ბატარეიის მუშაობის პრინციპი: რანაირად მუშაობს ბატარეია?

ბატარიის მუშაობის პრინციპი

ბატარია ფუნქციონირებს ელექტროლიტის და მეტალურგიულ ნაწილაკებზე ხელახლა გამოყენებით ჰიდროგენის და რედუქციის რეაქციების საშუალებით. როდესაც ორი განსხვავებული მეტალურგიული ნაწილაკი, რომელთაც ერთად ერთი დასუფთავებული ელექტროლიტი შეიძლება დავუწეროთ, დაამატოთ ელექტროდები, რეაქციები მეტალურგიულ ნაწილაკებზე ხელახლა ხდება ელექტრონული აფინიტეტის დამოკიდებული. რეზულტატად ჰიდროგენის რეაქციის გამო ერთი ელექტროდი უარყოფითად დაიტვირთება (კათოდი) და რედუქციის რეაქციის გამო მეორე ელექტროდი დადებითად დაიტვირთება (ანოდი).

კათოდი ქმნის უარყოფით ტერმინალს, ხოლო ანოდი დადებით ტერმინალს ბატარიაში. რათა სწორად გავიგოთ ბატარიის ბაზისური პრინციპი, ჯერ უნდა გავიგოთ ელექტროლიტებისა და ელექტრონული აფინიტეტის ბაზისური კონცეფცია. როდესაც ორი განსხვავებული მეტალურგიული ნაწილაკი ჩაიტაცება ელექტროლიტში, ეს მეტალურგიული ნაწილაკების შორის შეიქმნება პოტენციალური განსხვავება.

როდესაც განსხვავებული რამდენიმე რთული დადებულია წყალში, ისინი დახურულია და ქმნის უარყოფით და დადებით იონებს. ასეთი რთული ელექტროლიტი უწოდება. ელექტროლიტების პოპულარული მაგალითები არიან ნახევრად ყველა სახის სოდები, აცეტები და ბაზები და ა.შ. ენერგია, რომელიც გამოიყენება ნეიტრალური ატომის ელექტრონის აღებისას, ცნობილია როგორც ელექტრონული აფინიტეტი. რადგან სხვადასხვა მასალების ატომური სტრუქტურა განსხვავებულია, სხვადასხვა მასალების ელექტრონული აფინიტეტი ასევე განსხვავდება.

თუ ორი განსხვავებული მეტალურგიული ნაწილაკი ჩაიტაცება ერთ და იმავე ელექტროლიტის არხში, ერთი მათგანი დაიღებს ელექტრონებს და მეორე დარწმუნდება ელექტრონების გასაცემად. რომელი მეტალურგიული ნაწილაკი (ან მეტალურგიული კომპონენტი) დაიღებს ელექტრონებს და რომელი დარწმუნდება ელექტრონების გასაცემად, დამოკიდებულია ამ მეტალურგიულ ნაწილაკების ელექტრონულ აფინიტეტზე. მეტალურგიული ნაწილაკი დაბალი ელექტრონული აფინიტეტით დაიღებს ელექტრონებს ელექტროლიტის არხის უარყოფითი იონებიდან.

სხვა მხრივ, მეტალურგიული ნაწილაკი მაღალი ელექტრონული აფინიტეტით დარწმუნდება ელექტრონების გასაცემად და ეს ელექტრონები გადადის ელექტროლიტის არხში და დაიმატება არხის დადებით იონებს. ამ გზით, ერთი მეტალურგიული ნაწილაკი დაიღებს ელექტრონებს და მეორე დარწმუნდება ელექტრონების გასაცემად. რეზულტატად, ეს ორი მეტალურგიული ნაწილაკის შორის იქნება ელექტრონების კონცენტრაციის განსხვავება.

ეს ელექტრონების კონცენტრაციის განსხვავება იწვევს ელექტრონულ პოტენციალურ განსხვავებას მეტალურგიულ ნაწილაკებს შორის. ეს ელექტრონული პოტენციალური განსხვავება ან EMF შეიძლება გამოვიყენოთ როგორც ვოლტაჟის წყარო ელექტრონიკაში ან ელექტრონულ ქსელში. ეს არის გენერალური და ბაზისური ბატარიის პრინციპი და ასე მუშაობს ბატარია.

ყველა ბატარიის ელემენტი ფუნდირებულია ამ ბაზისურ პრინციპზე. დავიწყოთ ერთ-ერთი ერთი მეორის შესახებ. როგორც უკვე ვთქვით, ალესანდრო ვოლტა დაამზადა პირველი ბატარიის ელემენტი, რომელიც არის ცნობილი როგორც სამართლებრივი ვოლტაიკური უჯრა. ასეთი სამართლებრივი უჯრა შეიძლება საკმარისად დავამზადოთ. გავიღოთ ერთი თავსატაცი და შევავსოთ დასუფთავებული სერნის ჰარი როგორც ელექტროლიტი. ახლა ჩავატაცოთ ცინკის და თითოეული თითოეული თითოეული როდი არხში და დავართოთ ისინი ექსტერნალურად ელექტრონული ტვირთით. ახლა თქვენი სამართლებრივი ვოლტაიკური უჯრა დასრულებულია. ელექტრონული დენი დაიწყებს გადატვირთვას ექსტერნალურ ტვირთზე.

ცინკი დასუფთავებულ სერნის ჰარში უარყოფითი ელექტრონები დარწმუნდება შემდეგი გზით:

ეს Zn + + იონები გადადის ელექტროლიტში და თითოეული Zn + + იონი დარწმუნდება ორი ელექტრონით როდიდან. შედეგად ჰიდროგენის რეაქციის გამო ცინკის ელექტროდი დარწმუნდება უარყოფითად და ასევე მუშაობს როგორც კათოდი. შედეგად, ცინკის კათოდის ახლოს ელექტროლიტში Zn + + იონების კონცენტრაცია ზრდას იღებს.

ელექტროლიტის თვისების მიხედვით, დასუფთავებული სერნის ჰარი და წყალი უკვე დახურულია დადებით ჰიდრონიუმის იონებად და უარყოფით სულფატის იონებად შემდეგი გზით:

Zn+ + იონების მაღალი კონცენტრაციის გამო კათოდის ახლოს, H3O+ იონები გადადის თითქმის თითქმის კუპრის ელექტროდის მიმართ და დაიხურება აბსორბირებით ელექტრონებით კუპრის როდიდან. შემდეგი რეაქცია ხდება ანოდზე:

რედუქციის რეაქციის შედეგად კუპრის ელექტროდზე კუპრის როდი დარწმუნდება დადებით და ასევე მუშაობს როგორც ანოდი.

დენიელის უჯრა

დენიელის უჯრა შედგება კუპრის თავსატაციდან, რომელიც შეიცავს კუპრის სულფატის არხს. კუპრის თავსატაცი თავად მუშაობს როგორც დადებითი ელექტროდი. დასუფთავებული სერნის ჰარით შეფარავებული პორული თავსატაცი დათვლილია კუპრის თავსატაცში. ამალგამებული ცინკის როდი, რომელიც ჩაიტაცება სერნის ჰარში, მუშაობს როგორც უარყოფითი ელექტროდი.

დასუფთავებული სერნის ჰარი პორულ თავსატაცში რეაგირებს ცინკთან და რეზულტატად ჰიდ