Δευτερεύουσες κυψέλες και μπαταρίες. Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες και μπαταρίες

Τα κύτταρα και οι μπαταρίες είναι συσκευές που μετατρέπουν τη χημική ενέργεια (μέσω αντιδράσεων μείωσης της οξείδωσης) σε ηλεκτρική ενέργεια. Μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο τύπους: προκριματικές εκλογές κόμματος και δευτεροβάθμια.

Τα πρωτεύοντα κελιά και οι μπαταρίες είναι εκείνα που δεν μπορούν να επαναφορτιστούν. Μόλις σταματήσει η αντίδραση μεταφοράς ηλεκτρονίων, το κύτταρο σταματά να λειτουργεί, καθώς οι αντιδράσεις του δεν είναι αναστρέψιμες.

Ήδη Οι μπαταρίες και οι δευτερεύουσες μπαταρίες είναι επαναφορτιζόμενες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά και ξανά.. Δείτε τα δύο κύρια παραδείγματα δευτερευόντων μπαταριών:

• Μπαταρία αυτοκινήτου (μπαταρία μολύβδου / οξειδίου μολύβδου):

Αυτή η μπαταρία σχηματίζεται από πλάκες μολύβδου (Pb) συνδεδεμένες στον αρνητικό σύνδεσμο και τοποθετούνται διάσπαρτες με πλάκες μολύβδου καλυμμένες με διοξείδιο μολύβδου (PbO₂) τα οποία, με τη σειρά τους, συνδέονται με το θετικό βύσμα. Και οι δύο βυθίζονται σε ένα υδατικό διάλυμα θειικού οξέος (Η₂ΜΟΝΟ₄) με 40% κατά μάζα, που λειτουργεί ως ηλεκτρολύτης (αγώγιμο διάλυμα ιόντων).

Ο μόλυβδος είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο ή άνοδο που οξειδώνεται, χάνει ηλεκτρόνια και το διοξείδιο του μολύβδου λειτουργεί ως θετικό ηλεκτρόδιο, κάθοδος, η οποία μειώνεται, κερδίζοντας ηλεκτρόνια:

Μισή αντίδραση ανόδου: Pb + HSO₄^1-+ Χ₂O ↔ PbSO₄ + Χ₃Ο¹⁺ + 2ε^-
Ημι-αντίδραση καθόδου: PbO₂ + HSO₄^1-+ 3Η₃Ο¹⁺ + 2ε^-↔ PbSO₄ + 5 ώρες₂Ο
Συνολική αντίδραση: Pb + PbO₂ + 2 HSO₄^1-+ 2 Ω₃Ο¹⁺↔ 2 PbSO₄ + 4 Ω₂Ο

Καθώς καταναλώνεται θειικό οξύ, η μπαταρία θα αποφορτιστεί. Αλλά αυτές οι αντιδράσεις αποφόρτισης μπαταρίας που φαίνονται παραπάνω είναι αναστρεπτός. Δεδομένου ότι οι αντίστροφες αντιδράσεις δεν είναι αυθόρμητες, είναι απαραίτητο να παρέχεται συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα μέσω μιας γεννήτριας όπως ένας εναλλάκτης ή ένα δυναμό. Έτσι, αυτές οι αντιδράσεις συμβαίνουν στην αντίθετη κατεύθυνση, αναδημιουργώντας το θειικό οξύ και επιτρέποντας την επαναχρησιμοποίηση της μπαταρίας.

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)

Οι μπαταρίες αυτοκινήτων επαναφορτίζονται συνήθως από το δυναμό του οχήματος. Η ενέργεια παρέχεται από την κίνηση του κινητήρα μέσω του εναλλάκτη, ο οποίος έχει δυναμό, του οποίου η λειτουργία είναι να μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η επαναφόρτιση πρέπει να γίνεται συχνά επειδή αυτός ο τύπος μπαταρίας αποφορτίζεται συχνά.

Η πυκνότητα του διαλύματος οξέος μας δείχνει τον βαθμό αποφόρτισης της μπαταρίας, εάν η πυκνότητα είναι μικρότερη από 1,20 g / cm³, εκφορτώνεται, αλλά εάν είναι ίσο με 1,28 g / cm³, είναι φορτωμένο.

Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτόν τον τύπο μπαταρίας, διαβάστε το κείμενο Μπαταρία μολύβδου αυτοκινήτου.

• Μπαταρία κινητού τηλεφώνου (μπαταρία ιόντων λιθίου):

Αυτή η μπαταρία αντιπροσωπεύει το πιο σύγχρονο σύστημα μετατροπής ενέργειας, που χρησιμοποιείται ευρέως σε φορητό ηλεκτρονικό εξοπλισμό, ειδικά σε κινητά τηλέφωνα.

Εν συντομία, η κάθοδος ή ο θετικός πόλος αυτής της μπαταρίας είναι οξείδιο λιθίου και κοβάλτιο, και η άνοδος ή ο αρνητικός πόλος αποτελούνται από άνθρακα (γραφίτης). Η λειτουργία του βασίζεται στην κίνηση ιόντων λιθίου από την άνοδο προς την κάθοδο μέσω του ηλεκτρολύτη, ο οποίος είναι ένας μη υδατικός διαλύτης:

Μισή αντίδραση ανόδου: Li_εΝΤΟ_{6 (α)} → y Λι + ΝΤΟ₆+ε-
Ημι-αντίδραση καθόδου: Li_ΧΕρωτολογώ_{2 (α)} + ε ανάγνωση⁺_(μικρό) + ε και^- → Διάβασα_{x + ε}Ερωτολογώ_{2 (α)}
Παγκόσμια αντίδραση: Λι_εΝΤΟ_{6 (α)} + διαβάστε_ΧΕρωτολογώ₂ → Γ_{6(μικρό)} + ανάγνωση_{x + ε}Ερωτολογώ_{2 (α)} 

Αυτές οι αντιδράσεις είναι αναστρέψιμες, επομένως αυτές οι μπαταρίες μπορούν να επαναφορτιστούν εάν τοποθετηθούν σε μια συσκευή. το οποίο διεξάγει ηλεκτρικό ρεύμα και προκαλεί την αντίστροφη αντίδραση, στην οποία τα ιόντα λιθίου θα μεταναστεύσουν από το οξείδιο στο γραφίτης.

Το κείμενο Μπαταρίες και μπαταρίες λιθίου εξηγεί λεπτομερώς τη λειτουργία αυτών των συσκευών.

Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Μπαταρίες και δευτερεύουσες μπαταρίες". Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.