ČLANAK ELEKTRIČKI, u najširem smislu naprava za proizvođenje trajnih električkih struja uz utrošak kemijske, toplinske ili svjetlosne energije (za razliku od mehanički pokretanih strojevnih izvora električke struje po principu elektromagnetske indukcije, gdje se energija električke struje dobiva na račun privedene mehaničke radnje). Već prema tomu, da li se struja podržava energijom kemijskih reakcija u članku ili potrošnjom topline ili svjetlosti, treba razlikovati električne članke u užem smislu, nazivane također kemijskim izvorima struje ili galvanskim člancima (galv. elementima), od toplinskih članaka ili termočlanaka (→ termoelektrički pojavi) i od svjetlosnih članaka ili fotočlanaka (→ fotoelektrični pojavi). Na ovom mjestu bit će govora o električkim člancima kemijskog tipa; no i kod njih ograničit ćemo se na još uže područje primarnih članaka (primarnih galv. elemenata). Kod ovih se za podržavanje struje iskorišćuje kemizam reakcija sastavnih tvari članka, tako da se ove postepeno iscrpljuju radom članka, a da nije uopće ili nije bar potpuno moguće iscrpljeni članak povratiti u prvotno stanje (regenerirati) suprotnom strujom, podržavanom kroz članak nekim vanjskim izvorom; time se primarni članci baš i razlikuju od sekundarnih članaka, građenih, da se naizmjence iscrpljuju, dajući sami »struju izbijanja«, i regeneriraju izvana privedenom »strujom nabijanja« (→ akumulatori).

Princip se kemijskih izvora struje lijepo razabire na karakterističnom primjeru nekoć mnogo upotrebljavanoga članka s bikromnom kiselinom po shemi U-H₂Cr₂O₇-Zn, sastavljenom po sl. 1. od dvije različite ploče (elektrode), od ugljena U i cinka Zn, uronjene u vodom razrijeđenu bikromnu kiselinu H₂Cr₂O₇ (koja se dobiva dodajući razrijeđenoj sumpornoj kiselini H₂SO₄ kalijskoga bikromata K₂Cr₂O₇). Iz elektrokemijskih razloga (→ elektroliza) uspostavlja se trajna razlika električkih stanja među elektrodama, ne samo u navedenom slučaju, nego i općenito kod svake druge kombinacije dvaju različitih vodiča »kovnoga« karaktera (t. j. takvih, koji ne pokazuju kemijskih promjena kod prolaza struje), vodljivo spojenih posredstvom vodiča »elektrolitičkoga« karaktera (vodiča poput vodenih otopina soli, baza ili kiselina, kod kojih je prolaz struje uvjetovan kemijskim reakcijama). Spomenuta se razlika očituje time, da već uz otvoren članak, kao u sl. 1., jedna elektroda, u promatranom primjeru ugljena, izlazi pozitivno električka prema drugoj, u odabranom primjeru i inače u praksi gotovo uvijek cinčanoj, te da se kod »zatvorena« strujnog kruga članka, odnosno uz članak zatvoren, po sl. 2., priključkom nekoga vanjskog potrošača (na pr. kovnog vodiča) P, kroz otpore R₁ i R oma (Ω), »nutarnji« članka i »vanjski« potrošača, podržava struja u smislu U-P-Zn-H₂Cr₂O₇-U s (lako izmjerivom) jakošću I = E₁(R₁+R) ampera (A), kakvu po Ohmovu zakonu kod danoga (i također mjerenju pristupnoga) ukupnog otpora R₁ + R kruga struje treba očekivati kod određene elektromotorne sile EMS E₁ volta (V). Za tu EMS, očito proizvedenu u članku, treba po relaciji E₁=IR₁+IR uzimati, da se dijelovima IR₁ i IR volta troši na pokrivanje gubitaka napona uvjetovanih prolazom struje kroz članak i priključeni

potrošač. Prema tome će članak, opterećen po sl. 2, pokazivati napon između elektroda (»napon stezaljki«) E_k = E₁—IR₁ volta manji od EMS, a tek kod otvorena članka (sl. 1.) sa I=0 napon će stezaljki dosegnuti iznos EMS E₁, pa se u praksi E₁ ovisan tek o tvarima članka i po tomu neovisan o geometrijskim odnosima u njemu, mjeri najjednostavnije kao »otvoreni napon« članka priključkom voltmetra (sa zanemarenim

potroškom struje) struje između stezaljki članka (kod članka s bikromnom kiselinom E₁ iznosi gotovo 2 V).

Međutim gornja razmatranja vrijede samo za članke bez elektrolitičke polarizacije (v.), kakav je praktički baš onaj s bikromnom kiselinom. Općenito kemijske reakcije kod prolaza struje elektrolitičkim vodičima, a po tomu specijalno i one u kemijskim izvorima struje izazivlju polarizacione pojave na elektrodama. Ove se kod sekundarnih članaka korisno primjenjuju, no kod primarnih su članaka škodljive, jer izlaze na isto, kao da se u članku elektromotornoj sili E članka suprotstavlja neka protivna EMS (protu-EMS polarizacije) E', zbog čega struja članka umjesto iznosa I = E₁(R₁ + R) u slučaju da nema polarizacije dosegne samo iznos I'=(E₁ — E₁/(R₁+R) to bliži ništici, što tokom upotrebe članka E' više raste prema E₁.

Člancima s polarizacijom, kakav je na pr. bio najstariji t. zv. Voltin članak Cu-H₂SO₄-Zn sa E₁ = 1 V, djelovanje dakle naglo slabi kod ikoliko jačih opterećenja, oni nisu dovoljno »konstantni«, a praktički dolaze u obzir oni s uglavnom spriječenom polarizacijom i po tomu dovoljno »konstantni« kod predviđenih opterećenja. Praktički se polarizacija dade sprječavati bilo prikladnim kombinacijama elektroda i tekućina (kovina uronjena u otopinu vlastite soli, što vodi na članke s dvije tekućine, kakav je na pr. Daniellov članak po shemi Cu-CuSO₄ = ZnSO₄-Zn (u komu su otopine CuSO₄ i ZnSO₄ međusobno u doticaju, no ipak odijeljene šupljikavom »dijafragmom«), bilo na članke s dodanim kemijskim sredstvima za sprečavanje polarizacije, t. zv. depolarizatorima. Kako je redovito glavni uzrok polarizacije vodik, izlučivan na pozitivnoj elektrodi članka, za depolarizatore su prikladni spojevi, koji djeluju oksidaciono, t. j. jednim dijelom svoga kisika oksidiraju škodljivi vodik u neškodljivu vodu.

Kod danas najviše raširenoga članka Leclanchéova tipa s ugljenom kao pozitivnim i cinkom kao negativnim polom s otopinom salmijaka NH₄Cl kao tekućinom depolarizator je piroluzit (suri kamen, MnO₂); ovaj, smrvljen i stisnut uz pridodatak smrvljenoga ugljena, čađe i grafita oko ugljene elektrode, pretvara se kod rada članka u spoj kisikom siromašniji Mn₂O₃. No moguća je u izvjesnoj mjeri depolarizacija i kod jednostavne kombinacije ugljen-salmijak-cink bez piroluzita, jer porozni tvrdi ugljen pozitivne elektrode kod crpljenja slabijih struja iz članka uzimlje iz okolnoga uzduha dovoljno kisika za vezanje polarizacionog vodika (»članci s kisikom iz zraka«). Kod t. zv. kuprončlanaka po shemi Cu(CuO)-NaOH-Zn depolarizator CuO na Cu-ploči kao nosiocu pretvara se kod rada članka u Cu, no CuO opet se stvara, ako se elektroda iz članka izvadi i izloži neko vrieme struji vrućega zraka. Pojedinim Leclanchéovim člancima dosežu se EMS oko 1,5 V, Daniellovima i onima s kisikom iz zraka nešto iznad 1 V, kupron-člancima nešto ispod 1 V, a spajanjem n članaka s EMS E₁ »u seriju«, t. j. u bateriju od n članaka tako spojenih, da se na negativni pol prvoga priključi pozitivni drugoga, na negativni drugoga pozitivni trećega i t. d. sve do n-toga, dobivaju se n-struki iznosi EMS E = nE₁.

