Jan 24, 2022 Вид страницы:268
Электроэнергия по запросу принимается, хранится и выдается батареями и подобными устройствами. Химический потенциал, используемый для хранения энергии в батареях, как и во многих других повседневных источниках энергии. Бревна, например, сохраняют энергию в своих химических связях, пока не сгорят и не превратятся в тепло. Пока он не преобразуется в механическую энергию в двигателе автомобиля, бензин представляет собой запасенную химическую потенциальную энергию. Точно так же, прежде чем электричество можно будет хранить в батареях, оно должно быть преобразовано в состояние химического потенциала. Аккумуляторы состоят из двух электрических выводов, называемых катодом и анодом, которые разделены электролитом. Батарея подключается к внешней цепи для приема и высвобождения энергии. Ионы (атомы или молекулы с электрическим зарядом) движутся через электролит по мере того, как электроны движутся по цепи. Электроны и ионы в перезаряжаемой батарее могут двигаться в любом направлении по цепи и электролиту. Когда электроны движутся от катода к аноду, они увеличивают химическую потенциальную энергию, заряжая батарею; когда электроны движутся в противоположном направлении, они преобразуют эту химическую потенциальную энергию в электричество в цепи, разряжая батарею. Во время зарядки или разрядки противоположно заряженные ионы проходят через электролит внутри батареи, чтобы сбалансировать заряд электронов, движущихся по внешней цепи, и создать устойчивую перезаряжаемую систему.
Как работают ионно-литиевые батареи?
Перезаряжаемая литий-ионная батарея, как и любая другая батарея, состоит из одного или нескольких энергогенерирующих отсеков, известных как элементы. Каждая ячейка состоит из трех частей: положительного электрода (соединенного с положительной или + клеммой батареи), отрицательного электрода (соединенного с отрицательной или положительной клеммой) и химического вещества, называемого электролитом, между ними. Положительный электрод обычно состоит из химического соединения оксида лития-кобальта (LiCoO2) или, в более новых батареях, из фосфата лития-железа (LiFePO4). Отрицательный электрод обычно сделан из углерода (графита), а электролит варьируется в зависимости от типа батареи, но не имеет особого значения для понимания того, как работает батарея. Все литий-ионные аккумуляторы работают одинаково. Когда аккумулятор заряжается, положительный электрод из оксида лития-кобальта высвобождает часть своих ионов лития, которые перемещаются через электролит к отрицательному графитовому электроду и остаются там. Во время этого процесса батарея поглощает и накапливает энергию. Когда аккумулятор разряжается, ионы лития возвращаются через электролит к положительному электроду, вырабатывая энергию, питающую аккумулятор. Электроны текут в направлении, противоположном ионам вокруг внешней цепи в обоих случаях. Электроны не проходят через электролит; это эффективный изолирующий барьер для электронов. Ионы (движущиеся по электролиту) и электроны (движущиеся по внешней цепи в обратном направлении) являются взаимосвязанными процессами, и при остановке одного следует другой. Если ионы не могут двигаться через электролит, потому что батарея полностью разряжена, электроны не могут двигаться через внешнюю цепь, и вы теряете энергию. Точно так же, если вы выключите все, что питает аккумулятор, поток электронов и ионов прекратится. Аккумулятор эффективно перестает быстро разряжаться (но продолжает разряжаться очень медленно даже при отключенном устройстве).
Какой вид энергии производит батарея?
Электрохимическая батарея вырабатывает электричество, объединяя два разных металла в химическое соединение, известное как электролит. Один конец батареи подключен к одному из металлов, а другой конец подключен к другому. Химическая реакция между металлами и электролитом высвобождает больше электронов из одного металла, чем из другого. Металл, освобождающий больше всего электронов, приобретает положительный заряд, а другой металл приобретает отрицательный заряд. Электроны текут по проводу, чтобы сбалансировать электрический заряд, если электрический проводник или провод соединяют один конец батареи с другим. Устройство, которое использует электричество для выполнения работы или выполнения задачи, называемой электрической нагрузкой. Когда электрическая нагрузка, такая как лампа накаливания, подключена к проводу, электричество может совершать работу, поскольку оно проходит через провод и лампочку. Электроны текут от отрицательного конца батареи к проводу и лампочке, а затем обратно к положительному концу. Таким образом, он производит электрическую энергию.
Являются ли батареи примером электрической энергии?
Движущиеся электрические заряды генерируют электрическую энергию. Эти заряженные частицы называются электронами. Таким образом, батареи являются лучшим примером электрической энергии. Батарея – это устройство, которое преобразует химическую энергию в электричество. Это называется электрохимией, а система, которая поддерживает батарею, называется электрохимической ячейкой. Батарея, состоящая из одного или нескольких электрохимических элементов (как в исходной батарее Вольты). Каждая электрохимическая ячейка состоит из двух электродов, разделенных электролитом. Итак, откуда берется электричество в электрохимической ячейке? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны сначала дать определение электричеству. Проще говоря, электричество — это форма энергии, создаваемая прохождением электронов. Электроны производятся в электрохимической ячейке в результате химической реакции на одном электроде (подробнее об электродах ниже!) и затем перетекают на другой электрод, где они расходуются. Чтобы понять это, мы должны изучить компоненты клетки.
Вывод
Батареи ценны как устройства, которые хранят и преобразуют химическую энергию в электрическую. К сожалению, традиционный взгляд на электрохимию не указывает, где и как энергия хранится в батарее; легко продемонстрировано, что теории, основанные исключительно на переносе электронов, несовместимы с экспериментальными данными. Важно отметить, что перенос атомов между фазами также участвует в уменьшении энергии Гиббса в электрохимической реакции в батарее. Показано, что для простых гальванических элементов или батарей с реактивными металлическими электродами важны два интуитивно значимых вклада в электрическую энергию: I разница между энергиями когезии решетки объемных металлов, которая отражает металлическую и ковалентную связь и объясняет перенос атомов. Поток электронов производит электрический ток, который можно использовать для совершения работы.
Оставить сообщение
Мы скоро свяжемся с вами