Energiatárolás elektrokémiai módszerrel - akkumulátorok

Alapelve

Az akkumulátorok az elektromos energiát vegyi energiává alakítva tárolják. Amikor elektromos energia kivétel történik, akkor a vegyi energia kerül visszaalakításra.

A gyakorlatban elterjedt akkumulátor típusok

Ólom akkumulátor

Az ólom akkumulátorral (angolul: Lead–acid battery) 1859-ben kezdett el kísérletezni egy francia fizikus. Ez a legrégebbi elektrokémiai elven működő és ma is használatos akkumulátortípus.

Előnye az olcsósága és az, hogy a környezeti behatásokra a legkevésbé kényes típus. Hátránya, hogy mindössze 30 - 40 Wh/kg energiatárolás valósítható meg általa. Továbbá a kénsav párolgása és bomlása miatt gondozást, időnként folyadék utántöltést igényel.

Zselés ólomakkumulátor

A zselés ólomakkumulátor működését tekintve ugyanaz, mint az előző részben ismertetett ólomakkumulátor. Azonban a zselében felitatott kénsav és néhány vegyi adalék következtében

NiCD akkumulátor

Jobb a tömegre vetített fajlagos energiatárolása. Kevésbé kényes, ám a memóriaeffektus megkeseríti a felhasználók életét. Rendszeres kisütésre van szükség ahhoz, hogy a teljes megmaradt kapacitását aktívan lehessen tartani.

NiMH akkumulátor

A NiCD akkumulátorhoz képest kényesebb. Memóriaeffektus azonban nincs. Napjaink ceruzaakkumulátorainak zöme NiMH.

Li+ akkumulátor

A lítium-ion akkumulátor napjaink leghatékonyabb elektrokémiai akkumulátortípusa. Azonban kényes a környezeti behatásokra és nem megfelelő használat esetén intenzív gázképződés zajlik le, ami begyulladva általában szúrólángot eredményez.

LiPo akkumulátor

A Lítium-polimer akkumulátor sokkal biztonságosabb, mint a lítium-ion. A könnyű hordozható eszközökben elterjedt típus.

Olvadt só akkumulátor

Az olvadt só akkumulátor, másik nevén Zebra akkumulátor egy igen fiatal akkumulátor típus, 1985-ben jelentették be. Egyik jó megoldás lehet az olcsó, nagy mennyiségű energiatárolásra. Mai napig kutatott terület ez.

A NaAlCl₄ akkumulátor 70-110 Wh/kg energiatárolásra képes. Hátránya, hogy 245 °C-ra hevítve üzemel jól, forró akkumulátor. Gépjárműipar, akkumulátoros buszok, akkumulátoros villamosok energiaellátására alkalmas lehet.

Jég akkumulátor

Ez a kakukktojás, ez hőenergiát tárol, amely hordozható hűtőtáskák legegyszerűbb energia(elszívó) forrása.

Üzemanyag cella

Elektrokémiai akkumulátor az üzemanyagcella is, azonban anyagfogyással jár, ebben az egységben egyirányú folyamat. Hidrogéncella esetén a hidrogén oxidációja folyamán nyerhető ki elektromos energia. Mindez sokkal jobb hatásfokkal, mint bármiféle motorban elégetve a hidrogént.

Kiemelkedően hatékony energiatárolás/tömeg aránnyal bír, 2000 Wh/kg körül. A környezetbarát gépjárművek esélyes technológiája lehet.

A hidrogén előállításának egyik módja a víz elektromos árammal történő bontása. De egyéb megoldások is léteznek.

Elektrokémiai akkumulátortípusok összehasonlítása

Típus	Energia/tömeg	Önkisülés (%/hó)	Hatásfok	Kapocsfeszültség	Töltéskori maximum	Kényesség	Veszélyek	Ár
Ólom	30 - 40 Wh / kg	3 - 4 %	70 - 92 %	1,8 - 2,13 V / cella	2,27 V; 2,4 V/cella	Gondozást igényel	Durranógáz képződés, kénsav kifröccsenés	Nagyon olcsó
Zselés ólom	30 - 40 Wh / kg	3 - 4 %	70 - 92 %	1,8 - 2,13 V / cella	2,27 V; 2,4 V/cella	Gondozásmentes	-	olcsó
NiCD	40 - 60 Wh / kg	20 %	70 - 90 %	?	?	Memóriaeffekt miatt rendszeres kisütést igényel.	Durranógáz képződés	közepes
NiMH	30 - 80 Wh / kg	30 %	66 %	~ 1,1 - 1,3 V / cella	1,4 V / cella			drága
Li+	150 - 250 Wh / kg	5 - 10 %		2,7 - 4,2 V / cella	4,2 V / cella	túltöltésre kényes	gázképződés, szúróláng	nagyon drága
LiPo	120 - 200 Wh / kg	5 %	99,8 %	2,7 - 4,2 V / cella	4,2 V / cella	túltöltésre kényes		nagyon drága
Olvadt só	70 - 110 Wh / kg	?	?	~ 2,58 V / cella			245 °C, forró	olcsó, nagy akku építhető
Üzemanyag cella	> 2000 Wh / kg	?	?				folyékony hidrogén tartálya	drága