תאים וסוללות משניות. סוללות נטענות וסוללות

תאים וסוללות הם מכשירים שהופכים אנרגיה כימית (באמצעות תגובות להפחתת חמצון) לאנרגיה חשמלית. ניתן לסווג אותם לשני סוגים: פריימריז ומשני.

תאים ראשוניים וסוללות הם אלה שלא ניתן לטעון. ברגע שתגובת העברת האלקטרונים נפסקת, התא מפסיק לתפקד, מכיוון שתגובותיו אינן הפיכות.

כְּבָר סוללות וסוללות משניות נטענות וניתן להשתמש בהן שוב ושוב.. עיין בשתי הדוגמאות העיקריות לסוללות משניות:

• מצבר לרכב (סוללה עופרת / עופרת):

סוללה זו נוצרת על ידי לוחות עופרת (Pb) המחוברים למחבר השלילי ומונחים ביניהם צלחות עופרת מכוסות עופרת דו-חמצנית (PbO₂) אשר, בתורם, מחוברים למחבר החיובי. שניהם שקועים בתמיסה מימית של חומצה גופרתית (H₂רק₄) עם 40% לפי המסה, הפועלת כאלקטרוליט (תמיסה מוליכה של יונים).

עופרת היא האלקטרודה או האנודה השלילית המחמצנת, מאבדת אלקטרונים, ועופרת דו-חמצנית פועלת כאלקטרודה החיובית, הקתודה, המפחיתה את עצמה ומקבלת אלקטרונים:

תגובת חצי אנודה: Pb + HSO₄^1-+ H₂O ↔ PbSO₄ + H₃או¹⁺ + 2e^-
חצי תגובה של קטודה: PbO₂ + HSO₄^1-+ 3H₃או¹⁺ + 2e^-↔ PbSO₄ + 5 שעות₂או
תגובה כוללת: Pb + PbO₂ + 2 HSO₄^1-+ 2 H₃או¹⁺P 2 PbSO₄ + 4 H₂או

ככל שנצרכת חומצה גופרתית, הסוללה תתרוקן. אך תגובות פריקת הסוללות הללו המוצגות לעיל הן

הָפִיך. מכיוון שתגובות הפוכות אינן ספונטניות, יש צורך להזרים זרם חשמלי רציף דרך גנרטור כגון אלטרנטור או דינמו. לפיכך, תגובות אלו מתרחשות בכיוון ההפוך, מחדשות את חומצת הגופרית ומאפשרות להשתמש שוב בסוללה.

מצברים לרכב נטענים בדרך כלל על ידי הדינמו של הרכב. אנרגיה מסופקת על ידי תנועת המנוע דרך האלטרנטור, בעל הדינמו, שתפקידו להפוך אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. טעינה זו צריכה להיעשות בתדירות גבוהה מכיוון שסוללה מסוג זה נשמרת לעיתים קרובות.

צפיפות תמיסת החומצה מראה לנו את מידת פריקת הסוללה, אם הצפיפות קטנה מ- 1.20 גרם / ס"מ³, הוא נפרק, אך אם הוא שווה ל- 1.28 גרם / ס"מ³, הוא נטען.

לפרטים נוספים אודות סוג סוללה זה, קרא את הטקסט מצבר עופרת לרכב.

• סוללת טלפון סלולרי (סוללת ליתיום יון):

סוללה זו מייצגת את מערכת המרת האנרגיה המודרנית ביותר, ונמצאת בשימוש נרחב בציוד אלקטרוני נייד, במיוחד בטלפונים סלולריים.

בקצרה, הקתודה או הקוטב החיובי של סוללה זו הם תחמוצת ליתיום וקובלט, והאנודה או הקוטב השלילי מורכבים מפחמן (גרפיט). פעולתו מבוססת על תנועת יוני ליתיום מהאנודה לקתודה דרך האלקטרוליט, שהוא ממס שאינו מימי:

תגובת חצי אנודה: לי_yÇ_{6 (ים)} → y Li + Ç₆+y-
תגובה חציונית לקתודה: לי_איקסCoO_{2 (ים)} + y לקרוא⁺_(ים) + y ו^- → קראתי_{x + y}CoO_{2 (ים)}
תגובה עולמית: לי_yÇ_{6 (ים)} + לקרוא_איקסCoO₂ → ג_6(ים) + לקרוא_{x + y}CoO_{2 (ים)} 

תגובות אלה הפיכות, כך שניתן לטעון סוללות אלה אם הן מונחות במכשיר. המוליך זרם חשמלי וגורם לתגובה הפוכה, שבה יונים ליתיום ינועו מהתחמוצת אל גרָפִיט.

הטקסט סוללות ליתיום וסוללות מסביר את פעולת המכשירים הללו בפירוט.

מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm