|
| |
| |
| |
De electrische accumulatoren.
Voor electrische verlichting, voor beweging voortgebracht door electriciteit en andere toepassingen dier nuttige kracht, wordt nu veel gebruik gemaakt van zekere toestellen, die zeer eigenaardig in hunne structuur en in hunne werking, en tevens zeer weinig gekend zijn. Het komt ons dus niet ongepast voor, zoo kort en zoo klaar mogelijk, de beschrijving te geven van die kunstige werktuigen, alsook hunne behandeling en hunne toepassingen te doen kennen.
De uitvinder der accumulatoren is een Fransch natuurkundige, de heer Gaston Planté, die in 1859 de eerste secondaire battery, zoo als hij ze noemde, samenstelde.
Men plaatse in een glazen of aarden vat twee looden platen, van tamelijk groote oppervlakte, op een kleinen afstand van elkander en vuile het vat met een mengsel van water met een tiende (in volume) solferzuur. Als men die platen in verbinding brengt met de twee polen eener electrische keten van behoorlijke sterkte, heeft er eene scheikundige werking plaats: het water wordt in zijne bestanddeelen ontbonden; op de plaat die met de negatieve pool (zink) der keten is verbonden, wordt waterstof afgezet; de zuurstof zet zich af op de andere plaat, die met de positieve pool (koper of kool) in
| |
| |
gemeenschap is; dit gas verbindt zich met het lood en laat aldus eene dunne laag van bruin loodperoxyde achter.
Wanneer de werking voldoende is, hetgeen men erkent aan het opborrelen van zuurstofbellen, dan is de accumulator geladen. Brengt men hem in verband met eenen galvanometer, dan bemerkt men het ontstaan van eenen electrischen stroom, wiens sterkte evenredig is aan de oppervlakte der platen en ook in verhouding is met de sterkte der kelen (primaire) die voor het laden is gebruikt geweest, en den tijd dien die lading geduurd heeft. Uit den accumulator kan men krachtige vonken doen ontspringen; een kleine dunne platinadraad kan er mede witgloeiend gemaakt worden, dewijl een dunne ijzerdraad zal smelten
De positieve pool van den accumulator is juist die welke met den positieven pooldraad der primaire keten was verbonden; het is dus het uiteinde der plaat waarop zich loodperoxyde heeft afgezet.
Ten einde in een niet al te groot vat eene groote lood-oppervlakte te kunnen plaatsen, rolde de Heer Planté twee groote looden platen samen, na vooraf tusschen beide dunne caoutchouc-banden te hebben gelegd om ze op behoorlijken afstand te houden; ofwel, hij plaatste in een vierhoekig vat een groot aantal platen, die in twee groepen, met elkander vereenigd, de beide polen vormen.
Wanneer eene secondaire keten nieuw is, en men er den stroom van een tweetal elementen van Bunsen ofwel van drie of vier elementen van Daniell doet doorheengaan, dan ontstaat na eenige oogenblikken het opborrelen der zuurstofbellen; de accumulator zal nu op zijne beurt eenen tamelijk sterken stroom teruggeven, doch die stroom zal maar een oogenblik duren. Gedurende het ontladen bemerkt men dat de negatieve plaat meer donker wordt, terwijl de
| |
| |
positieve hare sombere bruine kleur verliest: de zuurstof van het peroxyde vloeit gedeeltelijk naar de negatieve plaat om zich met de waterstof te verbinden, en er gewoon loodoxyde te vormen; op beide platen wordt nu een witachtig depot van loodsulfaat afgezet.
Als het toestel nu voor de tweede maal geladen wordt, is, door de scheikundige werking, het loodsulfaat tot zuiver lood op de negatieve en tot loodperoxyde op de positieve plaat ontbonden. Die tweede lading kan aldus op eene diepere laag werken; er is meer tijd tot het laden gevergd en, bij het ontladen, ondervindt men dat de secondaire stroom trager afvloeit dan de eerste maal.
Men zal alzoo bij elke nieuwe lading vaststellen dat het opeenhoopingsvermogen van het element gestadig toeneemt; dit noemt de Heer Planté het vormen van den accumulator.
Men ziet dus dat de accumulator (ook ladingsbatterij genoemd) een toestel is, dat het vermogen bezit eene groote hoeveelheid electrische kracht op te nemen om die dan naderhand, in betrekkelijk korten tijd en zonder groot verlies, terug te geven; het toestel werkt even als een electrischen condensor, die op zijne armaturen eene groote hoeveelheid electriciteit verzamelt. ‘De secondaire keten, schrijft de heer Planté in zijn belangrijk boek over die werktuigen, gedraagt zich even als die machinen, waarvan zoo dikwijls in werktuigkunde wordt gebruik gemaakt om de kracht te vergrooten of te wijzigen, zonder op zich zelven eenen motor daar te stellen. Een enkel element, van min of meer groote oppervlakte, kan men heel juist vergelijken met eenen hefboom van eene zekere lengte. Het meer ingewikkelde stelsel eener secondaire batterij, samengesteld uit elementen die in hoeveelheid of in spanning zijn verbonden, is heel en al gelijkvormig met het werktuig dat
| |
| |
men in mechanica heiblok (mouton) noemt, eene zware massa die allengs door eene reeks opeenvolgende krachtinspanningen tot op eene zekere hoogte geheven wordt; die dan, aan zich zelf overgelaten, valt en onder den vorm van eene groote en eenige kracht het grootste deel van den arbeid teruggeeft. De hoeveelheidswerkingen stemmen overeen met eene zeer zware massa die tot eene kleine hoogte is geheven; de spanningseffecten, met den val eener kleinere massa die tot eene zeer groote hoogte gebracht was.’
De vorming eener secondaire kelen geschiedt voor de positieve plaat sneller dan voor de andere: daarom is het noodig, in den beginne, de polen van de primaire batterij eenige malen te verwisselen om den zin der lading te veranderen. Wanneer het toestel goed gevormd en krachtig geladen is, hetzij door de gewone elementen van Bunsen of van Daniell, hetzij door een dynamo-electrisch werktuig, dan kan hel gedurende uren eenen sterken stroom doen ontstaan, die zelfs eenige weken naderhand en in allerhande omstandigheden kan opgewekt worden. De verschillende elementen kunnen, evenals die eener gewone electrische batterij, vereenigd worden hetzij in hoeveelheid met al de gelijknamige polen te verbinden; hetzij in spanning, (de ongelijknamige polen beurtelings van het eene element tot het andere verbonden zijnde), namelijk als het er op aankomt eenen grooten weerstand te overwinnen.
De vorming der accumulatoren is een langdurige, lastige arbeid, en kan voor de toepassingen in de nijverheid niet worden aangewend. Ook hebben de geleerden, die het toestel van den Heer Planté zochten te verbeteren, voornamelijk voor doel gehad de vorming te verhaasten en te vergemakkelijken.
| |
| |
Aan den Heer Faure, Franschen natuurkundige, valt de verdienste te beurt het beste stelsel tot dit doel verzonnen te hebben: Hij bestrijkt de looden platen vooraf met eene verbinding van lood met zuurstof, namelijk met menie of rood loodoxyde, dat menigvuldig in den handel verkregen wordt. De aldus bereide platen worden met eenen omslag van perkamentpapier of van flaneel omgeven om de menie tegen de platen vast te houden.
Door die voorafgaande bereiding wordt de vorming der secondaire keten in eenen hoogen graad vergemakkelijkt: de poederachtige menie-massa wordt door den primairen stroom diep aangetast en op de eene plaat tot loodperoxyde, op de andere tot zuiver lood omgezet. Het omkeeren is niet meer noodig. Nu wordt zelfs de omslag ook achterwege gelaten en de menie gewreven in kleine holten, die op de heele oppervlakte der platen zijn aangebracht. Aldus gewijzigd heeft de accumulator in de electrische toepassingen eene belangrijke plaats ingenomen. De laatste modellen, die wij te zien kregen, zijn kleine vierkante houten vaten, waarin zich drie negatieve en hetzelfde aantal positieve platen bevinden. Het gewicht van ieder element is niet al te groot en het breken of het beschadigen moet bij het gebruik niet gevreesd worden.
Zie hier nu de voornaamste wijzigingen, die door andere uitvinders werden aangenomen:
Denis Monnier, ten einde aan de electroden der secondaire keten zeer snel eene doordringbare vorming te geven, mengelt het lood met een ander metaal, namelijk met zink. De platen worden, op behoorlijke grootte, in vormen gegoten en naderhand wordt het zink verwijderd door het aanwenden van verdund solferzuur en van potaschloog; zoo bekomt hij poreuse platen, die zich zeer gemakkelijk laten vormen.
| |
| |
Schulze, te Straatsburg, bestrooit de looden platen met solferpoeder en verhit ze dan: bij het doorheengaan van den primairen stroom, ontwijkt de solfer in de gedaante van solferwaterstofgas op de negatieve, en van solferigzuur op de positieve plaat. Er blijft aldus op beide electroden eene laag poreus lood, die eene rasse vorming bewerkstelligt.
Eindelijk, zekere vervaardigers zijn van gevoelen dat het voldoende is slechts eene loodelectrode te benuttigen, namelijk de positieve; en, dat de andere door eene zinkelectrode mag vervangen worden, die in eene oplossing van zinksulfaat gedompeld is. Gedurende het laden, wordt op deze laatste plaat een nederslag van poreus zink gevormd, dat ontstaat door de ontbinding van het afgeloste zinksulfaat.
Nu wij de accumulatoren hebben leeren kennen in hunne vorming, hunne werking en hunne algemeene eigenschappen, gaan wij over tot de voornaamste toepassingen dier hoogst nuttige toestellen.
Vooreerst voor electrische verlichting, is het verkieslijk zich van accumulatoren te bedienen die door dynamo-electrische werktuigen worden geladen, in plaats van die laatste toestellen rechtstreeks te gebruiken: het licht is veel regelmatiger; alle gevaar van brand of ontploffing is vermeden; wat meer is, de batterij kan geladen worden op de plaats die het best daartoe geschikt is en als kracht kan eene natuurlijke benuttigd worden, zooals die van eenen waterval.
Het lastige werk van den onderhoud en het vernieuwen der electrische ketens, die gebruikt worden voor den dienst der telegrafie of telefonie, zou ook met voordeel kunnen worden vervangen door het gebruik van accumulators, die periodiekelijk zouden herladen worden.
Eene secondaire keten van eene behoorlijke oppervlakte
| |
| |
en een voldoende aantal elementen, na gedurende eenige minuten slechts door een paar Bunsenelementen geladen te zijn, geeft een electrischen boog, die slechts eenige seconden aanhoudt, maar wiens lichtsterkte zeer groot is. Dit licht kan dus worden aangewend voor luchtseinen, voor oogenblikkelijke photografiën; in het algemeen, wanneer men van de verlichting niet eenen langen duur maar eene zeer groote lichtsterkte eischt.
Die toestellen laten ook toe op eene eenvoudige wijze eene groote hoeveelheid electriciteit of eene groote spankracht te bekomen, die men anders enkel bij middel van een groot aantal koolzink-elementen, wier installatie en behandeling zoo kostelijk en zoo lastig is, zou kunnen verkrijgen. Men hebbe bijv. een twintigtal accumulatoren; bij middel van eenen commutator worden op eens al de gelijknamige polen met elkander verbonden. Bij middel van drie of vier koolzink-elementen wordt nu de heele batterij geladen. Men draait den sleutel en eensklaps zijn al de elementen in spanning vereenigd; men verkrijgt nagenoeg dezelfde werking als met een zestigtal primaire elementen van Bunsen. De heer Planté maakte 20 batterijen elk van 40 elementen die, in spanning vereenigd, dezelfde werking deden als 1200 koolzink-elementen, een aantal dat onmogelijk zou kunnen bijeengebracht worden. En nochtans, om het heele toestel te Iaden, was het voldoende die 800 accumulatoren in hoeveelheid met elkaar te verbinden, en er dan eenen stroom van 4 koolzink-elementen gedurende 5 uren te doen doorheenloopen.
Eindelijk, het vervoer bij middel der electriciteit zal slechts door accumulatoren op eene volledige wijze kunnen bewerkstelligd worden: met dynamo-electrische toestellen alleen is het onmogelijk, zooals het gebleken is uit de proef- | |
| |
nemingen die op de wereldtentoonstellingen te Berlijn, te Parijs, te Brussel en te Amsterdam hebben plaats gehad. Immers, die proefnemingen konden maar lukken in goede omstandigheden en voor eenen kleinen afstand. Bij slecht weder, was het verlies zoo groot dat de electrische spoorweg niet in beweging kon gebracht worden. Maar als men accumulatoren aanwendt, die op de locomotief geplaatst zijn, dan is alle moeilijkheid overwonnen: men kan varen waar men wil, hoe men wil, zonder iets van de kracht te verliezen, die in de toestellen verzameld is.
Ed. Verschaffelt.
|
|
Gedeeltelijk auteursrechtelijk beschermd