce jsme se toho moc nedověděli.Díky spolupráci s německým partnerem se výroba značně zvýšila a má dále vzrůstat. V r. 1992 vyrobil podnik 100 tisíc, v roce 1997 1,5 mil. kusů akumulátorů. Výhled na rok 2000 je 3 mil. kusů. 70 - 80 % vyrobeného zboží se exportuje. Olověné akumulátory vyrábí v ČR ještě podnik AKUMA v Mladé Boleslavi.

Akumulátor tvoří soustava galvanických článků spojených do serie. Při odběru proudu probíhá v článku spontánní reakce. Chemická energie se přeměňuje na elektrickou práci. Naopak, když energii dodáváme z vnějšího zdroje, probíhají na elektrodách děje opačné, nesamovolné.

Nejužívanější jsou stále olověné akumulátory, v nichž je elektrolytem kyselina sírová. Schematicky lze článek, jehož vnitřní uspořádání je znázorněno na obrázku, zapsat takto:

Pb | H₂SO₄ | PbO₂

Při odběru proudu probíhají na elektrodách reakce

Pb (s) + SO₄^2- (aq) ® PbSO₄ (s) + 2 e^-
PbO₂ (s) + 4 H⁺ (aq) + SO₄^2- (aq) + 2 e^- ®  PbSO₄ (s) + 2 H₂O (l)

Celková reakce v článku je tedy

Pb (s) + PbO₂ (s) + 4 H⁺ (aq) + 2 SO₄^2- (aq) ® PbSO₄ (s) + 2 H₂O (l)

Při nabíjení probíhají reakce zprava doleva (jedná se o reverzibilní článek).

V plně nabitém stavu je napětí článku 2,1 V, takže baterie složená ze šesti článků dává napětí 12,6 V. Hustota kyseliny sírové v nabitém stavu při teplotě 20°C je 1,28 g.cm^-3, což odpovídá koncentraci 37,7% hmot.. Teplota tuhnutí tohoto roztoku je -47°C, takže není prakticky nebezpečí, že by akumulátor zamrzl. Nicméně při nízkých teplotách se vlivem růstu viskozity pohyb iontů značně zpomalí, vzroste odpor elektrolytu a akumulátor nedává dostatečný proud, jeví se jako vybitý. Stačí jej však přenést na nějakou dobu do teplé místnosti, aby byl zase funkční.

Z rovnic je patrno, že v průběhu vybíjení klesá koncentrace kyseliny, ale při nabíjení opět roste. Do akumulátoru tedy není třeba kyselinu doplňovat, doplňuje se pouze demi voda, která může ubývat odparem. Nyní se však už vyrábějí t.zv. bezúdržbové akumulátory, do nichž se nedoplňuje žádná kapalina.

I když jsou uvedené reakce teoreticky vratné, mají akumulátory omezenou životnost. Desky se postupně pokrývají vrstvičkou špatně rozpustné modifikace PbSO₄, dochází k tzv. sulfataci elektrod. Díky novým technickým zlepšením sice životnost vzrůstá, nicméně opotřebené akumulátory představují nebezpečný odpad, které vzniká v masovém měřítku.

Recyklací se v ČR zabývá podnik Kovohutě Příbram. Zjistili jsme, že od září 1997 je tam v provozu nová pec na výrobu olova z olověného odpadu, především ze starých autobaterií. Nová technologie je vybavena speciálními filtry, které zachycují prach obsahující olovo v různých formách (Pb, PbO, Pb₃O₄, PbSO₄, PbS) s velkou účinností. Za rok 1996 činily emise 20 tun Pb, nyní se po zkušebním provozu předpokládají emise maximálně 2,1 tuny za rok.

Elektromobily

Ekologické i ekonomické důvody vedou ke stále většímu úsilí nalézt zdroje energie, které by nahradily fosilní paliva. Automobily na elektrický pohon používají jako zdroj energie akumulátory.

Historie elektromobilů je kupodivu velice dlouhá. První elektrické automobily byly vyrobeny již v r. 1888. V prvních letech 20. století jezdilo např. v USA přes 20 tisíc, v Londýně okolo 10 tisíc elektromobilů, většina taxi v Berlíně a v New Yorku měla elektrický pohon. I dnes se používají elektromobily hlavně v městském provozu. Převažují v nich stále olověné akumulátory. Jejich nevýhodou je velká hmotnost . Proto se hledají jiné akumulátorové systémy. Jako příklad uvádíme systém

Na (l) | tuhý elektrolyt | S (l)
Na-b-Al₂O₃

který byl vyvinut ve Fordových závodech v USA (1966). Výhody oproti olověnému akumulátoru jsou 5x větší kapacita vztažená na jednotku hmotnosti, levný, ekologicky čistý provoz. Nevýhody jsou nutnost častějšího nabíjení, dlouhá doba nabíjení, udržování teploty 300 - 350°C, aby se udržely v kapalném stavu vznikající polysulfidy sodné.

V Kalifornii by mělo v r. 2003 splňovat 10% prodávaných automobilů nulové emise. Takový požadavek lze splnit prakticky jen s elektrickým pohonem. U General Motors již byl vyvinut elektromobil, který i při hmotnosti 1350 kg (z čehož připadá na olověné akumulátory 535 kg) je velmi dynamický. Hlavní problém je malá vzdálenost - mimo město asi 145 km - kterou elektromobil ujede na jedno nabití. Proto GM stále vyvíjí zařízení umožňující zkrátit dobu nabíjení z několika hodin údajně na 10 - 15 minut.