เซลล์และแบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานเคมี (ผ่านปฏิกิริยาลดการเกิดออกซิเดชัน) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า พวกเขาสามารถจำแนกได้เป็นสองประเภท: ประถม และรอง
เซลล์และแบตเตอรี่ปฐมภูมิคือเซลล์ที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ เมื่อปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนสิ้นสุดลง เซลล์จะหยุดทำงาน เนื่องจากปฏิกิริยาของมันจะย้อนกลับไม่ได้
แล้ว แบตเตอรี่และแบตเตอรี่สำรองสามารถชาร์จซ้ำได้และสามารถใช้ได้ซ้ำแล้วซ้ำอีก. ดูตัวอย่างหลักสองประการของแบตเตอรี่สำรอง:
- แบตเตอรี่รถยนต์ (แบตเตอรี่ตะกั่ว/ตะกั่วออกไซด์):
แบตเตอรี่นี้ประกอบขึ้นจากแผ่นตะกั่ว (Pb) ที่เชื่อมต่อกับขั้วต่อขั้วลบ และวางไว้สลับกับแผ่นตะกั่วที่หุ้มด้วยตะกั่วไดออกไซด์ (PbO)2) ซึ่งในที่สุดก็เชื่อมต่อกับขั้วต่อบวก ทั้งสองถูกแช่ในสารละลายกรดซัลฟิวริกที่เป็นน้ำ (H2เท่านั้น4) ด้วยมวล 40% ซึ่งทำงานเป็นอิเล็กโทรไลต์ (สารละลายนำไฟฟ้าของไอออน)
ตะกั่วเป็นอิเล็กโทรดหรือแอโนดลบที่ออกซิไดซ์ สูญเสียอิเล็กตรอน และตะกั่วไดออกไซด์ทำงานเป็นอิเล็กโทรดขั้วบวก แคโทด ซึ่งลดตัวเองและรับอิเล็กตรอน:
ปฏิกิริยาครึ่งแอโนด: Pb + HSO41-+ โฮ2O ↔ PbSO4 + โฮ3โอ1+ + 2e-
ปฏิกิริยากึ่งแคโทด: PbO2 + HSO41-+ 3H3โอ1+ + 2e-↔ PbSO4 + 5 ชั่วโมง2โอ
ปฏิกิริยาโดยรวม: Pb + PbO2 + 2 HSO41-+ 2 ชั่วโมง3โอ1+↔ 2 PBSO4 + 4 ชั่วโมง2โอ
เมื่อมีการใช้กรดซัลฟิวริก แบตเตอรี่จะคายประจุ แต่ปฏิกิริยาการคายประจุของแบตเตอรี่ที่แสดงข้างต้นคือ ย้อนกลับได้ เนื่องจากปฏิกิริยาย้อนกลับไม่ได้เกิดขึ้นเอง จึงจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับหรือไดนาโม ดังนั้นปฏิกิริยาเหล่านี้จึงเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม สร้างกรดซัลฟิวริกขึ้นใหม่และทำให้แบตเตอรี่กลับมาใช้งานได้อีกครั้ง
แบตเตอรี่รถยนต์มักจะถูกชาร์จด้วยไดนาโมของรถ พลังงานมาจากการเคลื่อนที่ของเครื่องยนต์ผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งมีไดนาโม ซึ่งมีหน้าที่ในการเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า การชาร์จนี้ต้องทำบ่อยเพราะแบตเตอรี่ประเภทนี้มักจะหมด
ความหนาแน่นของสารละลายกรดแสดงให้เราเห็นระดับการคายประจุของแบตเตอรี่ หากความหนาแน่นน้อยกว่า 1.20 g/cm3, เป็นขนถ่าย แต่ถ้ามีค่าเท่ากับ 1.28 ก./ซม.3, โหลดแล้ว.
สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบตเตอรี่ประเภทนี้ อ่านข้อความ แบตเตอรี่ตะกั่วรถยนต์.
- แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ (แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน):
แบตเตอรี่นี้แสดงถึงระบบการแปลงพลังงานที่ทันสมัยที่สุด มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา โดยเฉพาะในโทรศัพท์มือถือ
โดยสังเขป แคโทดหรือขั้วบวกของแบตเตอรี่นี้คือลิเธียมออกไซด์และโคบอลต์ และขั้วบวกหรือขั้วลบประกอบด้วยคาร์บอน (กราไฟต์) การทำงานของมันขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนจากแอโนดไปยังแคโทดผ่านอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่ไม่ใช่น้ำ:
ปฏิกิริยาครึ่งแอโนด: Liyค6(s) → หลี่ + ค6+ย-
ปฏิกิริยากึ่งแคโทด: LixCoO2(s) + y อ่าน+(ส) + y และ- → ฉันอ่านx+yCoO2(s)
ปฏิกิริยาทั่วโลก: Liyค6(s) + อ่านxCoO2 → C6(ส) + อ่านx+yCoO2(s)
ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้นแบตเตอรี่เหล่านี้สามารถชาร์จใหม่ได้หากวางไว้ในอุปกรณ์ ซึ่งนำกระแสไฟฟ้าและทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ ซึ่งลิเธียมไอออนจะย้ายจากออกไซด์ไปยัง กราไฟท์
ข้อความ แบตเตอรี่ลิเธียมและแบตเตอรี่ อธิบายการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้โดยละเอียด
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm
