20.12.2011 15:16
Lahendati autoaku saladus
Kuidas suudab autoaku anda starterile lühiajaliselt nii
tugevat voolu?
Üks tuntumaid akusid on pliiaku, mida kutsutakse ka
happeakuks. Tavaliselt on uus aku kuivas olekus, selle negatiivne elektrood on
poorse pealispinnaga pliist ning positiivne elektrood sisaldab pliisõrestikku
pressitud pliidioksiidi (PbO2). Kui aku täita paraja kanguse ja tihedusega
väävelhappe lahusega, hakkab negatiivsel elektroodil olev plii väävelhappega
reageerima ning seetõttu väävelhappe kontsentratsioon väheneb. Elektronid, mis
ta ära annab, liiguvad positiivsele plaadile.
Enamuse autode käivitamiseks kasutatav pliiaku suudab
anda automootori käivitamiseks vajalikku väga suure voolutugevusega
elektrivoolu tänu aku positiivses elektroodis (anoodis) kasutatud pliidioksiidi
tavatult kõrgele elektrijuhtivusele.
Kuigi esimene seda tüüpi aku leiutati juba 1859. aastal,
oli seni selgusetu pliidioksiidi kõrge elektrijuhtivuse peapõhjus. Briti ja
Iiri teadlased suutsid selle mõistatuse lõpuks lahendada.
"Pliiaku suudab anda auto starterile lühiajaliselt
enam kui 100-amprist voolu ainult seetõttu, et aku anoodis keemilist energiat
salvestav pliidioksiid on väga kõrge elektrijuhtivusega," selgitas
ajakirjas Physical Review Letters ilmunud uuringu autor Russ Egdell Oxfordi
ülikoolist. "Pliidioksiidi elektrijuhtivuse päritolu osas on siiani aga
valitsenud vastuolulised arvamused. Teised samasuguse struktuuriga oksiidid,
näiteks titaandioksiid on elektriisolaatorid."
Ühendades omavahel arvutuskeemia meetodid ja neutroni
difraktsiooni tehnika, õnnestus teadlastel demonstreerida, et pliidioksiid on
loomuomaselt väikese elektroonilise keelutsooniga (kus elektronid
statsionaarselt olla ei saa) isolaator, mis muutub tänu negatiivse elektroodi
loovutatud elektronidele alati elektronidest küllastunuks. Tulemuseks on
isolaatorist materjali muutumine elektrit juhtivaks metalliks.
Uuringu autorid usuvad, et nende avastus avab tee
paremate materjalide kasutuselevõtuks kaasaegsetes akutehnoloogiates.