شارژر باطری و تخلیه باتری -شارژ و دشارژ باطری
شارژر باطری و تخلیه باتری -شارژ و دشارژ باطری قبل از اینکه به تفصیل در مورد این موضوع یعنی شارژ و تخلیه باطری بپردازیم
،ابتدا سعی خواهیم نمود که بفهمییم اکسیداسیون و کاهش چیست.
زیرا باطری به دلیل واکنش های اکسیداسیون و کاهش،تخلیه و شارژ میشود .
برای درک نظریه اکسیداسیون و کاهش می توتنیم مستقیما به نمونه ای از واکنش شیمیایی برویم .
اجازه بدهید واکنش بین فلز روی و کلر را در نظر بگیریم.
Zn+Cl2=ZnCl2
در واکنش بالا روی( Zn) ابتدا دو الکترون را از دست می دهد و به یون های مثبت تبدیل می شود .
+Zn+2e=Zn2
در اینجا ،هر اتم کلر یک الکترون را می پذیرد .و به یون منفی تبدیل می گردد.
–Cl2+2e=2cl
اکنون ،این دو یون متضاد و با هم ترکیب می شوند و کلرید روی را تشکیل می دهند .
(ZnCl2)در این واکنش وقتی روی الکترون ها را از دست می دهد اکسید می شود و کلر الکترون ها را می پذیرد .
از این رو کاهش می ابد .همانطور وقتی که یک اتم الکترون را ازدست می دهد ،عدد اکسیداسیون آن افزایش می یابد.
.در مثال ما عدد اکسیداسیون روی 2+ از صفر می شود .با افزایش تعداد اکسیداسیون ،
این قسمت از واکنش به عنوان واکنش اکسیداسیون گفته می شود .
از طرف دیگر ،هنگامی که یک اتم الکترون را قبول می کند،عدد اکسیداسیون منفی افزایش می یابد ،
بدین معنا که تعداد اکسید اتم با توجه به مرجع صفر کاهش می یابد .
از انجا که تعداد اکسیداسیون کاهش می یابد ،این قسمت از واکنش کاهش می یابد .
تخلیه باطری
- در باطری دو الکترود غوطه ور در یک الکترولیت وجود دارد .هنگامی که یک بار خارجی به این دو الکترود منتصل می گردد،
- واکنش اکسیداسیون در یک الکترود شروع می شود و در همان زمان کاهش در الکترود های دیگر رخ می دهد .
- الکترود ،جایی که اکسداسیون صورت می گیرد ،تعدا د الکترون ها افزایش می بابد
- از این الکترود به عنوان الکترود منفی یا آند یاد می شود .
- از طرفی دیگر در هنگام تخلیه باطری ،الکترود دیگر در واکنش کاهش شرکت می کند .
- این الکترود به عنوان کاتد نامیده می گردد.
- الکترود هایی که در آند هسنتد ،از طریق بار خارجی به کاتد جریان می یابند .
- در کاتد این الکترون ها پذیرفته می شوند
- بدین معنا که ماده کاتد دی در واکنش،کاهش شرکت می کند .
- اکنون محصولات واکنش اکسیداسیون در آند یون های مثبت یا کاتیون هستند
- که از طریق الکترولیت به کاتد منتقل می گردد.
- و در همان زمان ،محصولات واکنش کاهش در کاتد یون های منفی یا آنیون ها هستند .
- که از طریق الکترولیت به آند می روند .
- بگذارید مثالی عملی برای نشان دادن تخلیه باطری در نظر بگیریم :بیاید یک سلول نیکل کاد میوم را در نظر بگیریم .
نمونه :
- در اینجا ،کادمیوم الکترود آند یا منفی می باشد .یا در طی اکسیداسیون در آند کادمیوم آند با -OH یون واکنش می یابد.
- و دو الکترون آزاد می کند و به هیدروکسید کادمیوم تبدیل می شود .
Cd+2(OH)=Cd(OH)2+2e
- کاتد این باطری از نیکل اکسی هیدروکسید یا به سادگی اکسید نیکل ساخته شده است .در کاتد ،واکنش کاهش صورت میگیرد.
- و به دلیل این واکنش کاهش ،نیکل اکسی هیدروکسید با پذیرش الکترون ها به نیکل هیدروکسی تبدیل می گردد.
NiOOH+H2O+e=OH–+NI(OH)2
در ادامه می خوانید :
- در حین شارژ باطری ،منبع خارجی بروی باطری اعمال می گردد.ترمینال منفی منبع DC به صفحه منفی یا آند باطری متصل شده
- و ترمینال مثبت منبع به صفحه مثبت با کاتد باطری وصل شده است اکنون به دلیل منبع خارجی ،الکترون ها در آند تزریق می شوند .
- واکنش کاهش بجای کاتد در آند صورت می گیرد .در واقع در صورت تخلیه باطری ،واکنش کاهش در کاتد اتفاق می افتد .
- با توجه به این واکنش کاهش ،مواد آندی در هنگام تخلیه باطری ،الکترون ها را بازیابی کرده و به شکل قبلی خود باز می گرددند .
- از انجا که ترمینال مثبت منبع DC به کاتد متصل است ،الکترون های این الکترود توسط این ترمینال مثبت منبع DC جذب می شوند .
- در نتیجه واکنش اکسیداسیون در کاند اتفاق می افتد .و ماده کاتد دی حالت قبلی خود را بدست می آورد ( وقتی تخلیه نشده بود ).
- این اصلی ترین پایه شارژ باطری نی باشد .اکنون یک نمونه از سلول نیکل کادمیوم قابل شارژ را در نظر بگیرید .
- در حین شارژ باطری ،پایانه های منفی و مثبت منبع شارژ DC به الکترود منفی و مثبت باطری متصل می شوند .
- در این جا آند ،به دلیل وجود الکترون ها از ترمینال منفی DC ،عمل کاهش اتفاق می یابد .
- که به دلیل آن هیدروکسی کادمبوم دوباره به کادمیوم خام تبدیل می گرددو یون های هیدروکسی ( -OH) را به الکترولیت آزاد می کند .
–Cd(OH)2+2e=cd+2OH
- در کاتد یا الکترود مثبت به دلیل اکسیداسیون هیدروکسی نیکل می شود نیکل اکسی هیدروکسید نیک در محلول الکترولیت آب آزاد می کند .
NiO(OH)2+OH=NIOOH+H2O+H2O+E3
در حین شارژ باتری ،باتری به حالت شارژ خود تبدیل شده می شود و اماده تخلیه باتری برای بعد است .