Sekundaarsed elemendid ja patareid. Laetavad patareid ja patareid

Rakud ja patareid on seadmed, mis muudavad keemilise energia (oksüdatsioon-redutseerimisreaktsioonide kaudu) elektrienergiaks. Neid saab jagada kahte tüüpi: esmased ja teisejärguline.

Primaarelemente ja akusid ei saa laadida. Kui elektroni ülekandureaktsioon lakkab, lakkab rakk toimima, kuna selle reaktsioonid pole pöörduvad.

Juba patareid ja sekundaarpatareid on uuesti laetavad ja neid saab ikka ja jälle kasutada.. Vaadake kahte peamist sekundaarpatareide näidet:

• Auto aku (plii / plioksiidaku):

Selle aku moodustavad pliiplaadid (Pb), mis on ühendatud negatiivse pistikuga ja asetatud pliidioksiidiga (PbO) kaetud pliiplaatidega₂), mis on omakorda ühendatud positiivse pistikuga. Mõlemad kastetakse väävelhappe vesilahusesse (H₂AINULT₄) 40 massiprotsendiga, mis töötab elektrolüüdina (ioonide juhtiv lahus).

Plii on negatiivne elektrood või anood, mis oksüdeerub, kaotades elektrone, ja pliidioksiid töötab positiivse elektroodina, katoodina, mis vähendab ennast, saades elektrone:

Anoodi poolreaktsioon: Pb + HSO

₄^1-+ H₂O ↔ PbSO₄ + H₃O¹⁺ + 2e^-
Katoodi poolreaktsioon: PbO₂ + HSO₄^1-+ 3H₃O¹⁺ + 2e^-↔ PbSO₄ + 5 tundi₂O
Üldine reaktsioon: Pb + PbO₂ + 2 HSO₄^1-+ 2 H₃O¹⁺↔ 2 PbSO₄ + 4 H₂O

Väävelhappe tarbimisel tühjeneb aku. Kuid need ülaltoodud aku tühjenemisreaktsioonid on pöörduv. Kuna vastupidised reaktsioonid ei ole spontaansed, on vaja varustada pidevat elektrivoolu sellise generaatori kaudu nagu generaator või dünamo. Seega toimuvad need reaktsioonid vastupidises suunas, taastades väävelhappe ja võimaldades akut uuesti kasutada.

Auto akusid laeb tavaliselt sõiduki dünamo. Energiat tarnitakse mootori liikumisel läbi dünamoga generaatori, mille ülesandeks on mehaanilise energia muundamine elektrienergiaks. Seda laadimist tuleb teha sageli, sest seda tüüpi akud tühjenevad sageli.

Happelahuse tihedus näitab meile aku tühjenemise astet, kui tihedus on väiksem kui 1,20 g / cm³, see laaditakse maha, kuid kui see on võrdne 1,28 g / cm³, see on laaditud.

Selle akutüübi kohta lisateabe saamiseks lugege teksti Autojuhtimisaku.

• Mobiiltelefoni aku (liitiumioonaku):

See aku on kõige kaasaegsem energia muundamise süsteem, mida kasutatakse laialdaselt kaasaskantavates elektroonikaseadmetes, eriti mobiiltelefonides.

Lühidalt, selle patarei katood või positiivne poolus on liitiumoksiid ja koobalt ning anood või negatiivne poolus koosneb süsinikust (grafiit). Selle töö põhineb liitiumioonide liikumisel anoodist katoodini läbi elektrolüüdi, mis on veevaba lahusti:

Anoodi poolreaktsioon: Li_yÇ_{6 (s)} → y Li + Ç₆+y-
Katoodi poolreaktsioon: Li_xCoO_{2 (s)} + y lugeda⁺_s) + y ja^- → lugesin_{x + y}CoO_{2 (s)}
Ülemaailmne reaktsioon: Li_yÇ_{6 (s)} + lugenud_xCoO₂ → C_6s) + lugeda_{x + y}CoO_{2 (s)} 

Need reaktsioonid on pöörduvad, nii et neid akusid saab seadmesse asetades uuesti laadida. mis juhib elektrivoolu ja põhjustab pöördreaktsiooni, milles liitiumioonid migreeruvad oksiidist grafiit.

Tekst Liitiumpatareid ja patareid selgitab nende seadmete tööd üksikasjalikult.

Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia

Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm