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아마도 배터리가 고갈 된 상태 일 것입니다. 이는 전자 장치에서 배터리를 사용하려는 경우에 성가신 일입니다. 배터리의 세포 화학은 배터리 작동 방식을 포함하여 배터리 작동 방식의 속성을 알려줍니다.
배터리의 세포 화학
팁
이 관계를 기억하기 위해 "OILRIG"라는 단어를 기억할 수 있습니다. 이것은 당신에게 말한다 산화는 손실이다 ( "오일") 및 감소는 이득이다 전자의 "RIG". 그만큼 양극과 음극에 대한 니모닉s는 "ANOX REDCAT"이며 "ANode"는 "OXidation"과 함께 사용되며 "REDuction"은 "CAThode"에서 발생합니다.
일차 세포는 또한 염 다리 또는 다공성 막에 의해 연결된 이온 용액에서 상이한 금속의 개별 반-전지와 함께 작동 할 수있다. 이 셀은 다양한 용도로 배터리를 제공합니다.
알카라인 배터리구체적으로 아연 애노드와 마그네슘 캐소드 사이의 반응을 사용하는,는 손전등, 휴대용 전자 장치 및 리모콘에 사용된다. 널리 사용되는 배터리 요소의 다른 예로는 리튬, 수은, 실리콘, 산화은, 크롬산 및 탄소가 있습니다.
엔지니어링 설계는 배터리를 평평하게 유지하는 방식을 활용하여 에너지를 절약하고 재사용 할 수 있습니다. 저비용 가정용 배터리는 일반적으로 아연이 통과하면 탄소 아연 전지를 사용합니다. 갈바니 부식즉, 금속이 우선적으로 부식되는 과정에서, 배터리는 폐쇄 전자 회로의 일부로서 전기를 생산할 수있다.
배터리는 어떤 온도에서 폭발합니까? 리튬 이온 배터리의 전지 화학은이 배터리가 약 1,000 ° C에서 폭발을 일으키는 화학 반응을 시작 함을 의미합니다. 내부의 구리 물질이 녹아 내부 코어가 파손됩니다.
화학 전지의 역사
1836 년 영국의 화학자 John Frederic Daniell은 다니엘 세포 그는 하나에서 생성 된 수소가 다른 하나에서 소비되도록하기 위해 하나의 전해질 대신 두 개의 전해질을 사용했다. 그는 당시 배터리의 일반적인 관행 인 황산 대신 황산 아연을 사용했습니다.
그 전에 과학자들은 자발적인 반응을 사용하여 빠른 속도로 전력을 잃는 화학 세포의 한 유형 인 볼타 셀을 사용했습니다. Daniell은 구리와 아연 판 사이에 장벽을 사용하여 과도한 수소의 거품을 방지하고 배터리가 빨리 소모되는 것을 막았습니다. 그의 작업은 전기 에너지를 사용하여 금속을 생산하는 방법 인 전신 및 전기 야금 분야의 혁신으로 이어질 것입니다.
충전식 배터리가 평평 해지는 방법
이차 세포반면에 충전식입니다. 축전지, 이차 전지 또는 축전지라고도하는 이차 전지는 캐소드와 애노드가 서로 회로로 연결되어 시간이 지남에 따라 충전을 저장한다.
충전 할 때, 산화 니켈 하이드 록 사이드와 같은 양극 활성 금속은 산화되어 전자를 생성하고 손실하는 반면, 카드뮴과 같은 음극 물질은 감소하여 전자를 포착하여 획득한다. 배터리는 교류 전원을 외부 전압원으로 포함하여 다양한 소스를 사용하여 충전-방전 사이클을 사용합니다.
충전식 배터리는 반복 사용 후에도 반응에 관련된 물질이 충전 및 재충전 능력을 상실하기 때문에 평평해질 수 있습니다. 이러한 배터리 시스템이 닳아 남에 따라 배터리가 고갈되는 방식에는 여러 가지가 있습니다.
배터리를 일상적으로 사용함에 따라 납산 배터리와 같은 일부 배터리의 재충전 기능이 손실 될 수 있습니다. 리튬-이온 배터리의 리튬은 충전-방전 사이클에 다시 들어갈 수없는 반응성 리튬 금속이 될 수있다. 액체 전해질 배터리는 증발 또는 과충전으로 인해 수분이 감소 할 수 있습니다.
