Ottův slovník naučný/Akkumulátor

Ottův slovník naučný
Akkumulace	Akkumulátor	Akkumulátorová pumpa

Údaje o textu
Titulek:	Akkumulátor
Autor:	Ladislav Hajniš, Karel Domalíp
Zdroj:	Ottův slovník naučný. První díl. Praha: J. Otto, 1888. S. 634–638. Dostupné online.
Licence:	PD old 70
Heslo ve Wikipedii: Akumulátor

Akkumulátor (z lat.) jest přístroj, v němž uměle nahromaďujeme jisté množství energie (účinnosti) za tím účelem, abychom této zásoby nastřádané energie v jiné době neb na jiném místě vhodně užili. Výkon hromadění čili ukládání energie v a-u nazýváme nabíjením, ubírání pak a zužitkování nastřádané energie vybíjením a-u. Ač možno hromaditi energii každého druhu, děje se tak hlavně s energií mechanickou a elektrickou: 1) A-y mechanické. V širším smyslu jest a-em mechanickým každý přístroj k nastřádání energie mechanické. Nastřádání to může se díti použitím tíže, pružnosti neb živé síly. V prvém případě nabíjíme a. zvednutím těžké hmoty na jistou výši; při vybíjení sestupuje pak zvednutá hmota s této výše vykonávajíc užitečnou práci. V případě druhém záleží nabíjení a-u ve stlačení (neb vůbec deformování) pružné hmoty, která při vybíjení v původní tvar se vrací. V případě třetím udělíme hmotě akkumulátorové jistou rychlost; vybíjení děje se pak náhlým neb postupným zrušením této rychlosti. Nejznámějším příkladem obou prvních druhův a-ů jsou hodiny, v nichž natažením buď závaží (tíží) neb zpružiny (pružností) ukládáme v době poměrně krátké jistou zásobu mechanické energie, která pak průběhem delší doby znenáhla se vybavujíc slouží ku hnaní hodinového stroje. Podobných a-ů zpružinových užito též ku hnaní malých (na př. šicích) strojů, ano r. 1882 stal se v Americe pokus o upotřebení zpružin ku hnaní vozů tramwayových. Větší význam praktický mají návrhy, dle nichž energie při zarážení vozů tramwayových posud brzdami neužitečně trávená má se nastřádati v a-u mechanickém, aby pak vybavujíc se opět při rozjíždění vozu koním práci usnadnila. A-em zpružinovým jest také luk. Řekové a Římané užili, jak známo, principu toho ve velké míře ve svých ballistách a katapultech. Jako pružnosti těles pevných možno ku sestrojení a-ů mechanických upotřebiti též pružnosti plynů. Způsobem tím užito stlačeného vzduchu ku střelbě v obyčejných větrovkách a nejnověji v dělech Zalinského a Mefforda; dále ku hnaní samohybných vozů tramwayových soustavy Měkarského a Scott-Moncrieffa. Stlačené kyseliny uhličité užívá se v Berlíně ku provisornímu pohánění parních stříkaček, pokud pára nedosáhla dostatečného napjetí a pod. V užším smyslu přikládá se název a-ů mechanických jen těm přístrojům, jichž nabíjení i vybíjení děje se pomocí vody, která do a-u jsouc vháněna buď těžkou hmotu zvedá nebo pružné těleso stlačuje, kdežto při vybíjení klesající hmota neb rozpínající se pružné prostředí vodu mocně z a-u vyhání. A-y ty nazýváme též a-y hydraulickými. Za těžkou hmotu hydraulickým a-em zvednutou může býti vzata voda sama. Každá vysoko položená nádržka městské vodárny jest takovým hydraulickým a-em, vodou naplněným. Energie nastřádané ve vodě těchto nádržek užívá se však obyčejně pouze k dopravě vody na místa spotřeby, jen výjimečně upotřebuje se jí též k výkonům mechanickým. V rozsáhlejší míře děje se tak na př. při vodárně curyšské. Upotřebením závaží na místě vody zjednoduší se konstrukce a-u, protože