Зарядка акумулятора та розрядка акумулятора

Перш ніж детально розглядати цю тему, тобто зарядження і розрядження акумулятора, спробуємо спочатку зрозуміти, що таке окислення і відновлення. Оскільки, акумулятори заряджаються або розряджаються завдяки реакціям окислення і відновлення.
Для розуміння теорії окислення і відновлення, можна прямо перейти до прикладу хімічної реакції. Розглянемо реакцію між цинковим металом і хлором.

У цій реакції цинк (Zn) спочатку віддає два електрони і стає додатним іоном.

Тут кожен атом хлору приймає один електрон і стає від'ємним іоном.

Тепер ці два протилежно заряджені іони поєднуються, формуючи хлорид цинку (ZnCl2)
У цій реакції, оскільки цинк віддає електрони, він окислюється, а хлор приймає електрони, тому він відновлюється.
Коли атом віддає електрон, його число окислення збільшується. У нашому прикладі число окислення цинку змінюється з 0 на +2. Оскільки число окислення збільшується, ця частина реакції називається реакцією окислення. З іншого боку, коли атом приймає електрони, його від'ємне число окислення збільшується, що означає, що число окислення атому зменшується відносно нульового значення. Оскільки число окислення зменшується або відновлюється, ця частина реакції називається відновленням.

Розрядження акумулятора

У акумуляторі дві електроди занурені в електроліт. Коли до цих двох електродів підключається зовнішнє навантаження, починається реакція окислення на одному електроді, а одночасно відновлення на іншому електроді.
Електрод, де відбувається окислення, має надлишок електронів. Цей електрод називається від'ємним електродом або анодом.

З іншого боку, під час розрядження акумулятора, інший електрод участь у реакції відновлення. Цей електрод називається катодом. Електрони, які є надлишковими на аноді, тепер потрапляють до катода через зовнішнє навантаження. На катоді ці електрони приймаються, що означає, що матеріал катода участь у реакції відновлення.
Тепер продукти реакції окислення на аноді — це додатні іони або катіони, які потрапляють до катода через електроліт, а одночасно продукти реакції відновлення на катоді — це від'ємні іони або аніони, які потрапляють до анода через електроліт.
Розглянемо практичний приклад для ілюстрації розрядження акумулятора. Розглянемо никель-кадмієву клітину. Тут кадмій — це анод або від'ємний електрод. Під час окислення на аноді металевий кадмій реагує з OH – іоном і віддає два електрони, стаючи гідроксидом кадмію.

Катод цього акумулятора виготовлений з никель-гідроксилу або просто оксиду никелю. На катоді відбувається реакція відновлення, завдяки чому никель-гідроксид стає гідроксидом никелю, приймаючи електрони.

Зарядження акумулятора

Під час зарядження акумулятора, зовнішній джерело постійного струму підключається до акумулятора. Від'ємний контакт джерела постійного струму підключається до від'ємного електрода або аноду акумулятора, а додатний контакт джерела — до додатного електрода або катоду акумулятора.

Тепер, завдяки зовнішньому джерелу постійного струму, електрони будуть введено в анод. Реакція відновлення відбувається на аноді замість катоду. Насправді, під час розрядження акумулятора, реакція відновлення відбувається на катоді. Завдяки цій реакції відновлення, матеріал аноду повертається до свого попереднього стану, коли акумулятор не був розряджений.
Оскільки додатний контакт джерела постійного струму підключений до катоду, електрони цього електрода будуть притягнуті до додатного контакту джерела постійного струму. В результаті на катоді відбувається реакція окислення, і матеріал катоду повертається до свого попереднього стану (коли він не був розряджений). Це загальна основа зарядження акумулятора.

Розглянемо приклад з перезарядного никель-кадмієвого акумулятора. Під час зарядження акумулятора, від'ємний і додатний контакти джерела постійного струму підключаються до від'ємного і додатного електрода акумулятора. Тут на аноді, завдяки наявності електронів від від'ємного контакту джерела, відбувається відновлення, завдяки чому гідроксид кадмію знову стає металевим кадмієм і віддає гідроксид-іони (OH–) до електроліту.

На катоді або додатному електроді, завдяки окисленню, гідроксид никелю стає никель-гідроксидом, виділяючи воду в електролітний розчин.

Під час зарядження акумулятора, вторинний акумулятор повертається до своєї оригінальної зарядженої форми і готовий до подальшого розрядження.

Заява: Поважайте оригінал, добри статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зв'яжіться для видалення.