VERON A63
Friese Wouden
____________

VERON afdeling Friese Wouden
Afdelingsblad 'CQ Friese Wouden'

door PAoLH

Deel 2

De Zink-lucht cel

De zink-luchtcel is het resultaat van een onderzoek naar brandstofcellen. Ze zijn uitgevonden door de Leesona Moos laboratoria in de USA en worden nu door verschillende Japanse en Amerikaanse firma's in licentie vervaardigd. De (poreuze) anode is gemaakt van geamalgeerd zinkpoeder en is de negatieve aansluiting. Het electroliet,een geconcentreerde oplossing van kalium- hydroxide, staat in contact met deze anode.

Deze constructie laat een grote ontlaadstroom toe zonder een ernstige polarisatie van de anode. De anode is gevat in een stevige plastic omhulling. De kathode is opgebouwd uit verschillende lagen en wordt bijeengehouden door een plastic frame De buitenste laag is een microporeuze plastic film. Daardoor kan zuurstof uit de lucht in kontakt komen met het elekroliet. De plastic film laat lucht wel door maar niet het elekroliet. Op de binnenkant van deze film zit een z.g. katalysator. Deze katalysator zorgt ervoor dat een grote stroomdichtheid aan de anode mogelijk is. Een metalen gaas verzamelt de stroom die door de cel wordt opgewekt en vormt de positieve pool. Een permeabele ( zeer fijnmazig) afscheiding laat de ionen vrij passeren maar voorkomt een direct contact tussen anode en kathode.

Deze cellen kunnen continue grote stroom leveren waarbij de spanning vrijwel constant blijft. De capaciteit is 6 tot 8 maal groter dan een Leclanche element van dezelfde afmeting. Of met andere woorden: om een batterij met dezelfde capaciteit te hebben als een Leclancheelement kan de zink-lucht cel een-achtste deel van die afmeting hebben. Zink-luchtcellen hebben een nominale klemspanning van 1,4 Volt onbelast. Deze daalt tot ca. 1,15 Volt in belaste toestand. Erg kleine cellen,bijv. het AA formaat(de bekende penlight) kunnen een continue onlaadstroom van 250 mA en een piekstroom van 500 mA verdragen.

Dit formaat heeft een capaciteit van 2,5 Ampere-uur na 3 maanden opslag. Normale Leclanche elementen van dezelfde grootte hebben een capaciteit die wordt uitgedrukt in milliampere-uur. Zink-luchtcellen hebben een capaciteit van 185 Watt/uur per kilogram. Vergelijk dit eens met de waarden in tabel 1. De belangrijkste nadelen zijn de kosten en de verkrijgbaarheid.

De Weston-Cadmium cel

Deze cel wordt alleen gebruikt als een spanningsstandaard of referentie. Hij kan geen bruikbare stroom leveren. Een stroom van een paar milliampere kan de cel verwoesten. De klemspanning bedraagt 1,01864 Volt bij 20 graden celsius. De spanning is nauwkeurig binnen plus en min 10 microvolt. De kathode is van kwik en kwiksulfaat. De anode is een amalgaam van cadmium en kwik in verzadigd cadmiumsulfaat. Om de spanning zeer constant te houden wordt de cel vaak geplaatst in een temperatuur geregelde omhulling. De cel wordt gebruikt voor ijkdoeleinden en zeer nauwkeurige metingen. Dus een laboratorium cel.

De lood-zuur cel

De twee laatste typen behoren tot de meest bekenden. De lood-zuur batterij heeft een lange geschiedenis. De autoaccu is hier een voorbeeld van. Voordelen van dit type is dat hij hoge stromen kan leveren bij een lange levensduur en relatief lage kosten. Een accu met een capaciteit van 40 Ampere-uur kan gedurende een paar seconden enkele honderden Ampere leveren(startmotor!).

De lood-zuur cel bevat een loden anode met loodoxyde een een loden kathode met rood lood in een vloeibaar electroliet van verdund zwavelzuur. Dit bevindt zich in een kunststof of glazen bak. Glas komt tegenwoordig bijna niet meer voor. De vroegere radioaccu's van 4 Volt waren practisch allemaal met een glazen bak. Er is een vuldop aanwezig voor het elektroliet,een gaatje dient voor het ontsnappen van gas bij het laden. Een loodzuur batterij kan daarom ook alleen maar rechtop gebruikt worden.

Lood-zuur batterijen zijn er in velerlei soorten, afmetingen en capaciteiten. Sommige zijn ontworpen voor zwaar continu gebruik,andere voor licht of onregelmatig gebruik. De onbelaste spanning van een volledeig geladen lood-zuur batterij ligt tussen de 2,3 en 2,4 volt. Deze daalt bij belasting tot 2,0 a 2,2 volt. De gloeispanning van veel radiobuizen was daarom 6,3 volt (3 x 2,1 volt),aan te sluiten op een 6 volts geladen accu.In ontladen toestand is de celspanning meestal 1,85 volt. De ampere-uur capaciteit wordt uit een 10 uur durende ontlading berekend.

De stroom die nodig is om een batterij tot zijn eindspanning van 1,85 volt/cel te ontladen wordt vermenigvuldigd met de verstreken tijd; bijv. een 40 Ah battreij levert 10 uur een stroom van 4 ampere voor hij opgeladen moet worden.

De capaciteit is afhankelijk van de ontlaadstroom. Dezelfde batterij ontladen met 10 ampere is in minder dan 4 uur "leeg". Belast met 1 Ampere is die tijd meer dan 40 uur. Bij lage temperatuur neemt de capaciteit af en bij zeer lage temperaturen kan zelfs het elektroliet bevriezen. Nu zal dat bij de bij ons heersende wintertemperaturen niet zo gauw gebeuren. Maar in Siberie komt dit wel voor en men heeft daar speciale verwarmingselementen op het lichtnet om de batterij in de auto enigszins te verwarmen. De capaciteit loopt bij lage temperaturen wel 50% terug.

Het laden van een lood-zuur batterij is simpel. Een niet afgevlakte gelijkspanning die net iets boven de batterijspanning in geladen toestand ligt is voldoende. De laadstroom moet iets geregeld kunnen worden. Hiervoor zijn lampen met hoog wattage en lage spanning geschikt. Deze worden in serie met de ruwe voeding geschakeld.

De laadtoestand van een lood-zuur accu kan beoordeeld worden met een zuurweger. Er zijn voor loodaccu's speciale zuurwegers om de laad toestand van de accu te bekijken. Het soortelijk gewicht van een volledig geladen batterij is ca. 1,210 tot 1,275. In deel 3 behandelen we de door ons veel gebruikte Nikkel-Cadmium cel. Ook de lading wordt in dat laatste deel besproken.

Einde deel 2