možno závažím rozměrů poměrně nevelkých nahraditi vodní sloupec několik set metrů vysoký. V obr. č. 135. naznačen v jednoduchých rysech hydraulický a. se závažím. Závaží bbb jest neseno pevnou tyčí (pistonem čili potápníkem) A. Tyč A vchází volně do nádoby B otvorem v hořejší části této nádoby, a to tak, že tyč A může se sice volně pohybovati nahoru a dolů, voda však v nádobě B obsažená vedlé tyče unikati nemůže. Myslíme-li si nyní ústí trubice D uzavřeno a vháníme-li trubicí C do nádoby B vodu, musí tyč A puzena jsouc vnikající vodou vystupovati vzhůru. Uzavřeme-li pak trubici C, máme v přístroji tom nabitý a. hydraulický. Chceme-li energie v něm uložené užiti, spojíme trubici D se strojem, jímž žádaná práce má býti vykonána, a vpustíme pak otevřením příslušného závěru vodu z B trubicí D do řečeného stroje, do něhož voda vchází tlakem klesajícího závaží Abbb. Rozumí se samo sebou, že energie může z nabitého a-u býti odebírána po částech v libovolných přestávkách, dokud není a. úplně vyčerpán. Jako hmoty pružné užívá se u a-ů hydraulických výhradně vzduchu. Hlavní částí a-u takového jest pevná, uzavřená nádoba AB (obr. 136.), jejíž části staženy jsou pevnými šrouby I, aby tlakem v nádobě panujícím se nerozstoupily. Původně celá nádoba jest naplněna vzduchem; když pak otvorem S vhání se do vnitř voda, stlačuje se tento vzduch víc a více, až konečně v nabitém a-u zaujímá pouze vrchní čásť B celého prostoru, při čemž napjetí jeho v té míře vzrostlo, ve které objemu jeho ubylo. Aby voda mezi nabíjením neunikala otvorem C do trubice D, jest v trubici té upraven ventil F, zatížený závažím G, zavěšeným na páce L. Ventil ten otevře se teprve, když napjetí v a-u dostoupilo žádoucí výše. Kohoutem H možno – nastala-li by toho potřeba – vypustiti vzduch. E jest skleněná trubka spojená nahoře a dole s vnitřním prostorem nádoby AB. V trubici té stojí voda vždy na téže výši jako uvnitř nádoby AB a možno tedy v ní vždy poznati, kolik vody v a-u se nalézá. Nabíjení a vybíjení a-ů neděje se vždy střídavě; velmi často bývá zařízení takové, že oba výkony ob čas neb trvale jsou současnými. Stroj hodinový na př. i mezi natahováním (nabíjením) jde, t. j. vybijí se. U hydraulických a-ů, jichž užívá se v hutích, bývá voda stále do a-u vháněna, kdežto odebírání energie děje se v přestávkách; ovšem že tu v období vybíjení více energie a-u se odejme, než v téže době do něho nabíjením se uloží; úbytek nahradí se právě nabíjením v přestávce mezi dvojím obdobím vybíjení. Také bývá o to postaráno, aby a. nemohl býti poškozen přebíjením; jakmile dostoupí energie v a-u obsažená jisté nejvyšší míry, zastaví a. samočinně stroj, jímž voda do něho se vhání, a spustí jej opět, když částečným vybitím zásoba energie klesla pod nejvyšší míru. Je-li nabíjení i vybíjení trvale současné, tedy oboje nepřetržité, nemělo by zařízení a-u účelu, kdyby nabíjení i vybíjení dělo se stejnoměrně. Kolísá-li však míra přítoku a odtoku energie, stává se a. vyrovnavatelem těchto nestejností; v době, kde více energie se přivádí, než odvádí, nastřádá se v a-u přebytek, který se pak opět vybaví v době, kdy odebírání má převahu nad přiváděním energie. Hydraulické a-y s náplní stlačeného vzduchu (obr. 136.) mívají po pravidle úkol tuto naznačený (větrníky). Za vynálezce hydraulických a-ů dlužno pokládati Angličana Armstronga. Bramah