Вторинні елементи та батареї. Акумулятори та батареї

Клітини та батареї - це пристрої, які перетворюють хімічну енергію (завдяки реакціям відновлення окислення) в електричну енергію. Їх можна класифікувати на два типи: праймеріз і вторинний.

Первинні елементи та батареї - це ті, які неможливо зарядити. Як тільки реакція переносу електрона припиняється, клітина перестає функціонувати, оскільки її реакції не є оборотними.

Вже зараз акумулятори та вторинні акумулятори перезаряджаються і можуть використовуватися знову і знову.. Дивіться два основні приклади вторинних батарей:

• Автомобільний акумулятор (свинцевий / свинцево-оксидний акумулятор):

Ця батарея утворена свинцевими пластинами (Pb), з'єднаними з мінусовим з'єднувачем і розміщеними впереміш із свинцевими пластинами, покритими діоксидом свинцю (PbO₂), які, в свою чергу, підключені до додатного роз'єму. Обидва занурені у водний розчин сірчаної кислоти (H₂ТІЛЬКИ₄) з 40% по масі, який працює як електроліт (провідний розчин іонів).

Свинець - це негативний електрод або анод, який окислюється, втрачаючи електрони, а діоксид свинцю працює як позитивний електрод, катод, який сам відновлюється, отримуючи електрони:

Половина реакції анода: Pb + HSO₄^1-+ H₂O ↔ PbSO₄ + H₃О¹⁺ + 2e^-
Напівреакція катода: PbO₂ + HSO₄^1-+ 3Н₃О¹⁺ + 2e^-↔ PbSO₄ + 5 годин₂О
Загальна реакція: Pb + PbO₂ + 2 HSO₄^1-+ 2 год₃О¹⁺↔ 2 PbSO₄ + 4 год₂О

У міру споживання сірчаної кислоти акумулятор розряджається. Але ці реакції розряду акумулятора, показані вище, є оборотний. Оскільки зворотні реакції не є спонтанними, необхідно подавати безперервний електричний струм через генератор, такий як генератор змінного струму або динамо. Таким чином, ці реакції відбуваються в зворотному напрямку, відновлюючи сірчану кислоту і дозволяючи батареї знову використовуватись.

Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)

Автомобільні акумулятори, як правило, заряджаються динамо-машиною автомобіля. Енергія забезпечується рухом двигуна через генератор змінного струму, який має динамо, функція якого полягає в перетворенні механічної енергії в електричну. Цю зарядку потрібно робити часто, оскільки цей тип батареї часто розряджається.

Щільність розчину кислоти показує нам ступінь розряду батареї, якщо щільність менше 1,20 г / см³, він вивантажується, але якщо він дорівнює 1,28 г / см³, він завантажений.

Детальніше про цей тип батареї читайте в тексті Автомобільний свинцевий акумулятор.

• Акумулятор стільникового телефону (літій-іонний акумулятор):

Ця батарея являє собою найсучаснішу систему перетворення енергії, яка широко використовується в портативному електронному обладнанні, особливо в мобільних телефонах.

Коротко кажучи, катодом або позитивним полюсом цієї батареї є оксид літію та кобальт, а анод або негативний полюс складається з вуглецю (графіту). Його робота заснована на переміщенні іонів літію від анода до катода через електроліт, який є неводним розчинником:

Половина реакції анода: Li_рÇ_{6 (s)} → y Li + Ç₆+у-
Напівреакція катода: Li_хCoO_{2 (s)} + р читати⁺_(s) + р і^- → Я читав_{x + y}CoO_{2 (s)}
Глобальна реакція: Лі_рÇ_{6 (s)} + прочитати_хCoO₂ → C_6(s) + читати_{x + y}CoO_{2 (s)} 

Ці реакції є оборотними, тому ці акумулятори можна зарядити, якщо помістити їх у пристрій. який проводить електричний струм і викликає зворотну реакцію, в якій іони літію будуть мігрувати від оксиду до графіт.

Текст Літієві батареї та акумулятори детально пояснює роботу цих пристроїв.

Дженніфер Фогача
Закінчив хімію

Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:

FOGAÇA, Дженніфер Роша Варгас. «Батареї та вторинні батареї»; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm. Доступ 27 червня 2021 року.