หลักการทำงานของแบตเตอรี่

นาฬิกาแขวน รีโมทคอนโทรลของทีวี หรือของเล่นเด็กที่ควบคุมด้วยวิทยุทำงานอย่างไร คนส่วนใหญ่จะตอบ "จากแบตเตอรี่" โดยไม่ลังเลใจและโดยหลักการแล้วพวกเขาจะพูดถูก แต่ไม่น่าเป็นไปได้ที่จะมีผู้ใดสามารถบอกได้ว่าแบตเตอรี่แบบพกพานั้นเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าอย่างไร ทำงานอย่างไร และหากปราศจากกระบวนการทั้งหมดในการส่งกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไปยังผู้บริโภคปลายทางก็จะเป็นไปไม่ได้ มาเติมเต็มช่องว่างความรู้อันน่ารำคาญนี้กันเถอะ

หลักการทำงานของแบตเตอรี่

เพื่อให้เข้าใจหลักการทำงานของแบตเตอรี่ AA ทั่วไป คุณต้องมีความเข้าใจทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างของแบตเตอรี่ ดังนั้นแบตเตอรี่ใด ๆ ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามประการ ได้แก่ แอโนด แคโทด และอิเล็กโทรไลต์ ยิ่งไปกว่านั้น อย่างหลังสามารถมีสถานะการรวมกลุ่มได้แทบทุกสถานะ โดยหลักการแล้วแคโทดและแอโนดที่อยู่ในสารละลายน้ำเกลือก็เป็น "แบตเตอรี่" เช่นกัน เฉพาะในรูปแบบที่ผิดปกติสำหรับคนทั่วไปเท่านั้น

น่าสนใจ! สิ่งที่เรียกว่า "คอลัมน์โวลตาอิก" ซึ่งประดิษฐ์โดย Alessandro Volta ก็มีองค์ประกอบทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าเช่นกัน ประกอบด้วยแผ่นสังกะสีและทองแดงวางซ้อนกัน โดยมีผ้าชุบกรดวางเป็น "ชั้น"

แอโนดในระบบดังกล่าวเป็นแหล่งอิเล็กตรอนหลัก ซึ่งดังที่เราทราบจากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียนว่ามีประจุลบอนุภาคที่มีประจุลบจะถูกดึงดูดไปยังประจุบวก และในกรณีนี้พื้นผิวแคโทดจะทำหน้าที่เป็น "บวก"

แต่นี่ไม่เพียงพอสำหรับกระแสไฟฟ้าที่จะเกิดขึ้น เนื่องจากอิเล็กตรอนยังต้องการ "ทางหลวง" ซึ่งเป็นตัวกลางที่จะสนับสนุนปฏิสัมพันธ์ของแคโทดและแอโนด ที่นี่เป็นที่ที่อิเล็กโทรไลต์ปรากฏ "บนเวที" - เกลือ อัลคาไล หรือกรดที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้

ลองดูหลักการทำงานโดยใช้ตัวอย่างเฉพาะ: มีแบตเตอรี่ที่พิกัด 18 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดในนั้นจะเสถียรจนกว่าจะเชื่อมต่อกับเครือข่าย ทันทีที่ผู้บริโภคปรากฏขึ้น (เช่นหลอดไฟธรรมดา) แรงดันไฟฟ้าเริ่มค่อยๆลดลงกระแสไฟฟ้าเริ่มไหลจากอิเล็กโทรด "ลบ" ไปยังอิเล็กโทรด "บวก" และเกิดปฏิกิริยาทางเคมีในอิเล็กโทรไลต์ที่มุ่งเป้าไปที่ รักษาความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรด

อ้างอิง. ยิ่งผู้บริโภคต้องการพลังงานมากเท่าไร ปฏิกิริยาภายในแบตเตอรี่ก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น และพลังงานก็จะพังเร็วขึ้นเท่านั้น

แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ทำงานอย่างไร แตกต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไปอย่างไร

ดังนั้นเราจึงดูแบตเตอรี่ "นิ้ว" และ "นิ้วก้อย" แบบคลาสสิกและเรารู้ว่าอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่นั้นมีจำกัดอย่างเคร่งครัด (ไม่ว่าผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงจะพูดอะไรก็ตาม) แต่สิ่งที่เรียกว่าแบตเตอรี่ - แบตเตอรี่ประเภทแบตเตอรี่ที่ไม่เพียงแต่สามารถใช้พลังงานในระหว่างกระบวนการทำปฏิกิริยาเท่านั้น แต่ยังสะสมและเก็บไว้เป็นเวลานานอีกด้วย?

เพื่อให้เข้าใจหลักการทำงานของแบตเตอรี่จำเป็นต้องหันมาใช้เคมี ยกตัวอย่าง... การเผาถ่านแบบธรรมดาไม่ว่าเปลวไฟจะดูสวยงามและน่าหลงใหลเพียงใด นักเคมีคนใดก็ตามที่สังเกตเห็นเปลวไฟก็รู้ดีว่ากระบวนการนี้เป็นเพียงปฏิกิริยาระยะยาวของปฏิกิริยาออกซิเดชันของเชื้อเพลิง การเผาไหม้ถ่านหินมีปฏิกิริยากับออกซิเจน และจากปฏิกิริยานี้ เราจึงได้:

• คาร์บอนไดออกไซด์;
• แสงสว่าง;
• อบอุ่น.

และหากสองจุดสุดท้ายสามารถทำให้จิตใจและร่างกายอบอุ่นได้ เราก็ไม่สามารถใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ไม่ว่าวิธีใด เนื่องจากเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาซึ่งจริงๆ แล้วคือของเสีย ปฏิกิริยาออกซิเดชันจะหยุดลงเมื่อองค์ประกอบเริ่มต้น: ออกซิเจนและถ่านหินหมด การหยุดปฏิกิริยาในแบตเตอรี่จะเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันทุกประการเมื่อสารตั้งต้นหมดเกลี้ยงและเหลือเพียง "ของเสีย" เท่านั้น

ในแบตเตอรี่ทุกอย่างจะแตกต่างออกไปเล็กน้อย ความจริงก็คือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนั้นอยู่ในหมวดหมู่ที่สามารถย้อนกลับได้นั่นคือภายใต้เงื่อนไขบางประการสามารถ "ย้อนกลับ" ได้ซึ่งจะทำให้สารทั้งหมดกลับสู่สถานะดั้งเดิม มีความเป็นไปได้ที่ปฏิกิริยาย้อนกลับจะเกิดขึ้นในแบตเตอรี่ซึ่งทำให้สามารถชาร์จได้

ในแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม และกระแสจะไหลจาก "บวก" ถึง "ลบ" และไม่ใช่ในทางกลับกัน เป็นผลให้ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาก่อตัวเป็นสารตั้งต้น และเจ้าของแบตเตอรี่จะได้รับพลังงาน "ที่นำกลับมาใช้ใหม่" ที่มีอยู่ในรูปแบบแบบพกพา นั่นคือทั้งหมด!