Принцип на работа на батеријата: Како работи батеријата?

Принцип на работа на батеријата

Батеријата работи според принципот на оксидација и редукција на електролит со метали. Кога се постават две различни метални супстанци, наречени електроди, во разреден електролит, во електродите се јавуваат реакции на оксидација и редукција, зависно од електронската афинитет на металите на електродите. Како резултат на реакцијата на оксидација, еден електрод станува негативно наелектрисан, наречен катод, а поради реакцијата на редукција, другиот електрод станува позитивно наелектрисан, наречен анод.

Катодот формира негативниот пол, додека анодот формира позитивниот пол на батеријата. За да го разбереме основниот принцип на батеријата правилно, прво треба да имаме некои основни концепти за електролитите и електронската афинитет. Всушност, кога два различни метала се потопени во електролит, ќе се јави разлика во потенцијалот помеѓу овие метали.

Установено е дека, кога се додадени некои специфични компоненти во вода, тие се растворуваат и произведуваат негативни и позитивни јони. Овој тип компоненти се нарекува електролит. Популарните примери за електролити се скоро сите видови соли, киселини и бази итн. Енергијата која се слободи при прифаќање на електрон од неутрален атом е позната како електронска афинитет. Бидејќи атомскиот состав за различни материјали е различен, електронската афинитет за различни материјали ќе варира.

Ако се потопат два различни видови метали во истата електролитна раствор, еден од нив ќе добие електрони, а другиот ќе ги испушти. Кој метал (или метална компонента) ќе добие електрони, а кој ќе ги изгуби, зависи од електронската афинитет на овие метали. Металот со ниска електронска афинитет ќе добие електрони од негативните јони на електролитната раствор.

Соодветно, металот со висока електронска афинитет ќе ги испушти електроните, а овие електрони ќе дојдат во електролитната раствор и ќе се додадат на позитивните јони на растворот. На тој начин, еден од овие метали ги добива електроните, а другиот ги губи. Како резултат, ќе се јави разлика во концентрацијата на електрони меѓу овие два метала.

Оваа разлика во концентрацијата на електрони предизвикува електрична потенцијална разлика меѓу металите. Оваа електрична потенцијална разлика или емф може да се користи како извор на напон во било кој електронски или електричен колан. Ова е општо и основно принцип на батеријата и така функционира батеријата.

Сите батеријски клетки се засновани само на овој основен принцип. Давайте да ги обсудиме една по една. Како што велиме, Алесандро Волта разви првата батеријска клетка, а оваа клетка е позната како проста волтов клетка. Овој тип проста клетка може лесно да се создаде. Земете една сада и ја исполнете со разредена сулфурна киселина како електролит. Сега потопете једна цинк и една медна стапчица во растворот и ги поврзете ги екстерно со електрична оптеретување. Сега вашата проста волтов клетка е завршена. Стрмежот ќе почне да текува низ екстерната оптеретување.

Цинкот во разредена сулфурна киселина ја дава електроните како следи:

Овие Zn + + јони минуваат во електролитот, а секој од Zn + + јоните остава два електрона во стапчицата. Како резултат на горенаведената реакција на оксидација, електродот од цинк оста негативно наелектрисан и затоа функционира како катод. Соодветно, концентрацијата на Zn + + јони близу катодот во електролитот се зголемува.

Според својствата на електролитот, разредената сулфурна киселина и водата веќе се распаѓаат на позитивни хидрониум јони и негативни сулфат јони како што следи:

Збоголемената концентрација на Zn+ + јони близу катодот, H3O+ јоните се отераат кон медниот електрод и се отстраниваат со попишување на електрони од атомите на медната стапчица. Следната реакција се јавува на анодот:

Како резултат на реакцијата на редукција која се јавува на медниот електрод, медната стапчица станува позитивно наелектрисана и затоа функционира како анод.

Даниел клетка

Даниел клетка се состои од меден сосуд кој содржи раствор на меден сулфат. Самиот меден сосуд функционира како позитивен електрод. Порозен сосуд со разредена сулфурна киселина е поставен во медниот сосуд. Амалгамирана цинкова стапчица, потопена во сулфурната киселина, функционира како негативен електрод.

Разредената сулфурна киселина во порозниот сосуд реагира со цинкот и како резултат се елиминира водород. Реакцијата се јавува како следи:

Формирањето на ZnSO4 во порозниот сосуд не влијае на работата на клетката додека кристалите на ZnSO4 не се депонираат. Водородниот гас минува низ порозниот сосуд и реагира со CuSO4 растворот како следи:

Медта која се формира се депонира на медниот сосуд.

Историја на батеријата

Во 1936 година, сред летото, една древна гробница беше откриена во време на конструкција на нова железничка линија близу градот Багдад во Ирак. Реликвиите пронајдени во оваа гробница биле околу 2000 години стари. Меѓу овие реликви, имаше неколку глинени сосуди запечатани на врвот со пик. Железна стапчица, опкружена со цилиндричен цев образуван од оплетена медна фолија, беше изложена од овој запечатен врв.

Кога откривачите ги исполнетаа овие сосуди со кисела течност, открија потенцијална разлика од околу 2 волти помеѓу железото и медта. Овие глинени сосуди беа сумници за 2000-годишни батеријски клетки. Ги нарекле сосудите како Партске батерија.

Во 1786 година, Луиджи Галвани, италијански анатом и физиолог, беше изненаден кога видеа дека кога додирнува мртви лабешки ноги со два различни метала, мускулите на ногите се контрахираа.