užil sice prý již r. 1802 svého hydraulického lisu ku stejnému účelu (Dr. Rühlmann, Allgemeine Maschinenlehre, IV. 355.), William Armstrong však hydraulické a-y v nynější formě do praxe uvedl a jim též název a-ů udělil. R. 1849 sestrojil hydr. a. s náplní vzduchovou, r. 1850 pak a. se závažím, k němuž název a-u původně výhradně se vztahoval. (Engineering, XXIII, 379.) Zvláštní skupinu tvoří ony a-y mechanické (ač názvu toho se jim obyčejně nepřikládá), v nichž hromadí se energie v podobě živé síly. Mohli bychom je nazvati a-y dynamickými. Příkladem jest projektil z pušky neb děla vystřelený. Ve strojnictví mají dynamické a-y důležitý úkol co setrvačníky a kývací hmoty. Jsou to a-y vyrovnavací (viz nahoře) se stálým, ale nestejnoměrným přítokem a odtokem energie. Úkolem jejich jest, aby okamžitý schodek v odtoku energie kryly z nastřádaného přebytku předešlé periody. Užívá se však někdy též dynamických a-ů se střídavým nabíjením a vybíjením, na př. při některých lisech šroubových, jejichž šroub roztočením těžkých hmot v činnost se uvádí. Hjš.

2) A. elektrický jest přístroj, v kterém energie elektrická přechází v energii chemickou, kterouž opět hned neb i později v energii elektrickou přeměniti můžeme. Nepřihlížíme-li k záměně, která uvnitř přístroje se děje, máme-li na zřeteli energii elektrickou, která do přístroje vchází, a energii elektrickou, která opět z přístroje toho vychází, pravíme, že se zde energie elektrická utajuje, nahromaďuje a proto nazvány přístroje tyto a-y. Jelikož přístroje tyto pomocí jiných rheomotorů stávají se jaksi novými zdroji elektřiny, nazývají se také články sekundárními. A-y e-ké zakládají se na úkaze, který pozorovali Gautherot a Richter již r. 1802. Vedeme-li proud elektrický elektrodami platinovými do zředěné kyseliny sírové, a přerušíme-li po krátké době původní tento proud zavedouce spojení desek platinových s galvanometrem, seznáme, že proud elektrický prochází. Proudem původním vyvinuje se na deskách platinových, a sice na desce, kterou proud vstupuje (na anodě) kyslík, a na desce, kterou proud vystupuje (na kathodě) vodík. Tento kyslík a vodík na deskách platinových jest příčinou tohoto proudu polarisačního, který prochází vnějším vedením od desky kyslíkové k desce vodíkové. Jelikož tímto proudem na desce vodíkové kyslík a na desce kyslíkové vodík se vyvinuje, bude tento proud polarisační procházeti jen potud, pokud původní O a H₂ na deskách platinových opět chemicky se nesloučí. Proud polarisační vzniká tedy z proudu původního, jehož energie přešla zde v energii chemickou, a kteráž opět v proudu polarisačním jakožto energie elektrická se objevila. Srovnáme-li energii elektrickou, která proudem polarisačním se objevila, s energií elektrickou, která původním proudem do přístroje vešla, seznáme. že jen nepatrná čásť této energie opět proudem polarisačním se objevila, poněvadž kyslík a vodík původním proudem na deskách se vyvinující volně odcházejí a jen nepatrná čásť na deskách se udržuje. Abychom výhodnějšího přeměňování energií elektrických a chemických docílili, třeba k tomu hleděti. aby i ony na deskách se upoutaly. Jen takové přístroje, v kterých tato snaha setkává se s výsledkem, možná nazývati a-y. Gaston Planté zřídil r. 1859 první a. z desek olověných. Plocha těchto desek rovnala se ve větších a-ech 40 dm² v menších 8 