Jak funguje baterie: princip fungování dobíjecích a konvenčních

Jak fungují nástěnné hodiny, dálkové ovládání k televizi nebo rádiem ovládaná dětská hračka? Většina lidí bez váhání odpoví - „z baterií“ a bude mít v zásadě pravdu. Ale jen málokdo z nich bude schopen říci, jak přesně se přenosná baterie ztrojnásobuje a jak funkcí a bez nichž by byl celý proces přenosu elektrického proudu z baterie ke konečnému spotřebiteli nemožné. Vyplňme tuto otravnou mezeru ve znalostech.

Jak funguje baterie

Abychom pochopili princip fungování konvenční „prstové“ baterie, je nutné mít obecnou představu o její struktuře. Každá baterie se tedy skládá ze tří hlavních prvků - anody, katody a elektrolytu. Navíc tento může mít prakticky jakýkoli stav agregace: umístěn do fyziologického roztoku katoda a anoda jsou v zásadě také „baterií“, jen pro běžného muže na ulici neobvyklým způsobem formulář.

Zajímavý! Takzvaný „voltaický pilíř“, který vynalezl Alessandro Volta, měl také všechny prvky nezbytné pro výrobu elektrického proudu. Skládala se ze zinkových a měděných desek naskládaných na sebe, mezi něž byla jako „vrstva“ vložena látka namočená v kyselině.

instagram viewer

Anoda v takových systémech je hlavním zdrojem elektronů, které, jak víme ze školního kurzu fyziky, mají záporný náboj. Negativně nabité částice jsou přitahovány k pozitivním a v tomto případě povrch katody působí jako „plus“.

Na vznik elektrického proudu to ale nestačí, protože elektrony také potřebují jakousi „dálnici“ - médium, které by podporovalo interakci katody a anody. Právě zde se „na jevišti“ objevuje elektrolyt - sůl, zásada nebo kyselina schopná vést proud.

Pojďme analyzovat princip fungování na konkrétním příkladu: existuje baterie určená pro 18 voltů. Napětí mezi elektrodami v něm je stabilní, dokud není připojeno k síti. Jakmile se objeví spotřebitel (například obyčejná žárovka), napětí začne postupně klesat, od „negativní“ elektrody po Začne proudit „pozitivní“ proud a v elektrolytu dojde k chemické reakci, jejímž cílem je zachovat potenciální rozdíl mezi elektrody.

Odkaz. Čím více energie spotřebitel potřebuje, tím intenzivnější reakce proudí uvnitř baterie a tím rychleji selže.

Jak funguje dobíjecí baterie, její rozdíl od konvenční

Zkoumali jsme tedy klasické „prstové“ a „malíčkové“ baterie a víme, že životnost většiny z nich je přísně omezena (ať už si přední výrobci řeknou cokoli). Jak je to ale s takzvanými akumulátorovými bateriemi - dobíjecími bateriemi, které dokážou energii během reakce nejen spotřebovávat, ale také akumulovat a dlouhodobě skladovat?

Abychom porozuměli principu baterie, je nutné se obrátit na chemii. Vezměme si to jako příklad... Obyčejný oheň na dřevěném uhlí. Bez ohledu na to, jak krásný a uhrančivý plamen může vypadat, každý chemik, který jej pozoruje, ví, že tento proces je jen dlouhodobou oxidační reakcí paliva. Spalování uhlí interaguje s kyslíkem a v důsledku této reakce dostaneme:

• oxid uhličitý;
• světlo;
• vřele.

A pokud jsou poslední dva body schopné zahřát duši a tělo, pak nemůžeme oxid uhličitý nijak použít, protože je to vedlejší produkt reakce, který je ve skutečnosti jeho odpadem. Oxidační reakce se zastaví, když dojdou počáteční prvky: kyslík a uhlí. Zastavení reakce v baterii nastává stejným způsobem, když se výchozí látky zcela vyčerpají a zůstane pouze „odpad“.

V baterii se vše děje trochu jinak. Faktem je, že reakce, která v ní probíhá, patří do kategorie reverzibilních, to znamená, že za určitých podmínek ji lze „zvrátit“ vrácením všech látek do původního stavu. Je to možnost reverzibilní reakce v baterii, která umožňuje její nabíjení.

V baterii připojené k síti probíhá reakce opačným směrem a proud teče z „plus“ do „mínus“ a ne naopak. Výsledkem je, že reakční produkt tvoří počáteční látky a vlastník baterie dostává dostupnou „získanou“ energii v přenosném formátu. To je vše!