การชาร์จแบตเตอรี่และการปล่อยประจุแบตเตอรี่

ก่อนที่จะอธิบายรายละเอียดเรื่องนี้ คือ การชาร์จและปล่อยประจุของแบตเตอรี่ เราจะพยายามทำความเข้าใจเกี่ยวกับการออกซิเดชันและการลดลงก่อน เนื่องจาก แบตเตอรี่ ถูกปล่อยประจุหรือชาร์จเนื่องจากการปฏิกิริยาออกซิเดชันและการลดลง
ในการทำความเข้าใจทฤษฎีของการออกซิเดชันและการลดลง เราสามารถไปที่ตัวอย่างของการตอบสนองทางเคมีได้เลย ลองพิจารณาการตอบสนองระหว่างโลหะสังกะสีและคลอรีน

ในปฏิกิริยาข้างต้น สังกะสี (Zn) ให้อิเล็กตรอนสองตัวและกลายเป็นไอออนบวก

ที่นี่ อะตอมคลอรีนแต่ละตัวยอมรับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวและกลายเป็นไอออนลบ

ตอนนี้ ไอออนทั้งสองที่มีประจุตรงข้ามกันรวมตัวกันเพื่อสร้างสังกะสีคลอไรด์ (ZnCl2)
ในการตอบสนองนี้ เมื่อสังกะสีให้อิเล็กตรอน มันถูกออกซิไดซ์ และคลอรีนยอมรับอิเล็กตรอน ดังนั้นมันถูกลดลง
เมื่ออะตอมให้อิเล็กตรอน หมายเลขออกซิเดชันของมันจะเพิ่มขึ้น ในตัวอย่างของเรา หมายเลขออกซิเดชันของสังกะสีกลายเป็น +2 จาก 0 ขณะที่หมายเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น ส่วนนี้ของการตอบสนองถูกเรียกว่าการตอบสนองออกซิเดชัน ทางตรงกันข้าม เมื่อ อะตอม ยอมรับอิเล็กตรอน หมายเลขออกซิเดชันลบเพิ่มขึ้น หมายความว่า หมายเลขออกซิเดชันของอะตอมลดลงเทียบกับอ้างอิงศูนย์ ขณะที่หมายเลขออกซิเดชันลดลง หรือลดลง ส่วนนี้ของการตอบสนองถูกเรียกว่าการลดลง

การปล่อยประจุของแบตเตอรี่

ในแบตเตอรี่มีอิเล็กโทรดสองตัวแช่อยู่ในสารละลายไฟฟ้า เมื่อมีโหลดภายนอกเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดทั้งสอง การตอบสนองออกซิเดชันจะเริ่มเกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดหนึ่ง ในขณะเดียวกันการลดลงจะเกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดอื่น
อิเล็กโทรดที่เกิดการออกซิเดชัน จะมีจำนวนอิเล็กตรอนมากเกิน ซึ่งอิเล็กโทรดนี้เรียกว่าอิเล็กโทรดลบหรือแอนโอด

ทางตรงกันข้าม ในระหว่าง การปล่อยประจุของแบตเตอรี่ อิเล็กโทรดอื่นเกี่ยวข้องกับการตอบสนองลดลง อิเล็กโทรดนี้เรียกว่าแคโทด อิเล็กตรอนที่มากเกินในแอนโอด จะไหลไปยังแคโทดผ่านโหลดภายนอก ในแคโทดเหล่านี้ อิเล็กตรอนจะถูกยอมรับ หมายความว่า วัสดุแคโทดเกี่ยวข้องกับการตอบสนองลดลง
ผลิตภัณฑ์ของการตอบสนองออกซิเดชันที่แอนโอดคือไอออนบวกหรือแคทไอออน ที่จะไหลไปยังแคโทดผ่านสารละลายไฟฟ้า ในขณะเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ของการตอบสนองลดลงที่แคโทดคือไอออนลบหรือแอนไอออน ที่จะไหลไปยังแอนโอดผ่านสารละลายไฟฟ้า
ลองใช้ตัวอย่างจริงสำหรับการอธิบายการปล่อยประจุของแบตเตอรี่ ลองพิจารณาเซลล์นิกเกิล-แคดเมียม ที่นี่ แคดเมียมเป็นแอนโอดหรืออิเล็กโทรดลบ ระหว่างการออกซิเดชันที่แอนโอด โลหะแคดเมียมตอบสนองกับไอออน OH – และปล่อยอิเล็กตรอนสองตัวและกลายเป็นไฮดรอกไซด์แคดเมียม