dm². Desky tyto odděleny byly vložkami gummovými, spirálně stočeny a takto vloženy do nádoby naplněné kyselinou sírovou. (Viz vyobr. č. 137.) Planté zvýšil vnímavost a-ů tím, že jimi proud střídavými směry vedl. Prochází-li proud elektrický určitým směrem v a-u, vyvinuje se na anodě O, který s olovem slučuje se v kysličník olovičitý PbO₂ kdežto H₂ na kathodě volně uniká. Obrátíme-li proud elektrický, redukuje se dřívější PbO₂ v Pb, kdežto na druhé desce opět PbO₂ se utvoří. Utvořený kysličník olovičitý brání dalšímu působení kyslíku, a proto pozoruje se při prvém zavedení proudu, že po krátké době již kyslík na anodě uniká. Olovo chemicky vyloučené jest houbovité, tvoří povrch na deskách kypřejší a proto vniká následující okysličování do hloubky větší, a tím lze si vysvětliti, že vnímavosti přibývá střídavým procházením proudu. V Plantéově a-u staly se některé změny konstruktivní. Hleděno hlavně k tomu, aby se docílilo velikého povrchu při malém objemu a malé váze, čímž by se vnímavost zvětšila. Za tou příčinou upravovány desky v a-u vějířovitě nebo vlnitě. Všecky tyto změny a opravy překonány byly a-em Faureovým, který svou vnímavostí a účinností daleko předčí a. Plantéův. Dříve bylo třeba a-y obtížným a dlouhým pochodem upravovati, aby povrch desek olověných se zkypřil a tím vnímavost se zvýšila. Faure odstranil toto upravování a-ů střídavými proudy tím, že na desky olověné nanesl kysličníky olova. Nanesl na desky olověné minium, suřík Pb₃O₄, aby pak suřík s desek nespadal, obalil je plstí po způsobu Plantéova článku, spirálně je svinul a do nádoby se zředěnou kyselinou sírovou vložil. Vedeme-li tímto a-em proud elektrický, utvoří se na anodě kysličník olovičitý PbO₂ kdežto na kathodě olovo se vyloučí. Myšlénka Faureova, nanésti na desky olověné kysličníky olova, jest základem všech a-ů, které až posud svou účinností vynikají. Žádné jiné pokusy, které na tomto principu se nezakládaly, dosud k žádoucímu cíli nevedly. Takový pokus učinil Schulz tím, že na desky olověné nanesl kaši z květu sirného, aby tímto způsobem povrch zkypřil. Tuto změnu nelze však pokládati za zdokonalení a-ů, jelikož se shledalo, že příliš rychle ztrácejí elektrickou energii utajenou. Podobně nesetkal se ani druhý směr s příznivým výsledkem u těch, kteří chtěli články galv. jako a-y, vlastně jako regenerátory upraviti. Ve článku Smeeově, který skládá se ze Zn, Pt a rozředěné kyseliny sírové, prochází proud vnějším vedením od Pt ku Zn. Tímto proudem rozkládá se kyselina sírová, tvoří se síran zinečnatý a vodík na desce platinové volně odchází. Vedeme-li však z jiného zdroje proud elektrický do tohoto článku směrem takovým, aby deska platinová byla anodou a deska zinková kathodou, bude se siran zinečnatý rozkládati, Zn vyloučí se na desce zinkové, SO₄ spojí se s H, a volný O na desce platinové odchází. Tímto způsobem můžeme opět Zn, který vlastním proudem článku se spotřeboval, opět na touž desku jiným proudem chemicky vyloučiti a tím jej opět do původního stavu uvésti čili regenerovati. Právě tento článek proměněný v a. byl by ovšem nevýhodný. Jelikož všechen O volně zde odchází, proto také hleděno k tomu, aby deska, na které se vylučuje kyslík, byla opatřena látkami, které s ním vcházejí ve sloučení chemické; tedy týmže způsobem, jakým nestálost článků galv. odstraněna byla. Avšak i tyto pokusy nesetkaly se s výsledkem žádoucím, tak že lze princip Faureův až dosud pokládati za nejvýhodnější při sestrojování a-ů. Opravy na těchto a-ech směřují hlavně k tomu, upraviti elektrody olověné způsobem takovým, aby účinná látka (kysličníky olova) s desek snadně nespadávala, aby specifická vnímavost a trvanlivost desek se zvýšila. Takové opravy shledáváme na a-u Faure-Sellon-Volckmarově. (Viz vyobr. č. 138.) Elektrody mají tvar obdélníku a skládají se z desek olověných, ½ cm silných, opatřených přiměřeným počtem otvorů, jejichž plocha rovná se cm². Suřík s kyselinou sírovou a nějakou lepkavou látkou upraví se jako těsto a pak vyplní se jím otvory a pokryje se i povrch elektrod. Deska takto upravená obsahuje polovici váhy olova a polovici váhy minia. Desky pak vloží se do rozředěné kyseliny sírové. Farbaky a Schenek zřídili a-y opětně na principu Faureově. Elektrody skládají se z olověných mříží, které se vyplní kysličníky olova. Deska positivní obsahuje smíšeninu suříku a klejtu ve stejných dílech co do váhy, kdežto deska negativní toliko klejt obsahuje. De Khotisky položil elektrody, které v dřívějších a-ech svisle byly postaveny, horizontálně do nádoby, aby tím spíše odpadávání účinné hmoty zamezil. Domalíp složil každou elektrodu z několika desek olověných, opatřených otvory, mezi které vkládají se vrstvy kysličníků olova. Elektroda skládá se tedy z několika vrstev hmoty účinné a desek olověných, v jeden celek spojených. Desky olověné opatřeny jsou přiměřeným počtem otvorů, aby kyselina sírová volně prolínati mohla. Jelikož minium vloženo mezi desky olověné, docílí se tím, že účinná látka neopadává, a jelikož jednotlivé desky olověné mezi sebou vodivě jsou spojeny, rozdělí se proud v každé elektrodě v tolik proudů, kolik desek olověných jednotlivá elektroda obsahuje. Tím docílí se daleko většího povrchu účinného, než kdyby elektroda toliko z jedné desky olověné a z jedné na jejím povrchu rozložené vrstvy se skládala, ovšem při stejném průřezu a váze jak desky olověné, tak i vrstvy hmoty účinné. Křižík upravuje desky positivní a negativní v a-ech pro menší intensity podobným způsobem, jakým Volta složil sloup galvanický. Jelikož každý jednotlivý člen nemá vlastní své nádoby, lze větší počet článků v malý prostor vtěsnati. Jde-li tedy o malou intensitu a větší napjetí elektrické, jest výhodnost této úpravy samozřejma. O podrobném chemickém pochodu a-ů jsou různé náhledy. Nelze nezmíniti se o úkaze chemickém, který pro technickou potřebu jeví se velmi důležitým. Při nabíjení a vybíjení a-ů pozorovalo se, že množství a hutnost rozředěné kyseliny sírové se mění. Farbaky a Schenek činili pokusy podrobné, aby tuto změnu vyšetřili. Jestliže v a-u energie elektrická se utajuje, uvolňuje se kyselina sírová, a naopak kyselina sírová se spotřebuje, když energie elektrická z a-u vychází. Při nabíjení rozkládají se sírany a při vybíjení se tvoří, a proto v prvém případě přibývá a v druhém ubývá kyseliny sírové. Farbaky a Schenek pozorovali, že při nabíjení uvolněná kyselina sírová jest s počátku přímo úměrná s počtem Ampèrových hodin; později, když počnou plyny z a-u vystupovati, roste volněji; čím více plynu se objevuje, tím také méně přibývá kyseliny sírové. Z toho patrno, že se má a. jen dotud nabíjeti, pokud plyny ve valné míře se nevyvinují. Nabitý a. obsahuje krátce po nabití menší