U dobrim člancima potrošak materijala jedva je viši od teoretskih iznosa, računanih po zakonima elektrolize, tako da je na pr. stvarni potrošak cinka u Leclanchéovim člancima jedva nešto veći od teoretskoga iznosa 1,22 grama po ampersatu (→ električne jedinice); ipak članci ne dolaze u obzir kao rentabilni veći izvori električne energije, jer su im sastavne materije i gradnja skupi, budući da se materijal u njima ne da do kraja iskoristiti, jer bi za veće napone i veće struje trebale baterje s velikom množinom velikih članaka u velikim prostorijama i t. d. No ako se primarni članci po tehničkoj važnosti ne mogu nikako usporediti sa strojevnim izvorima (generatorima) električkih struja, koji jedini dolaze u obzir za proizvođenje struja u velikom, te ako se i akumulatorima, uz pretpostavku pristupačne električke mreže kao izvora struja nabijanja, mora priznati veća tehnička upotreba nego primarnim člancima, ovi posljednji ipak su vrijedni pažnje ne samo teoretski i povijesno kao u prvo vrijeme jedini izvori struja, nego i čisto suvremeno gledani kao udobni prenosivi izvori struja u najmanjem (rasvjeta džepnim svjetiljkama, pogon prenosivih prijamnih radioaparata, signalizacione naprave i sl.). No za ove svrhe trebalo je članke dotjerati: u tu svrhu Leclancheovim člancima dan je oblik t. zv. suhih članaka s doduše vlažnim, ali ipak prikladno (na pr. dodajući tekućini članka pšeničnoga brašna i kuhajući do uškrobljenja) zgusnutim elektrolitičkim vodičem (posve »suhih« članaka uopće nema). Suhi elementi pokazali su se za svoje svrhe toliko prikladnima, da je na pr. u zadnje vrijeme njihova proizvodnja u Njemačkoj, u Sjedinjenim Državama Amerike i t. d. bila godišnje po nekoliko stotina milijuna komada u vrijednosti od nekoliko milijuna RM., odn. $ i t. d., makar da cijena po kilovatsatu (kWh) električne energije, dobivene suhim člancima, izlazi na stotine i tisuće puta viša nego kod proizvodnje struje strojevima u velikim električkim centralama. Katkada se i članci s kisikom iz zraka izvode u obliku suhih članaka.

Shematski presjek suvremeno građenog suhog članka vidi se u sl. 3. (1 = cinčana posudica, ujedno negativna elektroda; 2 = zgusnuti elektrolitički vodič; 3 — izolaciona podloga; 4 do 6: pozitivna elektroda 4 s kovnom kapicom 5 i depolarizacionom masom 6; 7 = šupljina za razvijene plinove; 8 i 9: poklopac i smolasti preliv. Na sl. 4. vide se smještena u kutiju 4 s dva pregratka tri članka 1 do 3 po sl. 3., spojena u bateriju s ukupnom EMS E = 4,5 V (5 i 6 su priključna pera); na sl. 5. dva manja članka spojena su u t. zv. štap-bateriju sa E = 3 V, prikladnu za pogon male sijalice S za oko 2,5 V. Važna je i upotreba izvjesnih primarnih članaka, t. zv. normalnih članaka, u električnoj mjernoj tehnici za vrlo točno realiziranje određenih električnih napona, odn. EMS. Za ove svrhe poslije prvobitno upotrebljavanoga Clarkova članka danas se općenito upotrebljava Westonov normalni članak (»kadmijski članak«, jer mu je kadmij negativni pol), kojemu se sastav razabire iz slike 6. (1 = stakleklena posuda članka u obliku H; 2 = živa kao pozitivni pol; 3 = pasta merkurosulfata Hg₂SO₄ kao depolarizator; 4 i 5: koncentrirana otopina 4 kadmijskog sulfata CdSO₄ sa suviškom 5 ledaca CdSO₄; 6 = kadmijev amalgam Cd+Hg kao negativni pol; kod 20° C opisani članak daje otvoreni napon E₁=1,01865 V (po konvenciji o jedinici »volt«, za koju je predviđeno, da stupi na snagu 1. I. 1940). Normalne elemente dopušteno je opterećivati samo s posve neznatnim strujama (ispod 0,00005 A); no u mjernim spojevima (kompenzatorima), s kojima se u vezi oni upotrebljavaju, jače struje nisu ni potrebne.J. L.