accumulator (akkumulator) - accumula'tor (akkumulator) (verkorting: accu, akku) [Lat.], m. (-toren, -s):
1. toestel waarin elektrische energie opgeslagen kan worden ;
2. energiereservoir voor opslag van mechanische (veeraccumulator, vliegwiel), pneumatische (ketel met lucht onder bepaalde druk) of hydraulische (ketel met vloeistof onder bepaalde druk) energie.
3. hulpregister in de verwerkingseenheid van een computer, waarin het resultaat van een rekenkundige of logische bewerking gevormd wordt.
ELEKTROTECHNIEK. De accumulator (kortweg meestal accu genoemd) behoort tot de galvanische elementen (elektrochemische stroomopwekkers).
Accumulatoren kunnen op verschillende wijzen worden samengesteld. De bekendste is de loodaccu, daarnaast komen o.a. voor de nikkelijzer-accu, de nikkel-cadmium-accu en de zilverzink-accu.
Loodaccu. De eerste werd in 1859 gemaakt door Planté. In geladen toestand bestaat de positieve elektrode uit looddioxide (Pb02) en de negatieve uit poreus lood (Pb). Het elektrolyt is zwavelzuur dat in water zich splitst in positieve H-ionen en negatieve S04-ionen (het elektron geven we aan met e). Wanneer de accu ontladen wordt, gaan alle platen over in loodsulfaat (PbS04) door de chemische reacties: anode:
Pb02 + 2H+ + H2S04 + 2e -> PbS04 + 2H20 kathode: Pb + S04 -> PbS04 + 2e Tijdens opladen ontstaan weer de oorspronkelijke componenten volgens de reacties:
anode:
PbS04 + 2S04 + 2H20 -> Pb02 + 2H2S04 + 2e kathode: PbS04 + 2H+ + 2e -> Pb + H2S04 Tijdens oplading blijkt de concentratie en daarmee de soortelijke massa van de zwavelzuuroplossing toe te nemen. De laadtoestand en daarmee de bronspanning in rusttoestand hangt samen met de concentratie van het zuur (meetaspect voor de laadtoestand van de loodaccu). De bronspanning van een geladen loodaccu in rusttoestand bedraagt ca. 2 V per cel. Bij ontlading met een constante stroom zakt de spanning in zo'n cel geleidelijk tot ca. 1,85 V, daarna veel sneller. De lading begint met een spanning van ca. 2,15 V en stijgt tot een eindspanning van ca. 2,75 V. Na het eindigen ervan zakt de bronspanning van een accu-element vrijwel ogenblikkelijk tot ca. 2,3 V. Tegen het eind van de lading wordt het aanwezige water gesplitst in waterstof en zuurstof, die als bellen opstijgen, het zgn. koken. Het gevormde knalgas is zeer explosief. Ook door verdamping gaat veel water verloren. Men moet vullen met gedestilleerd water omdat door de verontreinigingen van gewoon water de accu snel defect raakt.
De ladingscapaciteit van een accu is de tijd dat een accu een bepaalde stroom kan leveren (tot hij ontladen is); deze wordt uitgedrukt in ampère-uur (A-h). De ladingscapaciteit is afhankelijk van de temperatuur en is kleiner naarmate de ontlaadstroom groter is. De elektroden van de loodaccu worden op verschillende wijze uitgevoerd. Voor de anode kent men de plantéplaat (a), een loodplaat bestaande uit dunne verticale lamellen met dwarsverstevigingen (groter plaatoppervlak), de tussenruimte gevuld met PbO2. Verder kent men de roosterplaat (b), een groot- of kleinmazig rooster van lood opgevuld met Pb02. Voor een grotere levensduur past men buisjesplaten (c) toe, dit zijn loodstaafjes, buisvormig omsloten door een met Pb02 gevulde kunststofhuls. Voor de kathode wordt gebruikt: een roosterplaat met loodpasta (d) of een doosjesplaat (e): een rooster van loodantimoon gevuld met loodpasta en aan de buitenzijde afgesloten met een dunne geperforeerde laag lood. Al naar de toepassing onderscheidt men accu’s wel in:
1. stationaire accu’s (combinatie van a en e) voor telefooncentrales, noodverlichting e.d.;
2. tractieaccu’s (c en d) voor zware voertuigen;
3. starteraccu’s (b en d) voor personenauto’s. Tussen de anode en kathode worden separatoren van glaswolmat, microporeus rubber of fineerhout aangebracht. De separator dient een goede isolator, poreus en inert ten opzichte van zwavelzuur te zijn en het materiaal mag geen storende verontreinigingen afgeven. Nikkel-ijzer, respectievelijk nikkel-cadmium-accumulator (edisonaccu). Als elektrolyt wordt kaliloog (KOH + H20) gebruikt. De reacties van de eerste vinden plaats volgens de vergelijking: ontladen 2Ni(OH)3 + Fe <-> 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 laden + plaat — plaat + plaat — plaat Het elektrolyt neemt bij de alkalische accu (in tegenstelling met de zure loodaccu) niet deel aan de chemische reactie.
De bedrijfsspanning voor de NiFe accu bedraagt ca. 1,2 V per cel, voor de Ni-Cd accu iets meer. Voordelen in vergelijking met de loodaccu zijn: minder gevoelig voor ruwe behandeling, zowel elektrisch als mechanisch, geen zelfontlading, weinig onderhoud, lange levensduur, ongevoelig voor kortsluiting. Nadelen: lagere bronspanning, grotere inwendige weerstand en mede daardoor een lager rendement, duurder in aanschaf. De zilver-zink-accu heeft het voordeel van een grote capaciteit bij een klein volume, maar de aanschaffingskosten bedragen ca. 40 x die van de loodaccu. Voorts is er een grondstofprobleem, bij omschakeling op Ag-Zn-accu’s wordt het verbruik aan zilver groter dan de wereldproduktie; hetzelfde geldt voor cadmium.
In researchlaboratoria wordt.de laatste jaren hard gewerkt aan nieuwe typen accu’s; zo heeft Ford een natrium-zwavel-accu. [ir.J.van der Kreek] LITT. G.W.Vinal, Storage batteries; G.Smith, Storage batteries (1971); W.Garten, Bleiakkumulatoren (1968); E.Witte, Bleiund Stahlakkumulatoren (1967).
