Batareya printsipining qisqacha tavsifi

Kimyoviy akkumulyatorlarda kimyoviy energiyani elektr energiyasiga to'g'ridan-to'g'ri aylantirish, ikkita elektrodda sodir bo'ladigan akkumulyator ichidagi oksidlanish va pasayish kabi spontan kimyoviy reaktsiyalarning natijasidir. Salbiy elektrod faol moddasi sink, kadmiy, qo'rg'oshin va vodorod yoki uglevodorodlar kabi faol metallar kabi nisbatan salbiy potentsial va elektrolitda barqaror bo'lgan qaytaruvchi vositadan iborat. Ijobiy elektrod faol moddasi marganets dioksidi, qo'rg'oshin dioksidi, nikel oksidi, kislorod yoki havo kabi metall oksidlari, galogenlar va ularning tuzlari, kislorod o'z ichiga olgan kislotalar va ularning tuzlari kabi elektrolitda ijobiy potentsial va barqaror oksidlovchi moddalardan iborat. Elektrolitlar ion o'tkazuvchanligi yaxshi bo'lgan materiallar, masalan, kislotalarning suvdagi eritmalari, asoslar, tuzlar, organik yoki noorganik suvsiz eritmalar, erigan tuzlar yoki qattiq elektrolitlar. Tashqi kontaktlarning zanglashiga olib ketganda, ikkita qutb o'rtasida potentsial farq (ochiq elektron kuchlanish) mavjud bo'lsa-da, oqim yo'q va batareyada saqlanadigan kimyoviy energiya elektr energiyasiga aylantirilmaydi. Tashqi kontaktlarning zanglashiga olib yopilganda, oqim ikki elektrod orasidagi potentsial farq tufayli tashqi kontaktlarning zanglashiga olib o'tadi. Shu bilan birga, batareyaning ichida elektrolitda erkin elektronlar yo'qligi sababli, zaryadning uzatilishi muqarrar ravishda ikkita faol material va elektrolit o'rtasidagi interfeysda oksidlanish yoki qaytarilish reaktsiyalari bilan birga keladi. reaktivlar va reaksiya mahsulotlari. Elektrolitlardagi zaryadning uzatilishi ionlarning migratsiyasiga ham bog'liq. Shuning uchun batareya ichidagi normal zaryad va moddalarni uzatish jarayonlari elektr energiyasining normal chiqishini ta'minlash uchun zarur shartlardir. Zaryadlash vaqtida batareya ichidagi zaryad va massa uzatish yo'nalishi zaryadsizlanish yo'nalishiga mutlaqo ziddir; Teskari massa va zaryad o'tkazish jarayonlarining normal rivojlanishini ta'minlash uchun elektrod reaktsiyasi teskari bo'lishi kerak. Shuning uchun teskari elektrod reaktsiyalari batareyani qurish uchun zaruriy shartdir.
G - Gibbs reaksiyasining erkin energiya ortishi (joul); F Faraday doimiysi=96500 kutubxonasi=26,8 amper soat; N - batareya reaktsiyalarining ekvivalent soni. Bu batareyaning elektromotor kuchi va batareya reaktsiyasi o'rtasidagi asosiy termodinamik bog'liqlik, shuningdek, batareya energiyasini konversiyalash samaradorligini hisoblash uchun asosiy termodinamik tenglama. Aslida, elektrod orqali oqim o'tganda, elektrod potensiali termodinamik muvozanat elektrod potentsialidan chetga chiqadi va bu hodisa qutblanish deb ataladi. Oqim zichligi (birlik elektrod maydonidan o'tadigan oqim) qanchalik baland bo'lsa, polarizatsiya shunchalik kuchli bo'ladi. Polarizatsiya hodisasi batareyalarda energiya yo'qolishining muhim sabablaridan biridir.