แคโทดของแบตเตอรี่นี้ทำด้วยนิกเกิลออกซิไฮดรอกไซด์หรืออย่างง่ายคือนิกเกิลออกไซด์ ที่แคโทด การตอบสนองลดลงเกิดขึ้นและเนื่องจากการตอบสนองลดลง นิกเกิลออกซิไฮดรอกไซด์กลายเป็นนิกเกิลไฮดรอกไซด์โดยยอมรับอิเล็กตรอน

การชาร์จแบตเตอรี่

ระหว่าง การชาร์จแบตเตอรี่ แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงภายนอกถูกนำไปใช้กับแบตเตอรี่ ขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงถูกเชื่อมต่อกับแผ่นลบหรือแอนโอดของแบตเตอรี่ และขั้วบวกของแหล่งกำเนิดถูกเชื่อมต่อกับแผ่นบวกหรือแคโทดของแบตเตอรี่

ตอนนี้ เนื่องจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงภายนอก ประจุลบจะถูกฉีดเข้าไปในแอนโอด การตอบสนองลดลงเกิดขึ้นที่แอนโอดแทนที่จะเกิดขึ้นที่แคโทด แท้จริงแล้วในกรณีของการปล่อยประจุของแบตเตอรี่ การตอบสนองลดลงเกิดขึ้นที่แคโทด เนื่องจากการตอบสนองลดลง วัสดุแอนโอดจะรับอิเล็กตรอนกลับมาและกลับสู่สถานะเดิมเมื่อแบตเตอรี่ไม่ได้ถูกปล่อยประจุ
เนื่องจากขั้วบวกของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงถูกเชื่อมต่อกับแคโทด ประจุลบของอิเล็กโทรดนี้จะถูกดึงดูดโดยขั้วบวกของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง ผลคือ การตอบสนองออกซิเดชันเกิดขึ้นที่แคโทดและวัสดุแคโทดกลับสู่สถานะเดิม (เมื่อมันไม่ได้ถูกปล่อยประจุ) นี่คือหลักการพื้นฐานของการชาร์จแบตเตอรี่

ตอนนี้ลองดูตัวอย่างของเซลล์นิกเกิล-แคดเมียมที่ชาร์จใหม่ได้ ระหว่าง การชาร์จแบตเตอรี่ ขั้วลบและขั้วบวกของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงของเครื่องชาร์จถูกเชื่อมต่อกับขั้วลบและขั้วบวกของแบตเตอรี่ ที่แอนโอด เนื่องจากมีประจุลบจากขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง การลดลงเกิดขึ้นทำให้ไฮโดรไซด์แคดเมียมกลับเป็นแคดเมียมดิบและปล่อยไอออนไฮดรอกไซด์ (OH–) ไปยังสารละลายไฟฟ้า

ที่แคโทดหรืออิเล็กโทรดบวก เนื่องจากการออกซิเดชัน นิกเกิลไฮดรอกไซด์กลายเป็นนิกเกิลออกซิไฮดรอกไซด์ โดยปล่อยน้ำในสารละลายไฟฟ้า

ระหว่าง การชาร์จแบตเตอรี่ แบตเตอรี่แบบรองกลับสู่สถานะชาร์จเต็มและพร้อมสำหรับการปล่อยประจุแบตเตอรี่ต่อไป

คำแถลง: ให้ความเคารพต่อเนื้อหาต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