Principio de la batería
Principio de la batería
En una batería química, la conversión directa de energía química en energía eléctrica es el resultado de reacciones químicas como la oxidación y la reducción que ocurren espontáneamente dentro de la batería. Esta reacción se lleva a cabo en dos electrodos respectivamente. El material activo del electrodo negativo está compuesto por un agente reductor que tiene un potencial relativamente negativo y es estable en el electrolito, como metales activos como zinc, cadmio y plomo, e hidrógeno o hidrocarburos. El material activo del electrodo positivo está formado por un oxidante de potencial positivo y estable en el electrolito, como por ejemplo dióxido de manganeso, dióxido de plomo, óxido de níquel y otros óxidos metálicos, oxígeno o aire, halógenos y sus sales, oxiácidos y sus sales, etc. . Los electrolitos son materiales con buena conductividad iónica, como soluciones acuosas de ácidos, álcalis y sales, soluciones no acuosas orgánicas o inorgánicas, sales fundidas o electrolitos sólidos. Cuando se desconecta el circuito externo, aunque existe una diferencia de potencial (voltaje de circuito abierto) entre los dos polos, no hay corriente y la energía química almacenada en la batería no se convierte en energía eléctrica. Cuando el circuito externo está cerrado, la corriente fluye a través del circuito externo bajo la acción de la diferencia de potencial entre los dos electrodos. Al mismo tiempo, en el interior de la batería, debido a la ausencia de electrones libres en el electrolito, la transferencia de carga irá inevitablemente acompañada de la reacción de oxidación o reducción de la interfaz entre el material activo bipolar y el electrolito, y la migración del material. de reactivos y productos de reacción. La transferencia de carga en el electrolito también se completa con la migración de iones. Por lo tanto, el proceso normal de transferencia de carga y transferencia de material dentro de la batería es una condición necesaria para garantizar la producción normal de energía eléctrica. Durante la carga, la dirección del proceso de transferencia eléctrica y de masa dentro de la batería es exactamente opuesta a la de la descarga; La reacción del electrodo debe ser reversible para asegurar el progreso normal de la transferencia de masa y del proceso eléctrico en la dirección opuesta. Por tanto, la reversibilidad de la reacción del electrodo es una condición necesaria para la formación de una batería. G es el aumento de energía libre de la reacción de Gibbs (Coque); F es la constante de Faraday = 96500 ku = 26,8 A · h; n es el número equivalente de reacción de la batería. Esta es la relación termodinámica básica entre la fuerza electromotriz de la batería y la reacción de la batería, y también es la ecuación termodinámica básica para calcular la eficiencia de conversión de energía de la batería. De hecho, cuando la corriente fluye a través del electrodo, el potencial del electrodo se desviará del potencial del electrodo termodinámicamente equilibrado. Este fenómeno se llama polarización. Cuanto mayor sea la densidad de corriente (corriente que pasa por unidad de área de electrodo), más grave será la polarización. La polarización es una de las razones importantes de la pérdida de energía de la batería.
Hay tres razones para la polarización:
① La polarización causada por la resistencia de cada parte de la batería se llama polarización óhmica;
② La polarización causada por el retraso del proceso de transferencia de carga en la capa de interfaz electrodo-electrolito se llama polarización de activación;
③ La polarización causada por el lento proceso de transferencia de masa en la capa de interfaz electrodo-electrolito se llama polarización de concentración. El método para reducir la polarización es aumentar el área de reacción del electrodo, reducir la densidad de corriente, aumentar la temperatura de reacción y mejorar la actividad catalítica de la superficie del electrodo.
Somos proveedores de baterías de plomo para motocicletas. Si está interesado en un proveedor de baterías de plomo para motocicletas, contáctenos para obtener más información.
En una batería química, la conversión directa de energía química en energía eléctrica es el resultado de reacciones químicas como la oxidación y la reducción que ocurren espontáneamente dentro de la batería. Esta reacción se lleva a cabo en dos electrodos respectivamente. El material activo del electrodo negativo está compuesto por un agente reductor que tiene un potencial relativamente negativo y es estable en el electrolito, como metales activos como zinc, cadmio y plomo, e hidrógeno o hidrocarburos. El material activo del electrodo positivo está formado por un oxidante de potencial positivo y estable en el electrolito, como por ejemplo dióxido de manganeso, dióxido de plomo, óxido de níquel y otros óxidos metálicos, oxígeno o aire, halógenos y sus sales, oxiácidos y sus sales, etc. . Los electrolitos son materiales con buena conductividad iónica, como soluciones acuosas de ácidos, álcalis y sales, soluciones no acuosas orgánicas o inorgánicas, sales fundidas o electrolitos sólidos. Cuando se desconecta el circuito externo, aunque existe una diferencia de potencial (voltaje de circuito abierto) entre los dos polos, no hay corriente y la energía química almacenada en la batería no se convierte en energía eléctrica. Cuando el circuito externo está cerrado, la corriente fluye a través del circuito externo bajo la acción de la diferencia de potencial entre los dos electrodos. Al mismo tiempo, en el interior de la batería, debido a la ausencia de electrones libres en el electrolito, la transferencia de carga irá inevitablemente acompañada de la reacción de oxidación o reducción de la interfaz entre el material activo bipolar y el electrolito, y la migración del material. de reactivos y productos de reacción. La transferencia de carga en el electrolito también se completa con la migración de iones. Por lo tanto, el proceso normal de transferencia de carga y transferencia de material dentro de la batería es una condición necesaria para garantizar la producción normal de energía eléctrica. Durante la carga, la dirección del proceso de transferencia eléctrica y de masa dentro de la batería es exactamente opuesta a la de la descarga; La reacción del electrodo debe ser reversible para asegurar el progreso normal de la transferencia de masa y del proceso eléctrico en la dirección opuesta. Por tanto, la reversibilidad de la reacción del electrodo es una condición necesaria para la formación de una batería. G es el aumento de energía libre de la reacción de Gibbs (Coque); F es la constante de Faraday = 96500 ku = 26,8 A · h; n es el número equivalente de reacción de la batería. Esta es la relación termodinámica básica entre la fuerza electromotriz de la batería y la reacción de la batería, y también es la ecuación termodinámica básica para calcular la eficiencia de conversión de energía de la batería. De hecho, cuando la corriente fluye a través del electrodo, el potencial del electrodo se desviará del potencial del electrodo termodinámicamente equilibrado. Este fenómeno se llama polarización. Cuanto mayor sea la densidad de corriente (corriente que pasa por unidad de área de electrodo), más grave será la polarización. La polarización es una de las razones importantes de la pérdida de energía de la batería.
Hay tres razones para la polarización:
① La polarización causada por la resistencia de cada parte de la batería se llama polarización óhmica;
② La polarización causada por el retraso del proceso de transferencia de carga en la capa de interfaz electrodo-electrolito se llama polarización de activación;
③ La polarización causada por el lento proceso de transferencia de masa en la capa de interfaz electrodo-electrolito se llama polarización de concentración. El método para reducir la polarización es aumentar el área de reacción del electrodo, reducir la densidad de corriente, aumentar la temperatura de reacción y mejorar la actividad catalítica de la superficie del electrodo.
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