충전식 배터리의 응용
이 배터리는 일반적으로 자동차 스타터, 휠체어, 전기 자전거, 전동 공구 및 배터리 저장 발전소에 사용됩니다. 과학자와 엔지니어는 하이브리드 내연 배터리 및 전기 자동차에서의 사용을 연구하여 전력 사용에있어 더 효과적이며 더 오래 지속되도록 연구했습니다.
충전식 납산 배터리는 물 분자 (H2영형)를 수소 수용액 (H+) 및 산화물 이온 (영형2-)는 물이 전하를 잃으면 서 깨진 결합에서 전기 에너지를 생산합니다. 수소 수용액이 이들 산화물 이온과 반응 할 때, 강한 O-H 결합이 배터리에 전력을 공급하기 위해 사용된다.
배터리 반응의 물리학
이 화학 에너지는 고 에너지 반응물을 저에너지 제품으로 변환하는 산화 환원 반응을 강화합니다. 반응물과 생성물의 차이는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 배터리가 연결될 때 반응이 일어나고 전기 회로를 형성하게한다.
갈바니 전지에서, 금속 아연과 같은 반응물은 높은 자유 에너지를 가지며, 이는 외부 힘없이 반응이 자발적으로 일어날 수있게한다.
애노드 및 캐소드에 사용 된 금속은 화학 반응을 유발할 수있는 격자 응집 에너지를 갖는다. 격자 응집 에너지는 금속을 서로 만드는 원자를 분리하는 데 필요한 에너지입니다. 금속 아연, 카드뮴, 리튬 및 나트륨은 원소에서 전자를 제거하는 데 필요한 최소 에너지 인 높은 이온화 에너지를 갖기 때문에 종종 사용됩니다.
동일한 금속의 이온에 의해 구동되는 갈바니 전지는 자유 에너지의 차이를 이용하여 깁스 자유 에너지가 반응을 유발하게 할 수있다. 그만큼 깁스 자유 에너지 열역학적 프로세스가 사용하는 작업량을 계산하는 데 사용되는 또 다른 형태의 에너지입니다.
이 경우 표준 깁스 자유 에너지의 변화 지영형 _ 전압 또는 기전력을 구동합니다 _E__영형 방정식에 따라 볼트 단위로 이자형영형 = -Δ아르 자형지영형 / (V이자형 x F) 어느 V이자형 는 반응 동안 전달 된 전자의 수이고 F는 패러데이 상수 (F = 96485.33 C mol−1).
그만큼 Δ아르 자형지영형 _는 깁스 자유 에너지의 변화를 사용하는 방정식을 나타냅니다 (_Δ아르 자형지영형 = __지결정적인 - 지머리 글자). 반응이 이용 가능한 자유 에너지를 사용함에 따라 엔트로피가 증가한다. 다니엘 셀에서 아연과 구리의 격자 응집 에너지 차이는 반응이 일어날 때 대부분의 깁스 자유 에너지 차이를 설명합니다. Δ아르 자형지영형 = -213 kJ / mol, 이는 생성물의 깁스 자유 에너지와 반응물의 에너지의 차이이다.
갈바니 전지의 전압
갈바니 전지의 전기 화학적 반응을 산화 및 환원 공정의 절반 반응으로 분리하면 해당 기전력을 합산하여 전지에 사용 된 총 전압 차를 얻을 수 있습니다.
예를 들어, 전형적인 갈바니 전지는 CuSO를 사용할 수있다4 그리고 ZnSO4 다음과 같은 표준 잠재적 반쪽 반응 Cu2+ + 2e− ⇌ Cu 상응하는 기전력을 갖는 것 이자형영형 = + 0.34V 과 Zn2+ + 2e− ⇌ Zn 잠재적으로 이자형영형 = -0.76V
전반적인 반응을 위해 Cu2+ + Zn ⇌ Cu + Zn2+ 기전력의 부호를 뒤집기 위해 아연에 대한 반 반응 방정식을 "플립"할 수 있습니다. Zn ⇌ Zn2+ + 2e− 와 이자형영형 = 0.76V 그러면 기전력의 합인 전체 반응 전위는 + 0.34V − (−0.76V) = 1.10V.