Ogniwa i baterie to urządzenia, które przekształcają energię chemiczną (poprzez reakcje utleniania-redukcji) na energię elektryczną. Można je podzielić na dwa typy: prawybory i wtórne.
Ogniwa i baterie pierwotne to takie, których nie można ładować. Po zakończeniu reakcji przeniesienia elektronu komórka przestaje funkcjonować, ponieważ jej reakcje nie są odwracalne.
Już Baterie i baterie wtórne są ładowalne i mogą być używane wielokrotnie.. Zobacz dwa główne przykłady baterii wtórnych:
- Akumulator samochodowy (akumulator ołowiowy/tlenek ołowiu):
Akumulator ten tworzą płytki ołowiowe (Pb) połączone ze złączem ujemnym i umieszczone przeplatane płytkami ołowianymi pokrytymi dwutlenkiem ołowiu (PbO).2), które z kolei są połączone ze złączem dodatnim. Oba są zanurzone w wodnym roztworze kwasu siarkowego (H2TYLKO4) o 40% masowych, który działa jak elektrolit (przewodzący roztwór jonów).
Ołów jest elektrodą ujemną lub anodą, która utlenia się, tracąc elektrony, a dwutlenek ołowiu działa jako elektroda dodatnia, katoda, która redukuje się, zyskując elektrony:
Reakcja połówkowa anody: Pb + HSO41-+ H2O ↔ PbSO4 + H3O1+ + 2e-
Półreakcja katodowa: PbO2 + HSO41-+ 3 godz3O1+ + 2e-PbSO4 + 5 godzin2O
Ogólna reakcja: Pb + PbO2 + 2 HSO41-+ 2 godz3O1+↔ 2 PbSO4 + 4 godz2O
W miarę zużywania kwasu siarkowego akumulator rozładuje się. Ale te reakcje rozładowania akumulatora pokazane powyżej są odwracalny. Ponieważ reakcje odwrotne nie są spontaniczne, konieczne jest dostarczanie ciągłego prądu elektrycznego przez generator, taki jak alternator lub prądnica. Reakcje te zachodzą zatem w przeciwnym kierunku, regenerując kwas siarkowy i umożliwiając ponowne użycie akumulatora.
Akumulatory samochodowe są zwykle ładowane przez dynamo pojazdu. Energia dostarczana jest poprzez ruch silnika przez alternator, który posiada dynamo, którego funkcją jest przekształcenie energii mechanicznej w energię elektryczną. Takie ładowanie musi być wykonywane często, ponieważ ten typ baterii jest często rozładowywany.
Gęstość roztworu kwasu pokazuje nam stopień rozładowania akumulatora, jeśli gęstość jest mniejsza niż 1,20 g/cm3, jest rozładowany, ale jeśli wynosi 1,28 g/cm3, jest załadowany.
Aby uzyskać więcej informacji na temat tego typu baterii, przeczytaj tekst Samochodowy akumulator ołowiowy.
- Bateria telefonu komórkowego (bateria litowo-jonowa):
Ta bateria reprezentuje najnowocześniejszy system konwersji energii, szeroko stosowany w przenośnym sprzęcie elektronicznym, zwłaszcza w telefonach komórkowych.
Krótko mówiąc, katoda lub biegun dodatni tego akumulatora to tlenek litu i kobalt, a anoda lub biegun ujemny składa się z węgla (grafitu). Jego działanie opiera się na ruchu jonów litu z anody do katody przez elektrolit, który jest rozpuszczalnikiem niewodnym:
Połowa reakcji anody: LitakDO6(s) → y Li + DO6+y-
Półreakcja katodowa: LixGruchać2(s) + tak czytać+(y) + tak i- → czytamx+yGruchać2(s)
Reakcja globalna: LitakDO6(s) + przeczytajxGruchać2 → C6(y) + czytaćx+yGruchać2(s)
Reakcje te są odwracalne, więc baterie te mogą być ładowane po umieszczeniu w urządzeniu. który przewodzi prąd elektryczny i powoduje reakcję odwrotną, w której jony litu będą migrować z tlenku do grafit.
Tekst Baterie i baterie litowe szczegółowo wyjaśnia działanie tych urządzeń.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm
