Анатомия на акумулаторите

August 6, 2014 | Автор: | Публикувано в Технологии

Потребителите, които са обръщали внимание на акумулаторите, вероятно са забелязали, че имат два терминала. Единият от тях е отбелязан с „+”, а другият с „-”. Това са положителният и отрицателният полюс на акумулаторите. При батериите можете да срещнете буквени означения като АА, С или D. Обикновено терминалите на малките батерии са разположени в двата противоположни края на устройството. Това не важи обаче при девет-волтовите акумулатори за кола. При тях изводите са разположени един до друг в горната част на устройството. Ако свържете проводник между двата терминала, електроните ще потекат от отрицателния към положителния край възможно най-бързо. Това за съжаление изтощава акумулаторите много бързо и може да бъде опасно за големите батерии. Акумулаторите са разработени така, че да могат да осигурят захранване за различни апликации. Потребителите могат да избират между мощност, достатъчна да захрани една крушка, до такава, която е в състояние да задвижи автомобил.

Вътрешността на акумулатора

Устройството на акумулаторите обикновено е защитено от метална или пластмасова кутия. Вътре има катод, който се свързва с положителния терминал, и анод, който отива към отрицателната клема. Тези два компонента носят общото название електроди. Те заемат най-голямата част от пространството в батерията и са мястото, където се развиват химичните реакции. За разделител между двата полюса служи бариерата между катода и анода. Тя предпазва от докосването между електродите, като едновременно контролира предаването на електрически заряд. Средата, която позволява на електрическия заряд между катода и анода, се нарича електролит. Накрая колекторът провежда заряда във външната среда на акумулаторите.

Реакциите на акумулаторите и основи на химията

Потребителите често не могат дори да си представят действията, които се случват в акумулаторите, като натиснат бутон или завъртят ключа. Понякога може да има малки различия в акумулаторите, които създават електрическата енергия. Все пак трябва да се отбележи, че основната идея винаги остава същата.

В момента, в който натоварването започне да се прилага на електрическата верига, между двата терминала на акумулаторите започва да се произвежда енергия. Това се случва благодарение на серия от електромагнитни реакции между анод, катод и електролит. Анодът изпитва окислителната реакция, при която два или повече йона от електролита се комбинират с анода. Получава се съединение и освобождаване на един или повече електрони.

В същото време катодът на акумулаторите преминава през реакция на редукция.  Тогава свободните електрони се комбинират, за да се образуват съединения. Въпреки че това действие може да звучи сложно, всъщност е много просто. Реакцията в анода създава електрони и реакцията в катода ги поглъща. Нетният продукт е електричество. Батерията ще продължи да произвежда електроенергия, докато единият или и двата електрода изчерпат веществото, необходимо за химичната реакция.

В съвременните акумулатори се използват различни химикали, за да се осъществят химичните реакции. Най-общо те може да са цинково-въглеродна батерия. Това е много често срещано решения при батериите от типа  AAA, AA, C и D. Анодът е цинк, катодът е манганов диоксид и електролитът е амониев хлорид или цинков хлорид.

Друг вид е алкалната батерия, подходът се използва при батерии  AA, C и D. Катодът се състои от манганов диоксид смес, докато анодът е цинков прах. Тя получава името си от хидроксид електролита на калий, който е алкално вещество.