množství kyseliny sírové než později. Rozdíl tento lze si vysvětliti tím, že tvoření kyseliny sírové děje se hlavně uvnitř průlinek hmoty účinné; proto také jest kyselina sírová uvnitř hutnější, jelikož jest určitého času třeba, než opět prolne. Podobně vysvětlíme si osvěžení a-ů, když proud na krátkou dobu přerušíme a pak opět spojíme. V tomto případě jest pochod opačný. Vybíjí-li se a, zřeďuje se kyselina sírová a to opět nejvíce v průlinkách účinné hmoty, čímž intensita proudu klesne; po delším odpočinku opět se kyselina sírová uvnitř vyrovná s kyselinou vnější, a proto i intensita proudu mocnější. Na tom základě lze si také vysvětliti, že bude určitá intensita, která právě na rychlosti prolínavosti jest závislá, nejpříhodnější jak při nabíjení, tak i při vybíjení a-ů. Farbaky a Schenek určili kvantitativně množství kyseliny sírové, která při nabíjení a vybíjení se vyvinuje nebo poutá. Shledali totiž, že proudem, jehož intensita rovna jest jednotce Ampèrově, za hodinu při nabíjení 2,24 gr kyseliny sírové se vyvinuje a tolikéž při vybíjení opět ztrácí, a nazývají toto množství elektrochemickým aequivalentem Ampèrovy hodiny. Pomocí tohoto aequivalentu můžeme stav a-u určiti, známe-li hutnost a množství kyseliny sírové. Chceme-li účinnost nějakého a-u posouditi nebo srovnati s a-em jiným, třeba hleděti k okolnostem následujícím: Jest potřebí určiti: 1. intensitu proudu nabíjecího a proudu vybíjecího, 2. třeba udati váhu mříže olověné a váhu účinné hmoty zvlášť, 3. třeba udati, zdali a. nepřetržitě se vybíjel neb nabíjel či snad s přestávkami. Při srovnávání dvou a-ů potřebí k tomu hleděti, aby nabíjení i vybíjení dálo se při stejných okolnostech. Soustavné zkoumání účinnosti různých a-rů dosud nebylo provedeno. Chceme v následujícím uvésti výsledky pokusů s a-y Farbakyho a Scheneka, které učinil Walterhofen. Z těchto pokusů jde na jevo, že účmnost těchto a-ů vzhledem k intensitě = 91 %, vzhledem k energii = 78,5 %. Při vybíjení kleslo napjetí toliko o 8 % původní hodnoty. Síla elektromotor. jevila průměrně 2,08 j. Voltových. Vnímavost jednoho kg elektrody = 6,4 Ampèrovým hodinám, vnímavost jednoho kg hmoty účinné = 14.6 Ampèr. hod. A-y zdokonaleny jsou již tou měrou, že lze jich s výhodou ve mnohých případech užiti. Při elektrickém osvětlování jeví se výhodnými v tom, že lze sílu motorickou i energii elektrickou co do času lépe využitkovati. Nabíjejí-li se a-y za dne, možno utajené v nich energie opět večer buď společně se strojem dynamoelektrickým neb i o sobě užiti. I při centrálním osvětlení lze a-ů s výhodou užiti. V poslední době nabývají a-y veliké důležitosti jakožto síly motorické pro pohybování lodic a vozů vůbec. Zdá se, že elektrická jízda právě pomocí a-ů příznivě se rozřeší, jelikož přivádění proudu elektrického z elektrické stanice do jednotlivých vozů se pohybujících činí velké překážky. Obtíže, které při vozbě elektrické pomocí a-ů se vyskytují, neleží již v a-ech. K vozbě elektrické nelze užiti a-ů, jakých s prospěchem užívá se při osvětlování elektrickém, jelikož netoliko na účinnost a-ů, ale také na vnímavost čili působnost jejich třeba hleděti, mnoho-li totiž energie elektrické lze v jednom kg hmoty utajiti, jelikož na této vnímavosti závisí váha užitečná. Konečně nutno toho vyhledávati, aby bylo možno a-y velkou intensitou nabíjeti a vybíjeti. Dp.