Ակումբի աշխատանքի սկզբունքը. Ինչպե՞ս է աշխատում ակումբը

Բատարիայի գործողության սկզբունքը

Բատարիան գործում է էլեկտրոլիտի և մետաղների օქսիդացման և ռեդուկցիայի հարմարության վրա։ Երբ երկու չնույնական մետաղային նյութեր, որոնք կոչվում են էլեկտրոդներ, դնում են թույլ էլեկտրոլիտի մեջ, էլեկտրոդներում կատարվում են օքսիդացման և ռեդուկցիայի հարմարություններ ըստ մետաղների էլեկտրոնային արժանապատվության։ Օքսիդացման հարմարության արդյունքում մեկ էլեկտրոդը բացասական էլեկտրավորվում է և կոչվում է կաթոդ, իսկ ռեդուկցիայի հարմարության արդյունքում մյուս էլեկտրոդը դրական էլեկտրավորվում է և կոչվում է անոդ։

Կաթոդը ձևավորում է բատարիայի բացասական կողմը, իսկ անոդը՝ դրական կողմը։ Բատարիայի հիմնական սկզբունքը ճիշտ հասկանալու համար պետք է ունենանք էլեկտրոլիտների և էլեկտրոնային արժանապատվության հիմնական գաղափարը։ Իրականում, երբ երկու չնույնական մետաղներ մութենում են էլեկտրոլիտի մեջ, դրանց միջև կարող է կատարվել պոտենցիալային տարբերություն։

Այն հայտնի է, որ երբ որոշ կոմպոզիցիաներ ավելացվում են ջրի մեջ, դրանք լուծվում են և հանդիսանում են բացասական և դրական իոններ։ Այդպիսի կոմպոզիցիան կոչվում է էլեկտրոլիտ։ Էլեկտրոլիտների հայտնի օրինակներն են գործնականում բոլոր տեսակի աղերը, աղյուսները և բազները և այլն։ Նեյտրալ ատոմը էլեկտրոն ընդունելու ժամանակ ազատագրվող էներգիան հայտնի է որպես էլեկտրոնային արժանապատվություն։ Քանի որ տարբեր նյութերի համար ատոմային կառուցվածքները տարբեր են, դրանց էլեկտրոնային արժանապատվությունները նույնպես կարող են տարբեր լինել։

Եթե երկու տարբեր տեսակի մետաղները մութենում են նույն էլեկտրոլիտի լուծույթում, մեկը էլեկտրոններ կստանա, իսկ մյուսը էլեկտրոններ կկորցնի։ Որ մետաղը (կամ մետաղային կոմպոզիցիան) էլեկտրոններ կստանա և որն էլեկտրոններ կկորցնի, կախված է մետաղների էլեկտրոնային արժանապատվությունից։ Մետաղը ցածր էլեկտրոնային արժանապատվությամբ էլեկտրոններ կստանա էլեկտրոլիտի լուծույթի բացասական իոններից։

Մյուս կողմից, բարձր էլեկտրոնային արժանապատվությամբ մետաղը էլեկտրոններ կկորցնի, և այդ էլեկտրոնները կանցնեն էլեկտրոլիտի լուծույթի մեջ և կավելանան լուծույթի դրական իոններին։ Այս ձևով, մեկ մետաղը էլեկտրոններ կստանա, իսկ մյուսը կկորցնի էլեկտրոններ։ Արդյունքում այդ երկու մետաղների միջև կարող է առաջանալ էլեկտրոնների կոնցենտրացիայի տարբերություն։

Այս էլեկտրոնների կոնցենտրացիայի տարբերությունը առաջացնում է մետաղների միջև էլեկտրական պոտենցիալային տարբերություն։ Այս էլեկտրական պոտենցիալային տարբերությունը կամ էմֆ կարող է օգտագործվել որպես ցանկացած էլեկտրոնային կամ էլեկտրական շղթայի համար վոլտաժի աղբյուր։ Սա բատարիայի ընդհանուր և հիմնական սկզբունքն է և այսպես է գործում բատարիան։

Բոլոր բատարիայի հարթերը հիմնված են միայն այս հիմնական սկզբունքի վրա։ Դիմենք մի որոշ օրինակներին։ Ինչպես արդեն նշել ենք, Ալեսանդրո Վոլտան զարգացրեց առաջին բատարիայի հարթը, որը հայտնի է որպես պարզ վոլտայի հարթ։ Այս տեսակի պարզ հարթը կարելի է շատ հեշտ ստեղծել։ Հավաքեք մի կանաց և լցրեք դրան թույլ սուլֆուրայի թթու որպես էլեկտրոլիտ։ Հիմա մութենք նիկել և նախակ ձու էլեկտրոդները լուծույթում և միացրեք դրանց էլեկտրական բարդության հետ արտաքին կողմից։ Այժմ ձեր պարզ վոլտայի հարթը կամարակալված է։ elektrik akımı կսկսի հոսել արտաքին բարդության միջոցով։

Նիկելը թույլ սուլֆուրայի թթու մեջ էլեկտրոններ կորցնում է հետևյալ կերպ:

Այս Zn + + իոնները անցնում են էլեկտրոլիտի մեջ, և յուրաքանչյուր Zn + + իոնը թողնում է երկու էլեկտրոններ ձու մեջ։ Արդյունքում վերը նշված օքսիդացման հարմարության հետևանքով նիկել էլեկտրոդը դառնում է բացասական էլեկտրավորված և հենց որպես կաթոդ գործում է։ Այսպիսով, կաթոդի կողմում էլեկտրոլիտի մեջ Zn + + իոնների կոնցենտրացիան ավելանում է։

Էլեկտրոլիտի հատկության համաձայն, թույլ սուլֆուրայի թթուն և ջուրը արդեն դիսոցիացել են դրական հիդրոնիում իոնների և բացասական սուլֆատ իոնների մեջ հետևյալ կերպ:

Zn+ + իոնների բարձր կոնցենտրացիայի հետևանքով կաթոդի կողմում H3O+ իոնները հեռացվում են նախակ էլեկտրոդի ուղղությամբ և կանցնում են նախակ ձու էլեկտրոդի ատոմներից էլեկտրոններ ընդունելով։ Անոդում կատարվում է հետևյալ հարմարությունը:

Արդյունքում նախակ էլեկտրոդում կատարվող ռեդուկցիայի հարմարության հետևանքով նախակ ձուն դրական էլեկտրավորվում է և հենց որպես անոդ գործում է։

Դանիելի հարթը

Դանիելի հարթը կազմված է նախակ պարոնից, որը ներկայացնում է նախակ սուլֆատի լուծույթը։ Նախակ պարոնը ինքնին գործում է որպես դրական էլեկտրոդ։ Պորուս պոտը, որը ներկայացնում է թույլ սուլֆուրայի թթուն, դնվում է նախակ պարոնի մեջ։ Ամալգամացած նիկել ձուն, որը մութենում է սուլֆուրայի թթուն, գործում է որպես բացասական էլեկտրոդ։

Պորուս պոտի մեջ թույլ սուլֆուրայի թթունը նիկելի հետ հարմարում է և արդյունքում ստացվում է հիդրոգեն։ Հարմարությունը կատարվում է հետևյալ կերպ:

Porous pot-ի մեջ ZnSO4-ի ձևավորումը չի ազդում հարթի աշխատանքի վրա մինչև ZnSO4-ի կրիստալները ոչ թե ամրացվում են։ Հիդրոգեն գազը անցնում է porous pot-ի միջոցով և հարմարում է CuSO