Аккумулятором называют устройство, предназначенное для накопления энергии с целью ее последующего использования (от латинского accHmulator — собиратель, накопитель). Аккумуляторы бывают электрические, гидравлические, тепловые и инерционные.
Самые распространенные аккумуляторы — электрические. Они служат для накопления электрической энергии и состоят из положительного электрода — анода, отрицательного электрода — катода и электролита (щелочь или кислота), в который погружены электроды.
Если в электролите находятся 2 электрода из одинакового металла, такой аккумулятор источником тока не будет. Электроды должны быть химически различные, т. е. из разных металлов. Но между одинаковыми электродами тоже можно создать химическое различие действием электрического тока. Так работает, например, свинцовый аккумулятор. Его используют на мотоциклах и автомобилях, тракторах и самолетах, в цехах завода и школьной физической лаборатории.
Познакомимся с его устройством. Две группы свинцовых пластин (2222 электрода) покрыты оксидом свинца. Они опущены в электролит — разбавленную серную кислоту. Если электроды подсоединить к источнику постоянного тока, то на пластинах произойдут изменения. На электроде, подключенном к аноду источника тока, будет выделяться кислород из раствора серной кислоты, который окислит оксид свинца в пероксид свинца. На электроде, подключенном к катоду, выделяется водород, который восстанавливает оксид свинца в чистый свинец. На эту «перестройку» оксида свинца расходуется электрическая энергия. Но она не исчезает бесследно, а переходит в химическую энергию вследствие того, что электроды стали химически различными — между ними образовалась разность потенциалов. При разрядке аккумуляторов концентрация серной кислоты в электролите снижается, в нем образуется больше воды. При заряде аккумулятора, наоборот, концентрация кислоты увеличивается. Следовательно, химические реакции в аккумуляторе обратимы — активные вещества электродов и электролита после цикла «заряд — разряд» имеют тот же состав. Таким образом, аккумулятор — источник тока многоразового использования, работоспособность которого восстанавливается путем его заряда.
Кроме свинца для изготовления пластин аккумулятора используют такие химически различные металлы, как кадмий и никель, железо и никель, серебро и цинк и др. Отличаются аккумуляторы и составом электролита (электролитом служит кислота или щелочь) .
Каждый аккумулятор характеризуется емкостью, выражаемой значением заряда, который может дать заряженный аккумулятор при разряде. Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах. Ампер-час — это электрический заряд, доставляемый током в 1 А в течение 1 ч.
Основная область применения аккумуляторов — источники энергии, используемые, например, на электрокарах, перемещающих грузы в шахтах, цехах, на складах, вокзалах. Используют аккумуляторы и в качестве источника энергии на подводных лодках, где другие источники применять нельзя из-за отсутствия воздуха, на автомобилях для освещения на стоянке, для пуска двигателя, в радиоприемниках, электрических фонариках и т. д.
Примером гигантского гидравлического аккумулятора может служить гидроаккумули-рующая электростанция (см. Гидроэлектростанция) .
Инерционные аккумуляторы накапливают энергию за счет раскрученных с большой скоростью тяжелых маховиков. Так действуют, например, маховозы в шахтах, у которых двигателем служит предварительно раскрученный маховик. Советские инженеры работают над созданием супермаховиков, накапливающих большое количество энергии. Их будут устанавливать на грузовиках, автобусах и даже легковых машинах.
Пружины в часах и резиновый двигатель авиамоделей — тоже аккумуляторы энергии.