Зарядка аккумулятора и разрядка аккумулятора

Прежде чем углубиться в эту тему, то есть зарядку и разрядку аккумулятора, сначала попробуем понять, что такое окисление и восстановление. Поскольку, аккумуляторы разряжаются или заряжаются за счет реакций окисления и восстановления.
Для понимания теории окисления и восстановления можно сразу перейти к примеру химической реакции. Рассмотрим реакцию между металлическим цинком и хлором.

В этой реакции цинк (Zn) сначала отдает два электрона и становится положительными ионами.

Здесь каждый атом хлора принимает один электрон и становится отрицательным ионом.

Теперь эти два противоположно заряженных иона объединяются, образуя хлорид цинка (ZnCl2)
В этой реакции, поскольку цинк отдает электроны, он окисляется, а хлор принимает электроны, следовательно, он восстанавливается.
Когда атом отдает электроны, его степень окисления увеличивается. В нашем примере степень окисления цинка увеличивается с 0 до +2. Так как степень окисления увеличивается, эта часть реакции называется реакцией окисления. С другой стороны, когда атом принимает электроны, его отрицательная степень окисления увеличивается, что означает, что степень окисления атома уменьшается относительно нулевого значения. Поскольку степень окисления уменьшается или восстанавливается, эта часть реакции называется реакцией восстановления.

Разрядка аккумулятора

В аккумуляторе находятся два электрода, погруженные в электролит. Когда к этим двум электродам подключается внешняя нагрузка, начинается реакция окисления на одном электроде, а одновременно происходит реакция восстановления на другом электроде.
Электрод, где происходит окисление, имеет избыток электронов. Этот электрод называется отрицательным электродом или анодом.

С другой стороны, во время разрядки аккумулятора, другой электрод участвует в реакции восстановления. Этот электрод называется катодом. Электроны, которые избыточны на аноде, теперь текут к катоду через внешнюю нагрузку. На катоде эти электроны принимаются, то есть материал катода участвует в реакции восстановления.
Теперь продукты реакции окисления на аноде — это положительные ионы или катионы, которые текут к катоду через электролит, а продукты реакции восстановления на катоде — это отрицательные ионы или анионы, которые текут к аноду через электролит.
Рассмотрим практический пример для иллюстрации разрядки аккумулятора. Возьмем никель-кадмиевую батарею. Здесь кадмий является анодом или отрицательным электродом. Во время окисления на аноде металлический кадмий реагирует с OH – ионом, отдает два электрона и превращается в гидроксид кадмия.

Катод этого аккумулятора сделан из никелевого оксигидроксида или просто никелевого оксида. На катоде происходит реакция восстановления, и благодаря этой реакции никелевый оксигидроксид превращается в никелевый гидроксид, принимая электроны.

Зарядка аккумулятора

Во время зарядки аккумулятора к аккумулятору подключается внешний источник постоянного тока. Отрицательный вывод источника постоянного тока подключен к отрицательной пластине или аноду аккумулятора, а положительный вывод источника подключен к положительной пластине или катоду аккумулятора.

Теперь, благодаря внешнему источнику постоянного тока, электроны будут инжектироваться в анод. Реакция восстановления происходит на аноде, а не на катоде. На самом деле, при разрядке аккумулятора, реакция восстановления происходит на катоде. Благодаря этой реакции восстановления, материал анода возвращает электроны и возвращается к своему предыдущему состоянию, когда аккумулятор не был разряжен.
Поскольку положительный вывод источника постоянного тока подключен к катоду, электроны этого электрода будут привлечены положительным выводом источника постоянного тока. В результате на катоде происходит реакция окисления, и материал катода возвращается к своему предыдущему состоянию (когда он не был разряжен). Это общая основа зарядки аккумулятора.

Теперь рассмотрим пример перезаряжаемой никель-кадмиевой батареи. Во время зарядки аккумулятора, отрицательный и положительный выводы зарядного устройства подключены к отрицательному и положительному электродам аккумулятора. Здесь, на аноде, благодаря наличию электронов от отрицательного вывода источника постоянного тока, происходит восстановление, вследствие чего гидроксид кадмия снова превращается в чистый кадмий и выделяет гидроксид-ионы (OH–) в электролит.

На катоде или положительном электроде, благодаря окислению, гидроксид никеля превращается в никелевый оксигидроксид, выделяя воду в электролитический раствор.

Во время зарядки аккумулятора, вторичный аккумулятор возвращается к своему первоначальному заряженному состоянию и готов к дальнейшей разрядке.

Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.