Celule și baterii secundare. Baterii reîncărcabile și baterii

Celulele și bateriile sunt dispozitive care transformă energia chimică (prin reacții de oxidare-reducere) în energie electrică. Acestea pot fi clasificate în două tipuri: primare și secundar.

Celulele și bateriile primare sunt cele care nu pot fi reîncărcate. Odată ce reacția de transfer de electroni încetează, celula nu mai funcționează, deoarece reacțiile sale nu sunt reversibile.

Deja bateriile și bateriile secundare sunt reîncărcabile și pot fi folosite mereu.. Vedeți cele două exemple principale de baterii secundare:

• Baterie auto (baterie cu plumb / oxid de plumb):

Această baterie este formată din plăci de plumb (Pb) conectate la conectorul negativ și plasate intercalate cu plăci de plumb acoperite cu dioxid de plumb (PbO₂) care, la rândul lor, sunt conectate la conectorul pozitiv. Ambele sunt scufundate într-o soluție apoasă de acid sulfuric (H₂NUMAI₄) cu 40% din masă, care funcționează ca electrolit (soluție conductivă a ionilor).

Plumbul este electrodul negativ sau anodul care se oxidează, pierde electroni și dioxidul de plumb funcționează ca electrod pozitiv, catod, care se reduce, câștigând electroni:

Jumătate de reacție anodică: Pb + HSO₄^1-+ H₂O ↔ PbSO₄ + H₃O¹⁺ + 2e^-
Semi-reacție catodică: PbO₂ + HSO₄^1-+ 3H₃O¹⁺ + 2e^-↔ PbSO₄ + 5 ore₂O
Reacție generală: Pb + PbO₂ + 2 HSO₄^1-+ 2 H₃O¹⁺↔ 2 PbSO₄ + 4 H₂O

Pe măsură ce se consumă acid sulfuric, bateria se va descărca. Dar aceste reacții de descărcare a bateriei prezentate mai sus sunt reversibil. Deoarece reacțiile inverse nu sunt spontane, este necesar să se furnizeze un curent electric continuu printr-un generator, cum ar fi un alternator sau o dinamă. Astfel, aceste reacții apar în direcția opusă, regenerând acidul sulfuric și permițând utilizarea bateriei din nou.

Bateriile auto sunt de obicei reîncărcate de dinamul vehiculului. Energia este furnizată de mișcarea motorului prin alternatorul, care are o dinamă, a cărei funcție este de a transforma energia mecanică în energie electrică. Această reîncărcare trebuie făcută frecvent, deoarece acest tip de baterie este adesea descărcată.

Densitatea soluției acide ne arată gradul de descărcare a bateriei, dacă densitatea este mai mică de 1,20 g / cm³, este descărcat, dar dacă este egal cu 1,28 g / cm³, este încărcat.

Pentru mai multe detalii despre acest tip de baterie, citiți textul Baterie cu plumb auto.

• Bateria telefonului mobil (baterie litiu-ion):

Această baterie reprezintă cel mai modern sistem de conversie a energiei, fiind utilizată pe scară largă în echipamente electronice portabile, în special în telefoanele mobile.

Pe scurt, catodul sau polul pozitiv al acestei baterii este oxid de litiu și cobalt, iar anodul sau polul negativ este compus din carbon (grafit). Funcționarea sa se bazează pe mișcarea ionilor de litiu de la anod la catod prin electrolit, care este un solvent neapos:

Jumătate reacție anodică: Li_yÇ_{6 (e)} → y Li + Ç₆+y-
Semi-reacție catodică: Li_XGânguri_{2 (e)} + y citit⁺_(s) + y și^- → am citit_{x + y}Gânguri_{2 (e)}
Reacție globală: Li_yÇ_{6 (e)} + citit_XGânguri₂ → C_6(s) + citit_{x + y}Gânguri_{2 (e)} 

Aceste reacții sunt reversibile, astfel încât aceste baterii pot fi reîncărcate dacă sunt plasate într-un dispozitiv. care conduce curentul electric și provoacă reacția inversă, în care ionii de litiu vor migra de la oxid la grafit.

Textul Baterii și baterii cu litiu explică detaliat funcționarea acestor dispozitive.

De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie

Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm