Princíp činnosti batérie

Ako fungujú nástenné hodiny, diaľkové ovládanie televízora alebo rádiom ovládaná detská hračka? Väčšina ľudí bez váhania odpovie „z batérií“ a v zásade budú mať pravdu. Je však nepravdepodobné, že niekto z nich bude schopný povedať, ako presne je prenosná batéria strojnásobená, ako funguje a bez čoho by celý proces prenosu elektrického prúdu z batérie ku konečnému spotrebiteľovi nebol možný. Vyplňte túto nepríjemnú medzeru vo vedomostiach.

Princíp činnosti batérie

Aby ste pochopili princíp fungovania bežnej AA batérie, musíte mať všeobecné pochopenie jej štruktúry. Každá batéria sa teda skladá z troch hlavných prvkov - anódy, katódy a elektrolytu. Navyše môžu mať prakticky akýkoľvek stav agregácie: katóda a anóda umiestnené vo fyziologickom roztoku sú v zásade tiež „batériou“, len vo forme, ktorá je pre bežného človeka nezvyčajná.

Zaujímavé! Takzvaný „voltaický stĺp“, ktorý vynašiel Alessandro Volta, mal tiež všetky prvky potrebné na výrobu elektrického prúdu. Pozostával zo zinkových a medených plátov naskladaných na seba, medzi ktoré bola ako „vrstva“ položená tkanina namočená v kyseline.

Anóda v takýchto systémoch je hlavným zdrojom elektrónov, ktoré, ako vieme zo školského kurzu fyziky, majú záporný náboj.Záporne nabité častice sú priťahované kladnými a v tomto prípade povrch katódy pôsobí ako „plus“.

Na vznik elektrického prúdu to však nestačí, pretože elektróny potrebujú aj akúsi „diaľnicu“ – médium, ktoré by podporovalo interakciu katódy a anódy. Práve tu sa „na javisku“ objavuje elektrolyt - soľ, zásada alebo kyselina schopná viesť prúd.

Pozrime sa na princíp činnosti pomocou konkrétneho príkladu: existuje batéria s menovitým napätím 18 voltov. Napätie medzi elektródami v ňom je stabilné, kým nie je pripojený k sieti. Akonáhle sa objaví spotrebiteľ (napríklad obyčajná žiarovka), napätie začne postupne klesať, prúd začne prúdiť z „negatívnej“ elektródy na „pozitívnu“ a v elektrolyte nastane chemická reakcia zameraná na udržiavanie rozdielu potenciálov medzi elektródami.

Odkaz. Čím viac energie spotrebiteľ vyžaduje, tým intenzívnejšia je reakcia vo vnútri batérie a tým rýchlejšie zlyhá.

Ako funguje nabíjateľná batéria, ako sa líši od bežnej

Pozreli sme sa teda na klasické „prstové“ a „malíčkové“ batérie a vieme, že životnosť väčšiny z nich je prísne obmedzená (bez ohľadu na to, čo hovoria známi výrobcovia). Čo však s takzvanými batériami – batériami batériového typu, ktoré dokážu energiu nielen spotrebovať počas reakčného procesu, ale ju aj akumulovať a dlhodobo skladovať?

Aby sme pochopili princíp fungovania batérie, je potrebné obrátiť sa na chémiu. Vezmime si ako príklad... Obyčajný oheň z dreveného uhlia.Bez ohľadu na to, aký krásny a fascinujúci plameň vyzerá, každý chemik, ktorý ho pozoruje, vie, že tento proces je len dlhodobá reakcia oxidácie paliva. Horiace uhlie interaguje s kyslíkom a ako výsledok tejto reakcie dostaneme:

• oxid uhličitý;
• svetlo;
• teplý.

A ak sú posledné dva body schopné zahriať dušu aj telo, tak oxid uhličitý nemôžeme nijako využiť, pretože je to vedľajší produkt reakcie, ktorý je v skutočnosti jeho odpadom. Oxidačná reakcia sa zastaví, keď sa vyčerpajú východiskové prvky: kyslík a uhlie. Zastavenie reakcie v batérii nastáva presne rovnakým spôsobom, keď sú východiskové látky úplne vyčerpané a zostáva len „odpad“.

V batérii sa všetko deje trochu inak. Faktom je, že reakcia, ktorá sa v nej vyskytuje, patrí do kategórie reverzibilných, to znamená, že za určitých podmienok môže byť „obrátená“ a vrátiť všetky látky do pôvodného stavu. Práve možnosť reverzibilnej reakcie v batérii umožňuje jej nabíjanie.

V batérii pripojenej k sieti reakcia prebieha v opačnom smere a prúd tečie z „plus“ na „mínus“ a nie naopak. Výsledkom je, že reakčný produkt tvorí východiskové látky a majiteľ batérie dostáva dostupnú „regenerovanú“ energiu v prenosnom formáte. To je všetko!