Deskrizzjoni Qasira Tal-Prinċipju tal-Batterija

F'batteriji kimiċi, il-konverżjoni diretta ta 'enerġija kimika f'enerġija elettrika hija r-riżultat ta' reazzjonijiet kimiċi spontanji bħal ossidazzjoni u tnaqqis ġewwa l-batterija, li jseħħu fuq żewġ elettrodi. Il-materjal attiv tal-elettrodu negattiv huwa magħmul minn aġent li jnaqqas b'potenzjal relattivament negattiv u stabbli fl-elettrolit, bħal metalli attivi bħal żingu, kadmju, ċomb, u idroġenu jew idrokarburi. Il-materjal attiv tal-elettrodu pożittiv huwa magħmul minn ossidanti b'potenzjal pożittiv u stabbli fl-elettrolit, bħal ossidi tal-metall bħal dijossidu tal-manganiż, dijossidu taċ-ċomb, ossidu tan-nikil, ossiġnu jew arja, aloġeni u l-melħ tagħhom, aċidi li fihom l-ossiġnu u l-melħ tagħhom, eċċ Elettroliti huma materjali b'konduttività jonika tajba, bħal soluzzjonijiet milwiema ta 'aċidi, bażijiet, imluħa, organiċi jew inorganiċi soluzzjonijiet mhux milwiema, imluħa mdewba, jew elettroliti solidi. Meta ċ-ċirkwit estern jiġi skonnettjat, għalkemm hemm differenza potenzjali (vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ) bejn iż-żewġ poli, m'hemm l-ebda kurrent, u l-enerġija kimika maħżuna fil-batterija ma tiġix konvertita f'enerġija elettrika. Meta ċ-ċirkwit estern jingħalaq, il-kurrent jgħaddi miċ-ċirkwit estern minħabba d-differenza potenzjali bejn iż-żewġ elettrodi. Fl-istess ħin, ġewwa l-batterija, minħabba n-nuqqas ta 'elettroni ħielsa fl-elettrolit, it-trasferiment tal-ħlas huwa inevitabbilment akkumpanjat minn reazzjonijiet ta' ossidazzjoni jew tnaqqis fl-interface bejn iż-żewġ materjali attivi u l-elettrolit, kif ukoll il-migrazzjoni ta ' reattivi u prodotti ta' reazzjoni. It-trasferiment ta 'ċarġ fl-elettroliti jiddependi wkoll fuq il-migrazzjoni tal-joni. Għalhekk, il-proċessi normali ta 'ċarġ u trasferiment tas-sustanza ġewwa l-batterija huma kundizzjonijiet meħtieġa biex jiżguraw il-produzzjoni normali tal-enerġija elettrika. Waqt l-iċċarġjar, id-direzzjoni tal-ħlas u t-trasferiment tal-massa ġewwa l-batterija hija eżattament opposta għal dik tal-iskarika; Ir-reazzjoni tal-elettrodu għandha tkun riversibbli sabiex jiġi żgurat il-progress normali tal-proċessi ta 'trasferiment ta' massa u ta 'ċarġ b'lura. Għalhekk, reazzjonijiet ta 'elettrodu riversibbli huma kundizzjoni meħtieġa għall-kostruzzjoni ta' batterija.
G hija l-inkrement ta' enerġija ħielsa mir-reazzjoni ta' Gibbs (joules); F huwa Faraday kostanti=96500 librerija=26.8 ampere sigħat; N huwa n-numru ekwivalenti ta 'reazzjonijiet tal-batterija. Din hija r-relazzjoni termodinamika fundamentali bejn il-forza elettromottiva tal-batterija u r-reazzjoni tal-batterija, u wkoll l-ekwazzjoni termodinamika bażika għall-kalkolu tal-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija tal-batterija. Fil-fatt, meta l-kurrent jgħaddi minn elettrodu, il-potenzjal tal-elettrodu jiddevja mill-potenzjal tal-elettrodu tal-ekwilibriju termodinamiku, u dan il-fenomenu jissejjaħ polarizzazzjoni. Aktar ma tkun għolja d-densità tal-kurrent (il-kurrent li jgħaddi minn żona ta 'elettrodu ta' unità), iktar tkun severa l-polarizzazzjoni. Il-fenomenu tal-polarizzazzjoni huwa wieħed mir-raġunijiet importanti għat-telf tal-enerġija fil-batteriji.