Princípio da bateria
Princípio da bateria
Em uma bateria química, a conversão direta de energia química em energia elétrica é o resultado de reações químicas como oxidação e redução que ocorrem espontaneamente dentro da bateria. Esta reação é realizada em dois eletrodos, respectivamente. O material ativo do eletrodo negativo é composto por um agente redutor que possui um potencial relativamente negativo e é estável no eletrólito, como metais ativos como zinco, cádmio e chumbo, e hidrogênio ou hidrocarbonetos. O material ativo do eletrodo positivo consiste em um oxidante com potencial positivo e estável no eletrólito, como dióxido de manganês, dióxido de chumbo, óxido de níquel e outros óxidos metálicos, oxigênio ou ar, halogênios e seus sais, oxiácidos e seus sais, etc. . Eletrólitos são materiais com boa condutividade iônica, como soluções aquosas de ácidos, álcalis e sais, soluções orgânicas ou inorgânicas não aquosas, sais fundidos ou eletrólitos sólidos. Quando o circuito externo é desconectado, embora haja diferença de potencial (tensão de circuito aberto) entre os dois pólos, não há corrente e a energia química armazenada na bateria não é convertida em energia elétrica. Quando o circuito externo é fechado, a corrente flui através do circuito externo sob a ação da diferença de potencial entre os dois eletrodos. Ao mesmo tempo, dentro da bateria, devido à ausência de elétrons livres no eletrólito, a transferência de carga será inevitavelmente acompanhada pela reação de oxidação ou redução da interface entre o material ativo bipolar e o eletrólito, e a migração do material de reagentes e produtos de reação. A transferência de carga no eletrólito também é completada pela migração de íons. Portanto, o processo normal de transferência de carga e transferência de material dentro da bateria é uma condição necessária para garantir a produção normal de energia elétrica. Durante o carregamento, a direção do processo de transferência elétrica e de massa dentro da bateria é exatamente oposta à da descarga; a reação do eletrodo deve ser reversível para garantir o progresso normal da transferência de massa e do processo elétrico na direção oposta. Portanto, a reversibilidade da reação do eletrodo é condição necessária para a formação de uma bateria. G é o aumento da energia livre da reação de Gibbs (Coca); F é a constante de Faraday = 96500 ku = 26,8 A · h; n é o número equivalente de reação da bateria. Esta é a relação termodinâmica básica entre a força eletromotriz da bateria e a reação da bateria, e é também a equação termodinâmica básica para calcular a eficiência de conversão de energia da bateria. Na verdade, quando a corrente flui através do eletrodo, o potencial do eletrodo se desviará do potencial do eletrodo termodinamicamente equilibrado. Este fenômeno é chamado de polarização. Quanto maior a densidade de corrente (corrente passando por área unitária do eletrodo), mais grave será a polarização. A polarização é uma das razões importantes para a perda de energia da bateria.
Existem três razões para a polarização:
① A polarização causada pela resistência de cada parte da bateria é chamada de polarização ôhmica;
② A polarização causada pelo retardo do processo de transferência de carga na camada de interface eletrodo-eletrólito é chamada de polarização de ativação;
③ A polarização causada pelo lento processo de transferência de massa na camada de interface eletrodo-eletrólito é chamada de polarização de concentração. O método para reduzir a polarização é aumentar a área de reação do eletrodo, reduzir a densidade de corrente, aumentar a temperatura de reação e melhorar a atividade catalítica da superfície do eletrodo.
Nós somos fornecedores de baterias de chumbo-ácido para motocicletas, se você estiver interessado em fornecedores de baterias de chumbo-ácido para motocicletas, entre em contato conosco para obter mais informações.
Em uma bateria química, a conversão direta de energia química em energia elétrica é o resultado de reações químicas como oxidação e redução que ocorrem espontaneamente dentro da bateria. Esta reação é realizada em dois eletrodos, respectivamente. O material ativo do eletrodo negativo é composto por um agente redutor que possui um potencial relativamente negativo e é estável no eletrólito, como metais ativos como zinco, cádmio e chumbo, e hidrogênio ou hidrocarbonetos. O material ativo do eletrodo positivo consiste em um oxidante com potencial positivo e estável no eletrólito, como dióxido de manganês, dióxido de chumbo, óxido de níquel e outros óxidos metálicos, oxigênio ou ar, halogênios e seus sais, oxiácidos e seus sais, etc. . Eletrólitos são materiais com boa condutividade iônica, como soluções aquosas de ácidos, álcalis e sais, soluções orgânicas ou inorgânicas não aquosas, sais fundidos ou eletrólitos sólidos. Quando o circuito externo é desconectado, embora haja diferença de potencial (tensão de circuito aberto) entre os dois pólos, não há corrente e a energia química armazenada na bateria não é convertida em energia elétrica. Quando o circuito externo é fechado, a corrente flui através do circuito externo sob a ação da diferença de potencial entre os dois eletrodos. Ao mesmo tempo, dentro da bateria, devido à ausência de elétrons livres no eletrólito, a transferência de carga será inevitavelmente acompanhada pela reação de oxidação ou redução da interface entre o material ativo bipolar e o eletrólito, e a migração do material de reagentes e produtos de reação. A transferência de carga no eletrólito também é completada pela migração de íons. Portanto, o processo normal de transferência de carga e transferência de material dentro da bateria é uma condição necessária para garantir a produção normal de energia elétrica. Durante o carregamento, a direção do processo de transferência elétrica e de massa dentro da bateria é exatamente oposta à da descarga; a reação do eletrodo deve ser reversível para garantir o progresso normal da transferência de massa e do processo elétrico na direção oposta. Portanto, a reversibilidade da reação do eletrodo é condição necessária para a formação de uma bateria. G é o aumento da energia livre da reação de Gibbs (Coca); F é a constante de Faraday = 96500 ku = 26,8 A · h; n é o número equivalente de reação da bateria. Esta é a relação termodinâmica básica entre a força eletromotriz da bateria e a reação da bateria, e é também a equação termodinâmica básica para calcular a eficiência de conversão de energia da bateria. Na verdade, quando a corrente flui através do eletrodo, o potencial do eletrodo se desviará do potencial do eletrodo termodinamicamente equilibrado. Este fenômeno é chamado de polarização. Quanto maior a densidade de corrente (corrente passando por área unitária do eletrodo), mais grave será a polarização. A polarização é uma das razões importantes para a perda de energia da bateria.
Existem três razões para a polarização:
① A polarização causada pela resistência de cada parte da bateria é chamada de polarização ôhmica;
② A polarização causada pelo retardo do processo de transferência de carga na camada de interface eletrodo-eletrólito é chamada de polarização de ativação;
③ A polarização causada pelo lento processo de transferência de massa na camada de interface eletrodo-eletrólito é chamada de polarização de concentração. O método para reduzir a polarização é aumentar a área de reação do eletrodo, reduzir a densidade de corrente, aumentar a temperatura de reação e melhorar a atividade catalítica da superfície do eletrodo.
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