شحن البطارية وإفرازها

قبل الخوض في تفاصيل هذا الموضوع، أي شحن وتفريغ البطارية، سنحاول أولاً فهم ما هو الأكسدة والاختزال. لأنه، البطارية يتم شحنها أو تفريغها بسبب ردود الفعل الأكسدة والاختزال.
لفهم نظرية الأكسدة والاختزال، يمكننا الانتقال مباشرة إلى مثال لتفاعل كيميائي. دعنا نعتبر التفاعل بين الزنك المعدني والكلور.

في التفاعل أعلاه، يتخلى الزنك (Zn) عن إلكترونين ويصبح أيونات موجبة.

هنا، يقبل كل ذرة كلور إلكترونًا واحدًا ويصبح أيون سالب.

الآن، تتجمع هذه الأيونات المشحونة بشكل معاكس معًا لتكوين كلوريد الزنك (ZnCl2)
في هذا التفاعل، حيث يتخلى الزنك عن الإلكترونات، فإنه يتأكسد والكلور يقبل الإلكترونات، وبالتالي فإنه يختزل.
عندما يتخلى الذرة عن إلكترون، فإن عدد الأكسدة لها يزداد. هنا في مثالنا، يصبح عدد الأكسدة للزنك +2 من 0. عندما يزداد عدد الأكسدة، يُشار إلى هذا الجزء من التفاعل بأنه تفاعل أكسدة. من ناحية أخرى، عندما ذرة تقبل الإلكترونات، يزداد عدد الأكسدة السلبي لها، مما يعني أن عدد الأكسدة للذرة يقل بالنسبة للمرجع الصفر. عندما يقل عدد الأكسدة أو يختزل، يُسمى هذا الجزء من التفاعل بالاختزال.

تفريغ البطارية

في البطارية هناك قطبان مغموران في محلول كهرلي. عند ربط حمل خارجي بهذه القطبين، يبدأ تفاعل الأكسدة في أحد القطبين وفي نفس الوقت يحدث الاختزال في القطب الآخر.
القطب الذي يحدث فيه الأكسدة، يصبح عدد الإلكترونات فيه زائد. يُشار إلى هذا القطب بأنه القطب السالب أو الأنود.

من ناحية أخرى أثناء تفريغ البطارية، يشارك القطب الآخر في تفاعل الاختزال. يُشار إلى هذا القطب باسم الكاثود. الإلكترونات الزائدة في الأنود تتدفق الآن إلى الكاثود عبر الحمل الخارجي. في الكاثود يتم قبول هذه الإلكترونات، مما يعني أن مادة الكاثود تشارك في تفاعل الاختزال.
الآن، منتجات تفاعل الأكسدة في الأنود هي الأيونات الموجبة أو الكاتيونات، والتي ستتدفق إلى الكاثود عبر المحلول الكهرلي وفي نفس الوقت، منتجات تفاعل الاختزال في الكاثود هي الأيونات السالبة أو الأنيونات، والتي ستتدفق إلى الأنود عبر المحلول الكهرلي.
لنأخذ مثالاً عملياً لتوضيح تفريغ البطارية. دعنا نعتبر خلية نيكل كادميوم. هنا، الكادميوم هو الأنود أو القطب السالب. أثناء الأكسدة في الأنود، يتفاعل معدن الكادميوم مع أيون OH – ويطلق إلكترونين ويصبح هيدروكسيد الكادميوم.

الكاثود لهذه البطارية مصنوع من أكسيد الهيدروجين النيكيلي أو ببساطة أكسيد النيكل. في الكاثود، يحدث تفاعل الاختزال وبسبب هذا التفاعل، يصبح أكسيد الهيدروجين النيكيلي هيدروكسيد النيكل عن طريق قبول الإلكترونات.

شحن البطارية

خلال شحن البطارية، يتم تطبيق مصدر DC خارجي على البطارية. يتم ربط طرف المصدر السالب بالماسحة السالبة أو الأنود للبطارية وطرف المصدر الموجب بالماسحة الموجبة أو الكاثود للبطارية.

الآن، بسبب مصدر DC الخارجي، سيتم حقن الإلكترونات في الأنود. يحدث تفاعل الاختزال في الأنود بدلاً من الكاثود. في الواقع، في حالة تفريغ البطارية، يحدث تفاعل الاختزال في الكاثود. بسبب هذا تفاعل الاختزال، ستعود مادة الأنود إلى حالتها السابقة عندما لم يتم تفريغ البطارية.
بما أن طرف مصدر DC الموجب متصل بالكاثود، سيتم جذب الإلكترونات لهذا الطرف الموجب بواسطة مصدر DC. نتيجة لذلك، يحدث تفاعل الأكسدة في الكاثود وتعود مادة الكاثود إلى حالتها السابقة (عندما لم يتم تفريغها). هذا هو الأساس العام لشحن البطارية.

الآن، خذ مثالاً عن خلية نيكل كادميوم قابلة لإعادة الشحن. خلال شحن البطارية، يتم ربط طرفي مصدر الشاحن DC بالماسحتين السالبة والموجبة للبطارية. هنا في الأنود، بسبب وجود الإلكترونات من الطرف السالب لمصدر DC، يحدث الاختزال بحيث يعود هيدروكسيد الكادميوم إلى الكادميوم الخام ويطلق أيونات هيدروكسيد (OH–) إلى المحلول الكهرلي.

في الكاثود أو القطب الموجب، بسبب الأكسدة، يصبح هيدروكسيد النيكل أكسيد الهيدروجين النيكيلي بإطلاق الماء في محلول المحلول الكهرلي.

خلال شحن البطارية، تعود البطارية الثانوية إلى حالتها الأصلية الممتلئة وتكون جاهزة لتفريغ البطارية مرة أخرى.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للمشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى الاتصال لحذف.